立体公交车停车库建筑结构方案选择及经济成本分析

廖昉，黄放，廖龙涛

（重庆城市综合交通枢纽（集团）有限公司，重庆 401120）

1 概述

当前我国经济快速发展和大规模城市化带来了巨大且日益增长的城市公共交通需求。但面对目前城市紧缺的土地供应，大力发展公交建设，致使公交车停放的问题日趋严峻。为提高土地使用效率，公交停车由传统地面停车向综合立体停车发展。加之目前大力发展的TOD建筑，公交停车库上盖商业、物流仓储、小型运动场馆等综合建筑的越来越多，但公交车尺寸大，荷载重，容易有安全隐患且成本高。本文旨在分析如何高效、经济地实现立体公交车停车，对立体公交车库设计提出建议。

2 基本条件

公交车库设计必须基于公交车参数进行，目前重庆公交集团一般使用恒通客车或宇通客车公司的公交客车，一般尺寸为12000mm×2550mm×3350mm（长×宽×高），整车质量13t，总质量18t，前轴重6.5t，后轴重11.5t。 根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB 50067-2014 6.0.15条，按以上尺寸取值，两车之间的水平距离为0.9m，因此标准车位尺寸为13m×3.5m，汽车与柱间距为0.4m，汽车与墙的间距为0.5m。根据车辆高度，修车库净高取4m，考虑结构梁高、安装工程和标识系统设置，层高取6m。

2.1 转弯轨迹分析

公交车在室内行驶，其转弯的外径和内径随车型尺寸的变化而变化，且由于公交车尺寸较大，不同于普通小型客车，没有相应的规范可以参考，但转弯设计是影响车库建筑设计的关键因素，直接影响了车库的使用安全性和工程造价。所有机动车转向符合阿克曼转向机构原理 （Ackermann Steering），所有车轮在行驶过程中符合纯滚动而不滑动的规律。汽车在转弯的过程中，全部车轮都围绕一个瞬时中心点做圆周运动。圆心位于后轮轴的延长线上，并与两前转向轮转向角正交（图1）。根据此原理，收集重庆地区常用公交车外形参数，按《车库建筑设计规范》JGJ 100-20154.1.4条计算[1]，确定最小外半径（R0）和内半径（r0）。考虑到实际使用中行车速度和安全问题，每边预留0.2m的动态加宽。

图1 环形车道平面图

根据表1取包络值，公交车库建议设计时最小外半径取14.5m，最小内半径取8.5m。

3 建筑停车方案

地下车库采用垂直式停车方式效率最高，根据车位与柱网的关系分析，柱尺寸按800mm×800mm矩形柱考虑，每个柱跨内有两种不同的布置方案，一种为3车位布置（图2），一种为2车位布置（图3），柱轴距分别为3.5×3+0.8+0.4×2=12.1m和3.5×2+0.8+0.4×2=8.6m。车道净宽取最小外半径14.5m，柱间轴距取15.3m，车位柱间轴距取12.6m。

表1 重庆地区常用公交车外形参数（mm）

图2 建筑方案1（3车位方案）

图3 建筑方案2（2车位方案）

由于柱跨布置不同，为估算停车效率，按单车分担面积进行停车效率对比。方案1中按填充区域作为典型计算面积，单车面积为81.2m2；同理，方案2单车分担面积为87.0m2。两个方案相比方案1比方案2效率高7.1%。两种布置方案单车建筑面积均低于 《城市道路公共交通站、场、厂工程设计规范》CJJ/T 15-2011中100m2的指标[2]。

4 结构方案和计算方法

4.1 结构方案

根据上文分析的建筑布置方案，有4种基本的结构布置方案（图4—图7）。

图4 结构方案1

图5 结构方案2

图6 结构方案3

图7 结构方案4

4.2 等效均布荷载

由于 《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012未明确载人数量≥9人的客车楼面荷载，应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则，按《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012附录C进行计算[3]。公交车轮压以及荷载大，确定公交车等效均布荷载值是公交车结构经济性的关键。根据不同板跨，按公交车局部轮压产生的最大弯矩或剪力计算等效均布活荷载，并考虑1.3的动力系数[4]。根据公交车不同的排布方式，计算得出等效均布荷载取值（表2）。

表2 公交车荷载取值（kN/m2）

结构计算采用YJK1.8版本，计算时按《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010第5.2.4条考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响[3]。结构类型取框架结构，抗震等级取三级。施工图设计时，梁板裂缝控制取0.3，双向板采用塑性计算方法，β取1.6。计算采用梁钢筋强度HRB500钢筋，楼板钢筋强度为HRB400钢筋，梁板的混凝土标号均为C40。主梁的配筋率主梁按1%～1.5%控制，次梁按1.5%～2.0%控制,详见图4—图7。

5 工程造价分析

混凝土用量和用钢量指标如表3所示。

表3 混凝土用量和用钢量指标统计

6 结果分析

从以上统计结果，可以得出以下结论：

（1）从两个建筑方案对应结构方案可以看出，3车位的建筑方案主梁跨度大，无论梁高还是含钢量都非常高，明显不经济，虽然建筑方案1结构柱较少，停车效率相对较高，但结合结构工程造价来看，建筑方案2为推荐方案；

（2）从混凝土用量和用钢量的统计结果来看，结构方案3的混凝土用量和钢筋用量都是最少的，主要原因是因为板跨较大的情况下等效均布荷载相对较小。结构方案3在普通梁板结构中次梁个数是最少的，施工相对简单，模板使用量也是普通梁板结构中最少的，在综合造价方面也具有一定的优势；

（3）结构方案4的主梁高度为1000mm，相比其他方案在多层地下室方案中就比较有优势，能大大减少总土方量、地下室底板、地下外墙等工程量。并且结构方案4其自重较大，特别是地下水较高的地下室能减少反压用量，实际工程中可与结构方案3综合对比试算。

综合考虑以上因素，笔者认为，采用建筑方案2并结合结构方案3是最具有优势的方案布置，应优先考虑。但如果在多层地下室并有地下水且工期紧的情况下，也可以采用结构方案4综合对比。