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岩土研究院

从总图、柱网、结构、设备、细节五大部分剖析万达项目地下车库优化方案

293 2020-12-29 16:29:30

根据调研数据车库建设规模达到项目总规模的20-25%,车库建造成本占项目总建造成本20%左右。根据万达项目特点一般销售物业的地下车库面积均能达到项目总规模的20%以上。


第一部分:总图规划 

1、地形竖向高差较小

万达销售物业总图常为如下形式:


依据销售物业总图及签批车位指标,地下车库范围通常会有以下三种总平面方案布置:

      1、脱离商铺(如亳州项目);

       2、局部进入商铺;

       3、与商铺外边界重合。

 在满足总图指标日照间距的情况下,通过调整住宅楼间距,使地下柱网排列利于车位布置。详见《 2.柱网优化之柱网与停车模块》一节。


2、地形竖向高差较大

考虑场地竖向高差,结合自然地形。

 

·避免填方,减少挖方。

选择原始地坪低、设计地坪高的地段。

035-2#车库

3#5#楼之间原地形标高在102.5~103之间, 设计车库底板标高100.2


036地块车库

因外围道路标高在117左右,楼体正负零标高定为118,而场地原始地形在113~116之间,利用此高差做车库,车库底板标高113


·覆土尽量统一

 a.车库范围内楼座正负零标高尽量统一

 b.车库范围内楼座正负零标高相差较大时,标高较高的楼座地下一层入户

 c.舍弃覆土相差较大的部分

10#楼地下一层入户


·充分利用楼座与道路高差

高差较大时,车库一侧墙体作为挡土墙

035-1#车库

道路比标高较高一侧住宅正负零低6米,此处两栋楼之间正好设置一座地下车库,其中东侧立面外露,车库出入口内外几乎没有高差。



3、人行入户方式

  人行—入户方式

·在做地库范围的设计时,要考虑地下车库与住宅主体是否要在地下层连通,是否设计地下大堂等。高品质住区一般考虑住宅地下入户。

·地库和住宅尽可能的保持一定的距离,要基础保证施工的操作面,特别是基础有高差时,更应根据土的力学性质,留不同的距离,减少基坑维护费用。

南排住宅入户示意图


▲北排住宅入户示意图



第二部分:柱网优化 

1、柱网与停车方式

·停车方式

汽车库内停车方式常用的有平行式、垂直式、斜列式三种

从驾驶和停车的安全、经济、方便原则应优先选择或只采用垂直式停车方式


·汽车外廓尺寸

从表中可以看出,车型因档次不同,车型的尺寸从3米到5.2米,有较大的变化幅度。

车型尺寸的变化也影响到停车位尺寸的大小,从而会影响到地下车库设计。

 

依据《汽车库建筑设计规范》,按照垂直后退式停车,和双排背对背停车位,停车位宽度≥车宽+0.3+0.3。车位长度≥车长+0.25

 

建议停车位标准可以分为不同的尺寸类型:

实际设计建议取5.5x2.5为设计车位尺寸,基本满足了各种车型的停车要求。

 

·柱网尺寸

车位宽度按2500mm计算,结构柱截面尺寸600mmX600mm计算,故3辆车位最小柱网宽度为:2500X3+300+300=8100mm

 

在地下车库一个防火分区面积内(约4000 ㎡),分别按8.4mX8.4m8.1mX8.1m排布车位

8.4mX8.4m方案

停车数量: 138

车均面积: 28.9 /

8.1mX8.1m方案

停车数量: 156

车均面积: 25.6 /

 

▲结论:从停车效率角度考虑,最佳柱网选择为8.1m x8.1m

 

2、柱网与停车模块

·模块:

是经设计研究优化的车道面积最小、停  车效率最高、面积是 4000平方米(一个防火分区)的设计模数单元。

·防火分区的划分:

防火墙(防火卷帘)的设置应最大限度地减小对车辆通行及车位布置的影响。

如图:一个防火分区模块的轴网排布可参考上图轴网布置规律 X x Y4000


·模块一:

Y=5.1x2+8.1x7=66.9m

X=(5.1+6.6)x2+8.1x4=55.8m

模块面积:3733.02

车位数:138

车均面积:27.05/

 

·模块二:

Y=5.1x2+8.1x5=50.7m

X=(5.1+6.6)x2+8.1x7=80.1m

模块面积:4061.07

车位数:156

车均面积:26.03/

 

·模块三:

Y=5.1x2+8.1x3=34.5m

X=(5.1+6.6)x2+8.1x11=112.5m

模块面积:3881.25

车位数:150

车均面积:25.87/

 

·模块化设计总结:

Y=5.1x2+8.1xn(n为奇数)

X=(5.1+6.6)x2+8.1xm

模块面积:X x Y=4000㎡左右

可布置车位数:W

车均面积:X x Y/ W=Q/

 

由以上例证可得:

n越小m越大的情况下(n3),即X方向越长,Y方向越短的模块,车均面积Q越小。

 

站房可随着模块的自由组合而利用或变化使用性质。

根据以上结果,在总图规划方面,从提高停车效率的原则出发,应尽量使楼间距 L 满足Y=5.1x2+8.1 x N (N为奇数)。

 

3、车库与商铺柱网的协调

针对万达销售物业特点,商铺柱网开间为8.4米,形成以下三种车库平面模块:

1、地库完全脱离商铺范围,采用 8.1x8.1柱网。

2、地库局部地库进入商铺范围,商铺范围为8.4柱网,范围外8.1x8.1柱网。

3、地库与商铺外边缘完全重合,商铺范围为8.4柱网,范围外8.1x8.1柱网。


·地库全脱离商铺,基本柱网布置


·地库局部进入商铺,基本柱网布置



·地库全部进入商铺,基本柱网布置。


第三部分:结构优化 

1、控制层高

控制地下车库的层高从控制净高、梁高(板厚)、管线高度三个因素出发。

注:货运通道、设备运输通道净高均有特殊要求。人防车库净高应按当地人防部门规定执行。

 

梁高及板厚:

·车库顶板结构形式有梁板式和无梁式两种方式。

   无梁楼盖做法可有效提高竖向空间利用率,降低车库深度,且节约建造成本,目前采用较多。   

·通常板厚的取值和柱距、覆土厚度、消防车荷载、人防荷载、景观地形、种植等等多方面因素有关。在设计中可以控制的参数为柱距和覆土厚度。因此在方案中,应尽量控制覆土的厚度,并合理的布置柱网。

 

2、结构形式经济性研究

·柱网尺寸经济性:

经结构专业测算,与8.4mX8.4m相比,8.1mX8.1m柱网

其钢筋用量约为前者的92%,结构总造价为前者的95%

结论:居住区地下车库采用8.1mX8.1m柱网较为经济。

  

·楼盖形式经济性

楼盖造价在双层地下车库总造价中占有很大比重,因此选用经济合理的楼盖结构在整个车库的设计中尤为重要。

下面均以五跨柱网为例,分别对楼盖形式为无梁楼盖、主次梁、大板结构进行比较。

经结构专业计算分析,得出如下结论:

1、覆土层顶板(地下一层顶板)采用无梁楼盖方案最为经济。

2、地下二层顶板采用双次梁方案最为经济。

 

·地下一层顶板结构经济型研究

拟定设计条件:顶板覆土2.5m,柱网尺寸:8.1x8.1m,柱子断面:650x650

顶板消防车荷载考虑覆土折减后取值:1415.7kpa

 

方案一:无梁楼盖楼板,板厚550mm,柱帽尺寸:2800x2800mm,平柱帽高度270mm,斜柱帽高度500mm。柱帽形式及配筋计算结果详见图1~3


方案二:主次梁楼板,板厚190mm,主框架梁为550x1100mm,次框架梁为400x850mm,次梁为400x850mm。梁板计算结果及配筋图详见图4~6


方案三:大板楼板,板厚400mm,框架梁断面:550x950mm。梁板计算结果及配筋图详见图7~9


结论:对于地下一层顶板,无梁楼盖方案经济性最优,主次梁方案次之,大板方案最差。

注:上表中尚未计入模板费、人工费,如计入此类费用,则无梁方案的优势更加明显。

 

·地下二层顶板结构经济型研究

拟定设计条件:顶板面层50mm,柱网尺寸:8.1x8.1m,柱子断面:650x650,面层做法50mm,顶板活荷载取值:2.54.0kpa

 

方案一:无量楼盖方案

板厚h=230mm,柱帽尺寸:2800x2800mm,平柱帽尺寸为270mm,柱上板带支座负筋折减系数K=0.54。按照配筋方式的不同,可分为如下情况:

1、按照最小配筋率确定通长钢筋法(拉通配筋法)

     按照最小配筋率为0.2%确定上、下铁拉通筋,不足处附加—传统配筋方法。

2、分离配筋法

     上铁拉通筋为温度钢筋,不足处附加;下铁无拉通筋,在各板带处单独配置。分离配筋法详见《全国民用建筑工程设计技术措施》,其对上铁筋的截断长度有较为严格的规定,本方案柱上板带附加上铁长度不足,不满足此要求,故需计算本方案柱上板带附加上铁截断位置处的弯矩,以确定截断点的位置。经计算,中间跨的负筋长度满足弯矩要求,边跨的负筋长度不足,需外伸700mm,即截断点至柱中心线的长度为2800mm


方案二:双次梁方案

板厚h=100mm,主框架梁为300x750mm,次框架梁为300x600mm,次梁为250x600mm。板内上铁分布钢筋为6@200。梁板计算结果及配筋平面图如下。


方案三:十字梁方案

板厚h=100mm,主框架梁为300x700mm,次梁为250x600mm。板内上铁分布钢筋为6@200。梁板计算结果及配筋平面图如下。



方案四:大板方案

板厚h=210mm,框架梁断面:300x700mm。板面无上铁筋处设置温度钢8@200,上铁分布钢筋为8@200。梁板计算结果及配筋图如下。


·地下二层顶板结构经济型研究

地下二层各种结构形式楼盖的经济指标对比表

注:1. 混凝土按400/m3,钢筋按4000/吨计算; 

    2. 梁板式模板按50/m2,无梁楼盖按45/m2计算。 

    3. 钢筋统计中均已计入梁、板的锚固钢筋量; 

4. 板钢筋统计中已计入温度钢筋、上铁分布钢筋的含量;

结论:对于地下二层顶板结构

  双次梁方案为首选方案;大板方案为最差方案。

  如采用无梁楼盖方案,则应采用分离式配筋法,可节约成本11/m2

  由于板面承受荷载较小,各方案间总造价差距不大,最大可达30/m2


3、覆土厚度

·覆土厚度对结构成本的影响

地下车库顶板应预留一定量的覆土,以保证设备管线的穿行及景观园林的要求。结构成本随覆土厚度、层高的增大而增大。

经统计,单层地下车库覆土厚度及层高对结构成本的影响见下表:

注:1. 柱距5400L8000(主要柱距为8000mm);

    2.砼等级为C30

    3.含钢量中,HPB23520%HRB33515%,冷轧带肋钢筋,HRB40065%

    4.车库内无人防设计,顶板活荷载为5.0kN/m2

    5.包括挡土墙的含钢量和砼含量,不包括地基处理的含钢量及砼含量;

6.假定地基为非岩石地基,独立/条形基础,无抗浮需求,无基础底板(建筑地坪)。

 

第四部分:设备优化 

1、设备用房平面布置

·利用空间

充分利用车库边角,或坡道下方空间及不便于停车的位置,布置设备用房,提高车库利用率。

小型设备用房如小型隔油间、小型污水间布置在车库边角地带或住宅楼座下等不影响停车的位置。

车库地面不设排水沟,仅设排水坑和支沟。

·合用机房

在满足规范要求和方便使用的情况下,尽量合用机房。

通风机房:一个通风机房可以解决与之相邻的多个防火分区的进排风问题。

配电室:每6防火分区可以设置一组配电室。

报警阀小室:每个防火分区需要设一个报警阀,相邻防火分区报警阀共用小室。

 

·通过建筑设计手段,减少设备用房面积

除了站房内部设备布置需要精心设计之外,应充分利用自然条件,如设置采光井、天窗或采用开敞式半地下车库,通过自然采光、通风等方式,在一定程度上,起到减少设备站房面积、提高停车效率的作用


如采用自然通风:

至少节约400左右层高,结构成本减少30~40/平米,约占车库土建成本2.5%

节省机械排风排烟系统,设备成本减少约12/平米,约占车库土建成本0.8%

节约后期设备运行维护费用。


2、给排水设计

·生活给水泵房

·根据功能划分和使用要求;小区规模、地形、各个单体情况集中设置泵房(多数设一处)

·根据防疫要求,生活水箱间应单独设置,且层高不低于2.8米。(水箱高度一般<4米。)越高越节约泵房面积

·根据市政条件和小区情况,可以采用无负压供水。(节约面积1/2

·可以利用不很规整的位置

·消防泵房

消防泵房和消防水池共墙布置,水泵房净高受水池高度决定,为了减小水池面积,加大水深,使得泵房净高一般不低于3.60m,常规为3.60~4.70m.

因为所需的标高介于3.60~4.70m,但车库其他部位通过管道排布确定的层高往往小于泵房、水池所需要的高度,此时,我们可以采取

     1、泵房、水池低于车库地坪标高的措施;

     2、利用住宅下方来处理,不影响车库正常层高。


消防水池容积确定如下表:

此为消防水池最小容积。


3、暖通设计

·通风系统

优先采用自然通风方式,合理布置自然通风口,减少进排风机房面积,降低机电造价。

不具备自然通风条件时,尽量采用机械排风+自然进风(自然补风结合诱导风机系统)。 通过车道、窗井自然进风,降低机电  造价,减少进风机房面积,有效提高停车效率。

例如半地下车库设置开口,采用自然进风+诱导风机系统,减少通风机房面积。


·排烟系统

按防火规范要求,大于2000的地下车库应设置机械排烟系统。

排风风机兼作排烟风机。

征得项目所在地相关部门同意,排风/排烟风机可吊装于车库顶棚下方(风机需采用防火板包覆),可节约排风/排烟机房面积;但平时使用风机排风时,风机噪音对车库影响较大。

相邻防火分区的排风/排烟机房可合并设置于防火分区交界处,但不同防火分区的风机机房应分设。

排风/排烟机房位置,应考虑排风竖井位置在总图上的合理性,不应位于住户庭院内。

·补风系统

·自然进风/补风

通过车道或设置通风窗进风,减少进风机房面积,降低机电造价。

采用车道自然进风时,车道不应设置防火卷帘。

通风口位置应尽量远离排风/排烟机房。例如在同一防火分区内,二者宜呈对角线布置。

采用通风窗自然进风时,通风窗为常开百叶窗可电动开启通风窗进风面积(m2)不应小于(车库体积/1500)

     例:地下车库防火分区4000 m2,净高3.0m,则一个防火分区所需通风窗进风面积不应小于4000X3.0/1500=8.0m2

 ·机械进风/补风

采用机械进风时,平时进风风机可兼作消防补风机。

征得项目所在地相关部门同意,进风/补风风机可吊装于车库顶棚下方(风机需采用防火板包覆),可节约进风/补风机房面积;但平时使用风机进风时,风机噪音对车库影响较大。

设有进风/补风机房时,相邻防火分区的进风/补风机房可合并设置于防火分区交界处,但不同分区的风机应分设。

进风/补风机房位置,应考虑进风竖井位置在总图上的合理性,不应位于住户庭院内。

 

4、电气设计

·变电所 

布置原则:

1、变电所一般不设置在车库的最底层,其地面一般比地下车库高100~300mm

2、变配电所供电半径宜在250米范围内,且宜靠近大型用电负荷区域。

3、不应设置在厕浴或其它经常积水场所的正下方或贴邻;不宜设在地势低洼和可能积水场所。

4、变配电所应避开建筑物的伸缩缝。

5、变配所不宜设置于住宅楼座正下方,避免对住户造成心理不适。

6、布置在车库边角地带或住宅楼座下等不影响停车的位置。

 

变电所面积估算:

由于每个地区供电局对住宅变电所内变压器容量的要求不尽相同,因此造成变电所的数量也存在不确定性,但大部分地区允许设置500KVA的变压器。

以住宅34万平米,车库6万平米,每个变电所允许设置两台500KVA的变压器为例估算变电所的数量及面积。

●住宅的功率密度为50W/m2,需用系数按0.4考虑,住宅用电量为6800KW

●车库功率密度为20W/m2,需用系数按0.5考虑,车库用电量为600KW,本项目总计用电量为7400KW

●变压器的运行效率按75%考虑,变压器的安装容量为9870KVA

项目需设置10个变电所,每个变电所内安装2500KVA的变压器。

 

□每个变电所按8面高压柜,2台变压器、11面低压柜进行布置(见附图)

□每个变电所的最小面积为127

□本项目10个变电所的总计面积应不小于1270㎡。

注: 1、变电所按规则形状进行布置,当变电所的形状不规则时,应加大变电所的面积,

     2、由于大部分地区住宅变电所属于供电局施工管理,因此,在实际设计时应适当放大变电所的面积。

      3、变电所的净高要求以当地供电局为准。

 

·发电机房

当项目所在地的市政条件不满足一级负荷要求时,需设置柴油电机房。发电机房的设置要求基本同变电所。

发电机房的面积应根据计算的最大消防负荷所选取的柴发容量进行确定。

柴发机房的净高要求:

    200~ 400KW的柴发机房净高不小于 4.0m

500~1000KW的柴发机房净高不小于 4.3m

·车库变配电室

以居住区6万㎡地下车库规模为例,估算变配电室面积。

● 本项目按3500㎡一个防火分区考虑,约18个防火分区。

● 每个防火分区

  照明用电 18.0KW(应急与普通照明比例按1:8考虑),

  排烟风机 30.0KW

  补风机    11.0KW

  排水泵    13.2KW

  卷帘门      5.0KW

● 6个防火分区可以设置一组配电室,共3组。(普通照明54KW;应急照明12KW;消防动力总计355KW。计负荷可按一个防火分区火灾加相邻防火分区负荷计算,即236KW)。

● 配电室内设置普通照明配电柜1面,应急照明配电柜2面,消防动力配电柜两面。

   每个配电室净面积为11.6㎡,共设3个车库配电室,总面积不宜小于34.8㎡。

● 消防泵房、给水泵房、中水泵房等设备用房可随泵房单独设置配电室。

 

·消防控制室

须先咨询当地消防部门是否允许设在地下。

地下消防控制室面积一般控制在70左右。


5、管线综合

·管线高度

一般地下车库计算层高的基本内容如下表:

注:图中“+”不代表简单相加,意为需考虑的因素,实际工程需实际考虑,并进行管线综合。

对于一般居住区地下车库(顶板按1.5m覆土考虑),经管线综合优化,理论上能将车库层高控制在3.4m-3.5m

 

排管设计以尽量避免或减少管线交叉为原则,且所有主管线尽可能集中在地库公共区域内排布,以方便维修。  

建议低成本项目,采用镀锌铁管穿线,明装强、弱电管线。投入成本最低且便于检修和维护。

采用标准长度的直线管段,将各种变径管和接头的数量减至最少;只要安装空间范围允许,建议采用螺旋圆风管。

  在所有管线中,风管所占空间最大。布置应遵循以下原则:

 尽可能按直线布置,减少转弯和分流。

 尽可能布置在车位上方,且保证净高不低于2.2m

 垂直方向上尽量贴梁(板)。

 水平方向避免与成排的主水管和桥架交叉。

 如交叉不可避免,则应采取措施,保证车库净高要求。

如图所示。 

▲各类管线平行布置,减少交叉,有效利用水平空间

▲局部水电管线交叉处的避让处理方式

 

第五部分:细节优化 

车库出入口       

  ●数量——大中型车库(300~500辆)出入口不少于2

            特大型车库(500辆以上)——出入口不少于3    

  宽度——单向行驶不小于5.0m

            双向行驶不小于7.0m   


车库出入口设计原则:

车库出入口的数量和位置对车位排布及车库面积都有影响。    

 汽车库建筑分类


 库址出入口数量及宽度

坡道       

●优选曲线缓坡坡道

坡道宽度——防火疏散用单车道最小宽度为4.0m,防火疏散用双车道最小宽度为7.0m

转弯半径—— 按小型车考虑汽车的最小转弯半径6.00m

              汽车环道内径不小于3.6m,外径不小于7.6m

 

合理选择坡道位置,减小对停车位的影响。

合理选择坡道形式(直线、曲线),控制长度和面积。

● 直线坡道,建议坡度15%;曲线坡道,建议坡度12%

结论:由于直线缓坡坡道总长度较长,工程中优选曲线缓坡。

曲线缓坡坡道详图:

设计中选用曲线缓坡可减少坡道长度,并可提高行车舒适度。

 

● 坡道节点:

资料来源:《JGJ100-1998汽车库建筑设计规范》

注:防火疏散用单车道最小宽度为4.0m,防火疏散用双车道最小宽度为7.0m



汽车最小转弯半径:

资料来源:《JGJ100-1998汽车库建筑设计规范》

 

·按小型车考虑汽车的最小转弯半径6.00m

·汽车环道内径不小于3.6m,外径不小于7.6m

·坡道宽度不小于4.0m

双车道坡道转弯段坡度为内环中心线坡度,计算长度以内环中心线计算。

 

规整地库外轮廓

·简洁,避免出现多段折线,造成外墙增多

·紧凑,避免出现多余空间,造成无效面积

·方正,避免出现锐角弧线,造成布车障碍

小结

1、总图规划—— 住宅、商铺和地下车库的关系;控制楼间距;利用竖向高差,减少施工量。

2、柱网优化—— 车库首选8.1mX8.1m;模块化设计;两种柱网(商铺与车库)的协调。

3、结构优化—— 覆土层顶板采用无梁楼盖方案最为经济;地下二层顶板采用双次梁方案最为经济。

4、设备优化—— 利用边角,合并布置;管线综合;利用自然条件,减少运营成本。

5、细节优化—— 确定车库出入口数量及宽度;采用曲线缓坡坡道;规整地库轮廓。


稿源:搜建筑

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