地下车库的柱网设计

-1-地下车库的柱网设计谭玉阶（深圳市汇宇建筑工程设计事务所）提要：根据汽车库内汽车运行、停靠、进出的规律和公式，重点以“上海SH760A”小轿车的规格尺度为例，通过图例分解，了解汽车运行的轨迹，通过计算分析，掌握准确的具体数据，求得合理的柱距，以及在特殊情况下提供一般处理的方法，以便为汽车库建筑设计提供方便和参考。关键词：汽车库柱网设计环行轨迹通道宽度停车带柱网高层建筑由于基础的埋深和嵌固要求，必须低于室外地坪一定深度，就是多层建筑也需要一定面积的地下室和人防设施，另外地上空间有限，为增加使用面积，也必须向地下发展，因此种种原因，地下建筑必不可少，也越来越多，并向大面积和深度发展，而且使用性质也逐渐增多，就当前情况来讲，地下车库居多，几乎处处都能遇到。地下车库有一层、两层或更多层，地面层以上还可能连有塔楼和裙房，另外地下车库有一般停车库和机械停车库，而地下室的柱网设计又受到上面层的剪力墙或转换柱位等限制，不能随意发挥，这些被约束的场所，主要由结构需要而定，这里暂且不谈，本文仅就一般性停车库和不受上部结构约束的特定情况下，论述柱网布置的一般要求和寻求合理的柱网设计。一、一次性出车汽车的停车方式有平行式、斜列式和垂直式三种方式。其中斜列式有倾角300、450、600之分，另外停车又有前进停车和后退停车之分，一般最常见的是垂直的后退停车方式，由于它占地少，出车方便而常被采用，设计中也基本上以其为重点来考虑，如果这个问题彻底搞清楚了，其它问题也就迎刃而解了。所谓一次性出车，就是出车时不要来回倒车，一次开出去，“汽车库建筑设计规范”（以下简称规范）明确指出“应满足一次进出停车位要求”。一般情况下，停车时要求不太急，来回倒几下问题不大，另外司机的技术有所不同，差的不免要来回倒几次才停好，要真正一次就好位的，技术就要求较高，一般较难作到，而出车时，情况不太一样，只要顾到前面和侧面，往往容易很多，但要真正满足一次性出车要求，除提高开车技术外，柱网的布置是关键，另外地下室周边侧墙和中间隔墙的设置位置也很重要。-2-二、汽车环行的轨迹规律汽车环行或拐弯时，有其特定的规律。每种车型由于前轮的最大偏转角有个限度，从而注定了其最小转弯半径r1，另外后轮不能偏转，从而也就决定了其拐弯旋转的圆心就在后轴的延长线上，知道了半径和圆心的方位，就能定出圆心，从而就可轻易求出车身每个部位在环行时所走的轨迹，不论前进或后退都一样，如同拉磨的牛（马）套，只要固定在横杆上的部件不变，其所有轨迹就是围绕磨心作圆周运动，理解并掌握了这种特定的运行规律，相关问题也就好解决了，见图1。图1.汽车环行平面a—汽车长度b—汽车宽度d—前悬尺寸e—后悬尺寸l—轴距m—后轮距n—前轮距W=R0-r2R0=R+XR=22brdlRe=22ebrr2=r-yr=221rl—2nb式中：W—环道最小宽度r1—汽车最小转弯半径R0—环道外半径R—汽车环行外半径Re—汽车回转中心至汽车后外角的水平距离r2—环道内半径r—汽车环行内半径x—汽车环行时最外点至环道外边距离，宜≥0.25my—汽车环行时最内点至环道内边距离，宜≥0.25m以“上海SH760A”为例（所有标注尺寸单位均以m计，下同）r=221lr—2nb=2283.26.5—245.177.1=3.22r2=r–y=3.22—0.25=2.97R=22brdl=2277.122.379.083.2＝6.16Re=22ebr＝2224.177.122.3=5.14R0＝R+X＝6.16＋0.25＝6.41W=R0-r2＝6.41－2.97＝3.44根据以上计算方法和结果加上其他一种较长车-3-型的“红旗”和一种较短车型的“丰田”，归纳见表1：三种小轿车环道内外半径及最小宽度表1注：“建筑设计资料集”中上海SH760A轴距加前后悬之和为4.76，比总长4.86少0.10。根据有关资料推算，现把后悬e调正为1.24。从图1中可以看出,环道最小宽度W是车在环行时所需要的最小宽度，一般是比较容易满足的，而环道外半径R0是车从停车位一次性出车时所需的场地尺寸，从点A即柱（墙）角或车头角算起，车前面所需的旋转拐弯尺度，若小于或不满足这个最小尺度，汽车就不可能很顺利的一次性通过，这也就是本文研讨的重点。从表1可以看出，R0“红旗”为8.41m属最大，最难满足，一般不予开虑，除非特殊要求，“丰田”为5.57m属最小，最好满足。“上海”居中，由于这种车型居多，最具代表性，在“建筑设计资料集”的小轿车尺寸表的附注中写明“目前我国常用小轿车的车型多、牌号杂，设计时选的标准车型尺寸宜为：长4.90m、宽1.80m、高1.60m”，而“上海SH760A”的车长4.86m、宽1.77m（简称上海车，下同）与其极为接近，因此把它作为例子来计算是合适的，作为设计依据也是合理的。三、垂直式停车的通车道宽度1、前进停车、后退开出图2后退开出平面Lr—e=22rcRbsRe=22ebrWd＝Lr—e＋Re＋Z＝22rbcsR＋22ebr+Z式中Wd—通车道宽度S—出入口处与邻车的安全距离（取0.3m）Z—行驶车与车或墙的安全距离（取0.5m）C—车与车的间距，小型汽车为0.6m以“上海车”为例Wd＝22rbcsR＋22ebr+Z＝2222.377.16.03.016.6＋2224.177.122.3＋0.5＝8.88同样可求得“红旗”、“丰田”的Wd，见表2-4-三种小轿车后退开出的通车道宽度Wd表2车型berRWd计算值规范值上海SH760A1.771.243.226.168.889.00红旗CA770A1.991.354.738.1611.595丰田16001.571.002.705.327.691从表2中可见规范要求Wd为9.00m，只能满足“上海”、“丰田”等一般车型要求，但对于“红旗”等长车则另当别论。2、后退停车、前进开出（1）车旁车前进开出图3车旁车前进开出平面R=22)(eabrWd＝R—22)()(crsr＋Z=22)(eabr—22)()(crsr+Z以“上海车”为例，S=0.3m,Z=0.5mWd＝22)24.186.4()77.122.3(—22)6.022.3(3.022.3+0.5=5.37同样可求得“红旗”﹑“丰田”的Wd，见表3车旁车前进开出的Wd表3车型Wd计算值规范值上海SH760A5.375.50红旗CA770A7.06丰田16004.68从表3可以看出，规范要求Wd为5.50，只能满足“上海”﹑“丰田”等一般车型要求，但对于“红旗”等长车，仍不能满足。（2）柱旁车前进开出图4柱旁车前进开出平面lm=22)c()(lrsrWd=Z+R—lm式中lm—柱外边到环行圆心O的垂直距离lc—柱侧边到车边的距离当lc=0.3时，以“上海车”为例lm=22)0.322.3()3.022.3(=0Wd=0.5+6.16—0=6.66同理可求得“红旗”﹑“丰田”柱边车前进开出的Wd，见表4-1柱边车前进开出的Wd表4-1车型berRReWd上海1.771.243.226.165.146.66红旗1.991.354.738.166.858.66丰田1.571.002.705.324.395.82-5-另外由于lc不同，Wd亦不同，现仅以“上海车”为例，按上式可求得其相应值，见表4-2“上海车”不同lc所对应的Wd值表4-2lclmWd0.306.660.40.765.900.51.065.600.61.295.370.71.485.18从表4-1、4-2中可以看出，车型越长，所需通道越宽，车距柱边越远，所需通道越窄，因此柱网的设计，要综合考虑，在柱距不变的情况下，减少柱宽是有利的，当停车线与柱外侧相平或退后时，车与柱边相距0.5～0.6m，其通道宽与中间不靠柱的车的通道宽5.5m相一致，若停车线在柱外侧之前时，对柱旁车出车有利，因其通道宽是按柱外边算起，且车旁距柱远近关系较大，如lc为0.5和0.3虽只差0.2，可Wd却相差1.06，所以从平行通道方向的柱距而言，减少柱宽，作成扁柱即长方形柱是很有好处的。(3)墙旁车前进开出车库中防火墙或人防墙的洞口大小和位置，与相邻车的进出有密切关系，见图5，洞口宽了不经济，窄了不适用，如设计不合理，则会影响停车数，或者形成安全隐患，为此只有通过计算，才能做到心中有数。图5墙旁车前进开出平面lm=22)()(clrsrWm=22)()(tlrZRc―lm式中Wm—防火墙或人防墙的洞口宽lm—环行起点至洞边的平行距离lc—车与墙间的净距t—墙厚以“上海车”为例设墙厚t为0.2m，车与墙间净距lc为0.3mlm=22)3.022.3()3.022.3(=0Wm=22)5.022.3()5.016.6(―0=6.08同样可算得lc为不同值时的lm和Wm值。见表5墙边车前进开出的洞口宽Wm值表5lclmWm0.306.080.40.765.360.51.065.110.61.294.920.71.484.77从表5可见，车旁距墙越近，门洞越宽，车行通道一般在5.50左右，这个宽度也能满足靠墙的车进出要求，但考虑到司机的视野要求，应大一点为好，另外人防墙及其门垛均较厚，再加上人防门的厚度，则人防门宽需作到6.0m较合适，再宽又不经济，如果仅是防火的要求，则防火卷闸可再作宽一点，对行车带来方便，稍贵一点也值得。四、斜列式停车通车道宽度的计算1、前进停车、后退开出-6-图6后退开出平面Wd＝Re＋Z－(r+b)cos+(Lr－e)sin＝Re＋Z－(r+b)sinctg+(Lr－e)sin＝Re＋Z－sinLr-e)(ctgbrLr＝22cbrSR－[（c+b）ctg－e]=e+22cbrSR－（c+b）ctgRe=22ebr以“上海车”为例，设S＝0.3，Z=0.5,C=0.6当＝30°时Re＝22ebr＝2224.177.122.3＝5.14Lr＝e＋22cbrSR－（c+b）ctg＝1.24＋226.077.122.33.016.6－（0.6+1.77）ctg30°＝0.38Wd＝Re＋Z－sinLr-e)(ctgbr=5.12+0.5－sin30×0.38-24.130)77.122.3(ctg＝0.87同理可以求得其他几种停车倾角的通车道宽度值Wd，见表6后退开出的通车道宽度值Wd表6sinctgReLrWd计算值规范值30°0.51.7325.140.380.893.8045°0.70715.142.112.733.8060°0.8660.5775.143.114.774.5090°105.144.488.889.00垂直式从广义来讲也应属于斜列式范畴，不过只是它的一种特定形式而已，现用同一公式来计算，所得Wd值与垂直式的公式所算结果一致。但当＝30°时，所得Wd值仅为0.89，只有当后退开出时，旁边无任何障碍物公式才适用。所以在规范中明确指出，“本公式适用于停车倾角60°～90°，45°及45°以下可用作图法”。现作图如下：-7-图7斜列式停车，后退开出平面作图法：先画出距后退车r远的平行线（即圆心定位线），以A（即旁边的车角）为圆心，以r-s为半径，交圆心定位线于O点，即可求得该后退车的环行圆心和环行轨迹，以及通车道的宽度Wd。从图中可以看出，当停车倾角＝30°、45°时，环行外半径R，远小于圆心O到相邻车尾B的距离BO，说明不碰旁边的车，其通车道的宽度Wd可直接从图中量出，也可按下面所述的公式算出。但当停车倾角为60°或更大时，则环行外半径R大于圆心O到相邻车尾B的距离BO，这说明要碰旁边的车