立体停车库与建筑组合方式优化技术研究

立体停车库与建筑组合方式优化技术研究

武绪方 戚岚

中交二航局（昆明）建设有限公司

摘要：立体停车顾名思义就是车辆在竖直空间的一种停车方式。随着我国经济的不断发展，私家车的普及，在经济较为发达的城市区域，用地相对紧凑，“停车难”、“一位难求”的停车问题愈加严峻。立体停车建筑因其配置灵活、占地面积小、管理方便、出入库时高效等特点，逐步取代传统平面停车场，成为解决城市中心区域停车问题的重要方向和根本趋势。本文以广南县城区社会停车场建设项目为依托，对立体停车库与建筑组合方式优化技术研究进行了简要总结，希望对同行业同类项目的建设有一定的参考价值。

关键词：立体停车；机械停车；建筑组合；PKPM建模

1 引言

近年来国内私家车数量呈持续上升趋势，停车问题日益明显，逐渐成为大中型城市及中心区域的城市难题，而推进城市经济的发展，首要的便是在城市经营与规划中优先解决这类难题。停车难问题的出现，给机械停车设备行业带来了巨大的商机和广阔的市场。在这商机与竞争并存的时候，我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。因此，立体停车库与建筑组合方式优化技术研究则显得愈加重要。

2 工程概况

广南县城区10个停车场建设项目，项目占地面积120 亩，总建筑面积11.4万m2，实施停车场10个，每个位置停车场均为立体停车场，共设置机动车位3600个，汽车充电桩500个，配套建设道路、管理用房、公共厕所、汽车美容用房、园林绿化等配套设施。

八宝米地块停车场用地规模5.38亩（3586.54 m2），立体停车库主体地上五层地下二层，一至二层为商业配套用房，三至五层为机械停车库，地下一层为机动车停车库，地下二层为消防水池，总建筑面积11301.63 m2，商业面积3569.72 m2，地上机械停车库5306.5 m2，地下停车库1822.84m2，机械车库停车位372个，充电桩停车位30个。

3 立体停车库与建筑组合方式优化技术研究

八宝米停车场原设计用地面积6667㎡，地上7层，地上1-2层为商业区（层高4.8m），3-7层为立体停车库（单层高为3.0m），车位单层楼布置，共290个停车位。

在施工图初设阶段，科研小组提出对立体停车库与建筑组合方式进行优化，调整地上1-2层商业区层高分别为4.5m和4.1m，立体停车库层高为4.9m，在每层内空增加一层装配式钢架停车泊位，将钢架式立体停车库与传统钢筋混凝土构筑物优化组合，提高建筑空间利用率。

优化后地上1-2层为商场，3-5层为机械式立体车库，均采用二层装配式钢架停车泊位布置，机械停车位为348个，增加停车位58个，混凝土框架结构建筑层减少2层。

图3-1 八宝米立体停车库剖面图图3-2 二层装配式钢架停车泊位现场图

立体停车场空间组合需考虑后期停放车位的类型及商业改造的需求，各层层高需动态调整，优化案例中，八宝米立体车库3楼层高为5.4米（适用于停放双层大中小型SUV汽车及升级改造为修车用房或商业区），4-5层层高为4.9米（适用于停放双层大中小型轿车及升级改造为商业区）。

二层钢架停车泊位布置，大大提高了建筑空间利用率，原来5层建筑设置的车位，优化后3层建筑即可满足车位设置数量，且多于原设计5层建筑车位数量，平均每停车泊位造价较原设计大大降低。

4 立体车库砼框架结构建模分析

通过对设计方案进行PKPM建模分析，得出优化前后建筑结构各构件材料用量，从而分析出建筑结构自重在优化后的增减情况，为建筑的安全稳定分析提供基础数据。

表4-1 优化前混凝土用量按构件类型分层统计表(m3)

表4-2 优化后混凝土用量按构件类型分层统计表(m3)

图4-1 优化前后混凝土用量对比图

表4-3 优化前钢材用量按构件类型分层统计表(吨)

表4-4 优化后钢材用量按构件类型分层统计表(吨)

图4-2 优化前后钢材用量对比图

表4-5 优化前后建筑结构自重增减情况统计表(吨)

注：本表混凝土容重按2.4t/m³进行换算。

图4-3 优化前后建筑结构重量对比图

由以上图表可知，建筑结构优化后，混凝土总用量由10817.6m³降低至9140.2m³，减少了1677.4m³（即混凝土重量降低了4025.8t）；钢材总用量由1500.5t增加至1391.8t，减少了108.7t。综上，建筑结构自重由27462.6t降低至23328.1t，自重总体减少了4134.5t，桩基以上建筑结构自重减少2822.6t。故建筑结构的优化更加有利于结构的受力情况。

通过对立体车库砼框架结构系统进行结构模型简化，对其主要构件立柱、纵梁和横梁PKPM建模进行受力分析，对各种工况下结构位移、内力、配筋、结构尺寸等进行安全验算，并得到优化后的立柱、纵梁和横梁规格尺寸及最佳配筋量。

图4-4 车库砼框架结构PKPM模型图              图4-5 车库砼框架结构PKPM建模位移云图

图4-6 车库砼框架结构PKPM建模最大位移简图

通过对建筑结构进行PKPM建模受力分析，得出各楼层质量沿高度方向的分布情况，根据《高规》3.5.6条的规定，楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层的1.5倍，其中地下室不参与质量比超限判断。全部楼层结构满足规范要求。

说明：

恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载；

结构总质量包括恒载、活载产生的质量和附加质量以及自定义工况荷载产生的质量；

活载产生的总质量、自定义工况荷载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t=1000kg)，具体如下表所示：

表4-6 各楼层质量分布表

图4-7 恒载,活载,层质量分布曲线                 图4-8各楼层质量比分布曲线

5 小结

立体停车库的优势是对空间的利用，通过对立体停车库与建筑组合方式优化研究，将钢架式立体停车库与传统钢筋混凝土构筑物优化组合，大大提高了建筑空间的综合利用率，现将本次研究成果总结如下：

（1）通过对立体车库建筑空间组织进行优化，在有限的建筑高度内，机械式停车位由原设计的290个增加至348个，提高建筑物20%的空间利用率，同时增加了建筑物后期使用功能改造的可能性。

（2）通过调整建筑层高及增加二层停车泊位钢架，建筑结构层由地上7层减少至地上5层，建筑结构自重由27462.6t降低至23328.1t，自重总体减少了4134.5t，桩基以上建筑结构自重减少2822.6t，更加有利于结构的受力情况。

（3）通过对建筑组合形式优化后砼框架结构系统进行PKPM建模分析，对各种工况条件下结构位移、内力、配筋、结构尺寸等进行安全验算，楼层最大位移工况为x负偏心静震工况的位移，为10.36mm，发生在地上第5层，全楼最大位移比为1.17，发生在地上第1层，均满足设计及规范要求。

参考文献

[1] 陈政. 综合性单体式立体车库建筑设计研究[D].湖南:湖南大学,2020.

[2] 赵永超. 机械式立体停车库设计研究—以西安市摩尔中心立体停车库为例[D].河北:河北工程大学,2015.

[3] 中国建筑标准设计研究院.《国家建筑标准设计图集(13J927-3)：机械式停车库设计图册》.中国计划出版社,2013.