裝配式地下圓形停車庫建筑空間淺析

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［摘要］本文旨在通過對圓筒形車庫空間設計理論的研究，形成單層車位數(shù)與車庫平面尺寸計算理論體系，首次提出相鄰車位共用行車軌跡投影面的創(chuàng)新性概念，總結(jié)歸納單層8、10、12、14、16、18及20個車位的最經(jīng)濟沉井內(nèi)尺寸及相關(guān)工程技術(shù)經(jīng)濟指標；并采用BIM技術(shù)對行車軌跡線與停車空間進行碰撞模擬研究，確保最優(yōu)圓形車庫內(nèi)徑的行車安全，其內(nèi)直徑與同類車庫相比大大減小，相比目前國內(nèi)同類車庫占地面積減少17％，節(jié)約工程投資和建設用地，便于特殊用地條件下的合理選擇。

［關(guān)鍵詞］地下圓形車庫；設計理論；平面尺寸；集約用地；信息化管理

0引言

近年來，沉井式地下圓形車庫由于其占地小，可提供車位多，停取車方便快捷，逐漸成為市場上地下停車庫建設的首選?！稒C械式停車設備設計規(guī)范》GB／T39980－2021中根據(jù)常用適停車輛的外輪廓尺寸和質(zhì)量將轎車類型劃分為小型車、中型車及大型車三大類別，本文沉井式地下圓形車庫理論研究以該三種轎車類型尺寸形式為研究依據(jù)，本車庫平面布置采用圓形平面形式，機械設備采用垂直升降形式，小車通過載車板在升降井道口進行升降回轉(zhuǎn)，后平移至車位，載車板存取車均為輻射狀形式，由于小車的存取過程完全由設備自動操作，不同于以往的人為停車，故平面理論研究不能簡單按照規(guī)范標準車位尺寸來考慮停車位，應綜合考慮存取車輛運行軌跡、車頭寬度、停車架至側(cè)壁的安全距離及施工垂直度偏差，保證平面布置方案尺寸最優(yōu)最精簡。沉井式車庫配套集平移、升降、360度旋轉(zhuǎn)功能為一體的停車設備，如圖1、圖2所示，由搬運器完成車輛的水平交換，無人入庫，智能存取，安全便捷。停車設備匹配鋼導軌存取軌道，保證存取車過程中車輛按照導軌位置精確停放，不會產(chǎn)生偏差。存車步驟：門廳停車確認→搬運器平移車輛→旋轉(zhuǎn)升降搬運。取車步驟：提取車輛→旋轉(zhuǎn)提升→取車出庫。

1地下圓形車庫平面布局合理性研究

11車輛車型外輪廓尺寸界限要求

通過對市場用車群體的調(diào)研，旨在了解目前市場上各種車型的占比及車型外輪廓尺寸，目前市場上機動車大致可分為以下幾種車型，小型轎車、緊湊型轎車、中型轎車、中大型轎車、豪華型轎車、SUV車型及商務車型，停車位設置綜合考慮各種車型外輪廓尺寸及一定的安全距離，滿足最經(jīng)濟安全的設計要求。綜合各種車型的車身參數(shù)，考慮大型車轎車車型尺寸，以奧迪A8車型尺寸為界限要求，考慮一定安全距離，就能滿足所有轎車的停車存取安全，車輛最大處尺寸限制條件如表1所示。為最大程度利用地下空間資源，大型車轎車單車位所需標準長度按設計規(guī)范53m考慮，寬度按24m考慮，車頭停車寬度按最大車型考慮，取18m，由于沉井側(cè)壁施工過程中的垂直偏差，停車板與沉井側(cè)壁之間考慮一定安全距離，取03m，單車位標準尺寸如表2所示。

12圓形車庫最經(jīng)濟安全內(nèi)尺寸理論研究

以每層12個車位為研究對象，如圖3所示，車輛存取過程中有一定的共用軌跡投影面，對共用軌跡投影面的研究是圓形車庫最經(jīng)濟安全內(nèi)尺寸研究的重點，既保證車輛停取過程中有一定安全距離，不會對相鄰車輛造成碰撞，又要保證相同單層平面車位數(shù)內(nèi)半徑最合理，確保圓形車庫內(nèi)停取車直徑最小，節(jié)約工程投資及建設用地。基于軌跡投影面的概念，建立平面不同停車位所需內(nèi)半徑尺寸的理論計算體系，以下推導過程中按停放大型車車庫形式，保證車頭停車線至圓心的距離最經(jīng)濟安全，具體推導平面尺寸示意及推導過程如下所示。圓形車庫內(nèi)半徑R＝ru＋y1＋y2（1）其中，ru－車頭停車線內(nèi)切半徑；y1－車位設計長度，按5300mm；y2－垂直度偏差允許值，按200mm。由圖3、圖4可知，理論尺寸演算過程：①圓心至各個車位所形成的夾角θ＝360／n，由等位角原理，可知θ角如上圖示意，L1為車輛平面移動軌跡寬度，L2為車頭停車位設計寬度，則可知，h1＝（L1－L2）／2，其中L1及L2均為常量，則h1也為常量，即△h＝tan（90－θ）×h1＝tan（90－θ）×（L1－L2）／2（2）②圓心至設計車位寬度的垂直距離h2＝tan（90－θ／2）×L1／2（3）則車頭停車線內(nèi)切半徑ru＝h2－△h＝tan（90－θ／2）×L1／2－△h（4）③車位設計長度為y1，則圓心至停車板末端的垂直距離為y1＋ru（5）④考慮沉井施工過程中的垂直度偏差，按1％考慮，假若停車筒體深度為H，則施工最大偏差y2＝H×1％（6）⑤單筒沉井內(nèi)半徑大小為R＝ru＋y1＋y2（7）上述式（2）～（7）中：n—每層停車數(shù)量，θ—每個車位占用角度，L0—車位設計寬度，按2400mm，L1—車輛平面移動軌跡寬度，按2300mm，L2—車頭停車位設計寬度，按1800mm，y1—車位設計長度，按5300mm，Δh—車頭停車線收縮段距離，ru—車頭停車線內(nèi)切半徑，y2—垂直度偏差允許值，按1％考慮，深度按20m考慮，最大偏差20cm，R—沉井內(nèi)半徑，S—沉井內(nèi)占用面積，s—單車位占用面積。

13最經(jīng)濟安全內(nèi)尺寸推算結(jié)果

按大型車轎車車型的最大尺寸考慮，停車設計長度按53m，后視鏡處總寬22m，則行車軌跡按23m考慮，車頭寬按175m考慮，理論尺寸推導結(jié)果如表3所示，單層圓筒車庫8、10、12、14、16、18及20個車位平面尺寸及單車位占用面積指標如表3所示。

2BIM碰撞模擬驗證

采用BIM技術(shù)對行車軌跡線與停車空間進行碰撞模擬研究，并與推導出的公式計算結(jié)果進行復核，用以驗證公式可行性。確保最小內(nèi)半徑圓形車庫的停車安全，其內(nèi)半徑與國內(nèi)外同類車庫半徑相比為最小，節(jié)約工程投資和建設用地。采用BIM技術(shù)進行仿真動態(tài)模擬，是一種將問題簡單化的方法，依照市面上較大大型車車型（奧迪A8）進行一比一的仿真建模，如圖5、圖6所示，若該車型在保證最經(jīng)濟筒庫內(nèi)半徑尺寸下能夠安全停放，則其余車型均能滿足安全存取要求。根據(jù)車庫設備的停車軌跡，對車輛進行仿真水平定向和豎直定向的移動碰撞模擬，便于觀察車輛在停放與取出過程中將遇到的問題，并進行有效的規(guī)避。經(jīng)仿真碰撞模擬判斷公式可行（圖7～圖9）。該過程利用了BIM技術(shù)的可視化、模擬化、數(shù)據(jù)參數(shù)化的特點，將問題直觀化、簡單化，通過兩種計算結(jié)果的對比，驗證了表3平面尺寸理論計算的準確性，兩車之間還有154cm的距離，因停取車過程中采用導軌，故154cm間距可以確保停取車安全，本模擬過程也為停車庫設計提供了BIM技術(shù)應用方向，具有理論指導意義。

3創(chuàng)新優(yōu)勢

本文通過對圓形及多邊形車庫空間設計理論的研究，首次提出相鄰車位合理共用行車軌跡投影面的創(chuàng)新性概念，形成車庫平面尺寸最優(yōu)設計計算公式，可最大限度節(jié)約土地和降低工程造價，通過市場調(diào)研，目前國內(nèi)最大型三家停車設備制造商關(guān)于圓形車庫平面布置方案，其最小沉井內(nèi)直徑為205m，占用面積3299m2，本文關(guān)于建筑空間理論研究相比目前國內(nèi)同類車庫占地面積減少17％，同時，采用BIM技術(shù)對行車軌跡線與停車空間進行碰撞模擬研究，確保最小內(nèi)直徑圓形車庫的停車安全。

參考文獻

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［3］李嬋夕．城市狹小地塊建設地下停車庫施工方法研究［J］．福建建設科技，2018（05）：52－54．

［4］李揚威，焦朋朋，杜林．城市智能停車管理系統(tǒng)研究［J］．交通信息與安全，2014，32（04）：160－164．

作者:蘇釗藝 單位:中鐵科建工程有限公司