装配式地下圆形停车库建筑空间浅析

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［摘要］本文旨在通过对圆筒形车库空间设计理论的研究，形成单层车位数与车库平面尺寸计算理论体系，首次提出相邻车位共用行车轨迹投影面的创新性概念，总结归纳单层8、10、12、14、16、18及20个车位的最经济沉井内尺寸及相关工程技术经济指标；并采用BIM技术对行车轨迹线与停车空间进行碰撞模拟研究，确保最优圆形车库内径的行车安全，其内直径与同类车库相比大大减小，相比目前国内同类车库占地面积减少17％，节约工程投资和建设用地，便于特殊用地条件下的合理选择。

［关键词］地下圆形车库；设计理论；平面尺寸；集约用地；信息化管理

0引言

近年来，沉井式地下圆形车库由于其占地小，可提供车位多，停取车方便快捷，逐渐成为市场上地下停车库建设的首选。《机械式停车设备设计规范》GB／T39980－2021中根据常用适停车辆的外轮廓尺寸和质量将轿车类型划分为小型车、中型车及大型车三大类别，本文沉井式地下圆形车库理论研究以该三种轿车类型尺寸形式为研究依据，本车库平面布置采用圆形平面形式，机械设备采用垂直升降形式，小车通过载车板在升降井道口进行升降回转，后平移至车位，载车板存取车均为辐射状形式，由于小车的存取过程完全由设备自动操作，不同于以往的人为停车，故平面理论研究不能简单按照规范标准车位尺寸来考虑停车位，应综合考虑存取车辆运行轨迹、车头宽度、停车架至侧壁的安全距离及施工垂直度偏差，保证平面布置方案尺寸最优最精简。沉井式车库配套集平移、升降、360度旋转功能为一体的停车设备，如图1、图2所示，由搬运器完成车辆的水平交换，无人入库，智能存取，安全便捷。停车设备匹配钢导轨存取轨道，保证存取车过程中车辆按照导轨位置精确停放，不会产生偏差。存车步骤：门厅停车确认→搬运器平移车辆→旋转升降搬运。取车步骤：提取车辆→旋转提升→取车出库。

1地下圆形车库平面布局合理性研究

11车辆车型外轮廓尺寸界限要求

通过对市场用车群体的调研，旨在了解目前市场上各种车型的占比及车型外轮廓尺寸，目前市场上机动车大致可分为以下几种车型，小型轿车、紧凑型轿车、中型轿车、中大型轿车、豪华型轿车、SUV车型及商务车型，停车位设置综合考虑各种车型外轮廓尺寸及一定的安全距离，满足最经济安全的设计要求。综合各种车型的车身参数，考虑大型车轿车车型尺寸，以奥迪A8车型尺寸为界限要求，考虑一定安全距离，就能满足所有轿车的停车存取安全，车辆最大处尺寸限制条件如表1所示。为最大程度利用地下空间资源，大型车轿车单车位所需标准长度按设计规范53m考虑，宽度按24m考虑，车头停车宽度按最大车型考虑，取18m，由于沉井侧壁施工过程中的垂直偏差，停车板与沉井侧壁之间考虑一定安全距离，取03m，单车位标准尺寸如表2所示。

12圆形车库最经济安全内尺寸理论研究

以每层12个车位为研究对象，如图3所示，车辆存取过程中有一定的共用轨迹投影面，对共用轨迹投影面的研究是圆形车库最经济安全内尺寸研究的重点，既保证车辆停取过程中有一定安全距离，不会对相邻车辆造成碰撞，又要保证相同单层平面车位数内半径最合理，确保圆形车库内停取车直径最小，节约工程投资及建设用地。基于轨迹投影面的概念，建立平面不同停车位所需内半径尺寸的理论计算体系，以下推导过程中按停放大型车车库形式，保证车头停车线至圆心的距离最经济安全，具体推导平面尺寸示意及推导过程如下所示。圆形车库内半径R＝ru＋y1＋y2（1）其中，ru－车头停车线内切半径；y1－车位设计长度，按5300mm；y2－垂直度偏差允许值，按200mm。由图3、图4可知，理论尺寸演算过程：①圆心至各个车位所形成的夹角θ＝360／n，由等位角原理，可知θ角如上图示意，L1为车辆平面移动轨迹宽度，L2为车头停车位设计宽度，则可知，h1＝（L1－L2）／2，其中L1及L2均为常量，则h1也为常量，即△h＝tan（90－θ）×h1＝tan（90－θ）×（L1－L2）／2（2）②圆心至设计车位宽度的垂直距离h2＝tan（90－θ／2）×L1／2（3）则车头停车线内切半径ru＝h2－△h＝tan（90－θ／2）×L1／2－△h（4）③车位设计长度为y1，则圆心至停车板末端的垂直距离为y1＋ru（5）④考虑沉井施工过程中的垂直度偏差，按1％考虑，假若停车筒体深度为H，则施工最大偏差y2＝H×1％（6）⑤单筒沉井内半径大小为R＝ru＋y1＋y2（7）上述式（2）～（7）中：n—每层停车数量，θ—每个车位占用角度，L0—车位设计宽度，按2400mm，L1—车辆平面移动轨迹宽度，按2300mm，L2—车头停车位设计宽度，按1800mm，y1—车位设计长度，按5300mm，Δh—车头停车线收缩段距离，ru—车头停车线内切半径，y2—垂直度偏差允许值，按1％考虑，深度按20m考虑，最大偏差20cm，R—沉井内半径，S—沉井内占用面积，s—单车位占用面积。

13最经济安全内尺寸推算结果

按大型车轿车车型的最大尺寸考虑，停车设计长度按53m，后视镜处总宽22m，则行车轨迹按23m考虑，车头宽按175m考虑，理论尺寸推导结果如表3所示，单层圆筒车库8、10、12、14、16、18及20个车位平面尺寸及单车位占用面积指标如表3所示。

2BIM碰撞模拟验证

采用BIM技术对行车轨迹线与停车空间进行碰撞模拟研究，并与推导出的公式计算结果进行复核，用以验证公式可行性。确保最小内半径圆形车库的停车安全，其内半径与国内外同类车库半径相比为最小，节约工程投资和建设用地。采用BIM技术进行仿真动态模拟，是一种将问题简单化的方法，依照市面上较大大型车车型（奥迪A8）进行一比一的仿真建模，如图5、图6所示，若该车型在保证最经济筒库内半径尺寸下能够安全停放，则其余车型均能满足安全存取要求。根据车库设备的停车轨迹，对车辆进行仿真水平定向和竖直定向的移动碰撞模拟，便于观察车辆在停放与取出过程中将遇到的问题，并进行有效的规避。经仿真碰撞模拟判断公式可行（图7～图9）。该过程利用了BIM技术的可视化、模拟化、数据参数化的特点，将问题直观化、简单化，通过两种计算结果的对比，验证了表3平面尺寸理论计算的准确性，两车之间还有154cm的距离，因停取车过程中采用导轨，故154cm间距可以确保停取车安全，本模拟过程也为停车库设计提供了BIM技术应用方向，具有理论指导意义。

3创新优势

本文通过对圆形及多边形车库空间设计理论的研究，首次提出相邻车位合理共用行车轨迹投影面的创新性概念，形成车库平面尺寸最优设计计算公式，可最大限度节约土地和降低工程造价，通过市场调研，目前国内最大型三家停车设备制造商关于圆形车库平面布置方案，其最小沉井内直径为205m，占用面积3299m2，本文关于建筑空间理论研究相比目前国内同类车库占地面积减少17％，同时，采用BIM技术对行车轨迹线与停车空间进行碰撞模拟研究，确保最小内直径圆形车库的停车安全。

参考文献

［1］全国首个预制装配沉井式地下机械停车库投入使用［J］．现代交通技术，2017，14（03）：29．

［2］周威榕，郑彦静．厦门海沧创新停车空间利用［J］．城乡建设，2017（06）：51－53．

［3］李婵夕．城市狭小地块建设地下停车库施工方法研究［J］．福建建设科技，2018（05）：52－54．

［4］李扬威，焦朋朋，杜林．城市智能停车管理系统研究［J］．交通信息与安全，2014，32（04）：160－164．

作者:苏钊艺 单位:中铁科建工程有限公司