垂直升降類機械式停車庫建筑和結構設計要點探析

徐 濤 （六安市建設工程質量安全監督處，安徽 六安 237000）

0 引言

垂直升降類機械式停車庫又稱為塔式機械立體停車庫，它是通過升降設備將車輛或有車輛的載車橫板橫向或者縱向地從車輛升降機搬運至停車位，停車位分橫置式、縱置式和圓周式三種。通常一個垂直升降類機械式停車庫有一套或多套垂直升降類停車設備組成，垂直升降類機械停車設備的構件如圖1所示，其運行原理與常見的建筑電梯載人運行原理類似，汽車的垂直運輸井道位于停車區域中間，兩側是沿垂直方向設置的停車位，存車時，車輛駛進車庫入口，由升降設備將車輛或載車板提升到目的層，然后用升降設備上的橫移裝置把車輛或載車板送進存車室；取車時，由橫移裝置把指定存車室上的車輛或載車板取出裝進升降設備，然后由升降設備把車輛降至車庫出口處，實現取出車輛的功能。

圖1 垂直升降類機械式停車設備主要組成

垂直升降類機械式停車庫層數一般設計為20～25層，平均每輛車占地面積約 1.1～1.3m，因其平面和空間利用率高、能耗噪音低、出入庫便利、安全性能高、操作簡單、維護方便等優點，目前被廣泛應用于大型商場、醫院和辦公等公共區域停車。

1 建筑設計

垂直升降類機械式停車庫建筑設計要綜合考慮停車車型尺寸、現場交通條件、防火排煙、設備安裝、建筑節能以及外立面美觀等要求，通常建筑設計需在滿足《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》（GB 50067-2014）要求的總平面布置基礎上，重點對平面布置、柱網選擇、出入口和外立面進行設計，通常其外立面一般采用金屬或玻璃幕墻的方式，以達到一種較好的立面裝飾效果。

1.1 平面布置

通常垂直升降類機械式停車庫的平面布置主要根據停車數量、防火間距、消防通道和周邊交通環境進行靈活布置，其布置形式可以單庫、雙庫和多庫。單庫是指中間一個升降井，兩邊設置停車位；雙庫和多庫是指由單庫采用橫向或者縱向排列組合而成，如圖2。單庫的平面布置占地面積小、受力簡單、工程造價低但受結構抗震等因素影響，其設計的結構高度受到高寬比的限制，高度不宜過高，設計停放的車輛不多，雙庫和多庫相對于單庫其結構高度可以大幅提高，多適用于停車需求較多的項目。

圖2 單庫、雙庫平面布置示意圖

1.2 柱網的選擇

垂直升降類機械式停車庫立面空間都比較大，除了機械立體停車設備，還要土建結構相配合，為了能提高停車庫的利用率，柱網的選擇尤其關鍵。決定停車間距尺寸的主要因素很多，主要是受到停車寬度、兩柱間的停車數量、車輛的停放方式、柱子的截面尺寸等。通常設計上以停放1輛車平均所用的建筑面積作為綜合指標來衡量柱網是否合理，設計時盡可能減少柱網的種類，統一柱網尺寸，并保持與其他部分柱網的協調一致，對于設計為小型車和中型停車庫，實踐中比較經濟合理的柱網設計尺寸為6.0m×7.5m。

1.3 出入口設計

停車庫出入口是停車庫內部交通和城市交通連接的節點，是停車庫的規劃和設計合理與否決定因素之一。出入口的設計不僅要保證車輛快速和安全地進出車庫，同時不能造成城市交通擁堵。出入口設計不僅要滿足《車庫建筑設計規范》（JGJ 100-2015）的要求，同時設計時應考慮以下影響：①出入口與城市道路車流量和車庫停車位數量對停車庫的使用有重要的影響，因此停車庫到道路規劃紅線應留一定距離，一般停車庫出入口到城市主要道路和次要道路的距離應大于10m，到城市支路距離應大于8m；②當停車庫的出入口位置導致汽車不能順暢出入車庫時，應設置回轉平臺；③停車庫安全通道、安全門、緊急出口等位置應設置醒目標志；④停車庫出入口應安裝減速裝置；⑤出入口處要考慮排水和防止雨水滲入等措施。

2 結構設計

立體停車庫根據其與周圍建筑物的位置關系可分為獨立式和附著式兩類，所謂獨立式就是建成一個獨立的構筑物，而附著式是指停車庫依附在其他建筑內部或外部，屬于其他建筑物的一部分，對于附著式停車庫其主體結構或停車設備與建筑物主體結構聯結時，必須考慮對建筑物產生的不利影響，且預埋件的設置，連接點的設計必須安全、可靠且符合有關規范要求。鋼框架結構體系由于具有良好的塑形變形能力，能夠很好地承受由水平力產生側向力和抗疲勞破壞，具有較好的抗震性能且能夠較好地滿足機械式停車庫構件的個性化設計需求，目前被廣泛應用于垂直升降類機械式停車庫的主體結構，因其使用功能的特殊性，結構設計時在滿足強度要求的同時，尤其要注意結構剛度、荷載變形和穩定性問題。

2.1 結構剛度

由于垂直升降類機械式停車庫占地面積小，為了增加停車數量只能增加結構高度，同時垂直式機械式停車庫由機械設備來運送車輛直接到載車板上，全程無人參與，因此鋼框架屬于無板結構，結構主要靠框架梁、框架柱受力，隨著結構高度增加結構整體剛度必然大幅降低，因此結構設計時必須加強對結構剛度的驗算，通過設置高寬比和增加支撐來提高結構整體剛度，通常獨立式垂直升降類機械式鋼結構停車庫的高寬比不大于6.5：1。

2.2 荷載變形

通常垂直升降式鋼結構機械式停車庫的主體結構受到的荷載作用包括：結構恒載、設備恒載、沖擊荷載、停車荷載以及風荷載和地震荷載，同時停車荷載在不同停車狀況時又分空載、對稱滿載、非對稱滿載、最大偏載四類，進行結構設計時應考慮到多種工況的荷載組合對結構的影響，對不同工況荷載作用下，結構變形情況進行計算分析。

2.3 結構穩定性

垂直升降式鋼結構機械式停車庫結構設計的穩定性一要考慮結構整體的穩定性即設計的鋼結構在最不利的工況荷載作用下整體結構抗傾覆情況；二要考慮設備在搬運汽車的過程中由于機械設備的制動等原因，停放的汽車在重力加速度作用下產生沖擊力，容易發生局部失穩，因此停車位需要采取一定的隔振減振措施處理。

3 總結

機械式立體停車庫作為解決我國停車難問題的重要途徑，一定程度上緩解了城市動、靜態交通問題，垂直升降類機械式停車庫作為機械式立體停車庫一類重要形式，其在建筑和結構設計時需要綜合考慮以下幾個方面：①交通環境和停車需求。要根據場地大小、停車位數量需求、周邊交通條件要求，綜合進行分析，合理進行平面布局、柱網選擇和結構設計。②建設與運營維護費用。垂直升降類機械式停車庫建設的投資回收期周期通常較長，所以車庫建設的成本和運營期間的檢測、維修、養護費用等是方案選擇的主要考慮因素。③工程造價和建設周期。垂直升降類機械式停車庫的設計需要考慮當地建筑材料、地質條件、氣候環境、地方文化及政策，尤其是地基基礎設計、建筑高度及外立面選擇需要綜合考慮工程造價和建設工期影響。④結構承載能力。垂直升降類機械式停車庫其框架結構受力分析與普通房屋建筑不同，各類荷載復雜，尤其需要考慮機械設備運行下的各類沖擊荷載和車庫不同停車狀況下荷載作用下結構安全穩定性能。⑤機械設備安裝。垂直升降類機械式停車庫的設備安裝作為停車庫的一項重要內容，建筑和結構設計時需要與設備廠家進行充分溝通，當設備構件同時作為主體結構受力構件時需要與主體結構同步進行設計計算。⑥消防安全問題。由于汽車庫多處于中心城區同時設計結構多為鋼結構，因此消防安全不容忽視，設計時不光需要考慮與周邊建筑的防火間距和建筑物本身防火排煙問題，還需要考慮鋼結構防火防腐問題。