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关于普通地下室设计的几点浅谈

发表时间：2020/9/27 来源：《基层建设》2020年第17期作者：陈前程

[导读] 摘要：随着社会的发展，城市用地越来越紧张，地下空间的开发利用越来越受到重视。

        深圳市华阳国际工程设计股份有限公司广州分公司 510640
        摘要：随着社会的发展，城市用地越来越紧张，地下空间的开发利用越来越受到重视。地下室在现在的工程项目中十分常见，然而其设计是一个复杂的内容，故笔者希望结合工作以来的项目经验，浅谈一下地下室设计的心得和体会，希望能给新接触地下室设计的年轻建筑师们带来启发与思考。
        关键词：地下室设计；车位；层高；净高；轴网；防火分区；人防工程；排水找坡
        《道德经》里面有一句话“合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土；千里之行，始于足下”。万丈高楼平地起，地下室作为整个工程项目的基础部分，其重要性不言而喻。笔者自从事建筑设计工作以来，有幸参与设计过的地下室已是不少，规模有大有小，合计近乎40w平方米，涉及到的地库类型有住宅，办公，商业，厂房，从中也累积了一些经验与方法，窃以为设计的思路及方法其实大同小异，唯有功能复杂与简单而已。
        地下室的设计较为复杂，笔者自认为无法点点俱到地谈好其设计，主要是从自己几年来地库设计的经验粗浅地来谈谈地库设计一般方法及注意事项。
        笔者大概把整个地库设计分为四个阶段；一、设计前期；二、从无到有；三、从有到细；四、优化设计。
        一、设计前期
        要做好一件事，准备工作非常重要。这个重要的工作，笔者称之为设计前期。重点是资料的收集与复核，主要包括了1.地下室设计的相关国家规范和地区规范；2.项目的规划设计条件，市政设计条件，人防设计条件；3.地质勘探材料。
        根据各自设计条件可确定以下内容：1.地库的规模指标，如地下轮廓的退缩控制范围，机动车位、充电桩机动车位、非机动车位的数量，地库出入口坡道的数量以及位置；2.初步确定地下室的层数、层高及埋深；3初步确定地下室设备房的位置（部分地区电房不可放地下一层，视各地规范定）；4.初步确定人防面积及范围。
        二、从无到有
        在设计前期的时候已经把地库边界控制线、坡道出入口、地库层高等基本确定下来了。一般的设计思路是把地上建筑的结构柱子直接落下来，再把各个楼栋核心筒和供地下室使用的楼梯落下来，根据楼栋关系，定出主要车道流线，再按照车位排布的模数满铺开来。删除被柱子或者楼梯核心筒挡住的无效车位，整个地库车位排布基本已经强排出来了。上面所述的设计，叙述虽然简单，但也涉及到几个重要的设计点。罗列如下：
        1车位排布
        根据车库设计规范，标准的普通车位的尺寸是2400X5300mm，背靠背则是2400X5100mm，需注意部分地区的规划部门是不承认5100mm长车位的，在设计前期就要确定。还有靠墙停车侧边需留300mm空隙，平行停车为2400X6000mm，无障碍停车位侧边留1200mm下车空间，双向通车道5500mm，平行停车通道3800mm。这些内容国家规范均有阐述，在此不再赘述。
        停车模式大概有垂直双边停车、垂直单边停车、平行单边停车、转角停车等，其中垂直双边停车的效率最高，达到约每车位21.2㎡，车位强排即采用此种方式。一个模数是5300+5500+5300=16100mm（若当地规范允许可以做5100mm长车位）。
        关于停车方式有环通式垂直停车，大概是每车位23㎡，；鱼骨式垂直停车，大概是每车位22㎡。鱼骨式沿长边布置车位停车效率最高，但会导致大量尽端式停车，停车舒适感不佳，针对住宅等购买确定的车位可以考虑这种布置方式，且尽端式停车时尽端长度宜小于30米。至于非住宅地库，考虑到外来车主很难一次成功找到车位，导致掉头困难，故不建议此种布置方式。
        2轴网确定
        常见的大轴网为7.8~8.1×7.8~8.1m，常见中柱网为7.8~8.1×（4.8+4.8+6.2~6.6）m，常见小柱网为5.4×（4.8+4.8+6.2~6.6）m。轴网越小梁高越小，相应层高越小。然而轴网越小，柱子越密，舒适感不佳。
        3汽车坡道设计
        一般的小汽车直线单行坡道3.0 m，直线双行坡道5.5m。曲线单行3.8 m，曲线双行7.0m。因此如有弧线段坡道的时候，弧线段宽度会适当加大。以上数值可用于非出入口连接上下层车库的坡道要求，出入口处双车道净宽7.0m，很多项目会希望提高品质，在坡道侧墙干挂石材），兼顾坡道下方停3辆车，出入口坡道宽度一般会做到7.2~7.3m。
        汽车坡道的布置应垂直于车道方向布置，以减少对车位的影响。汽车坡道平行于车道布置，导致损失车位较多，将会形成很多子车位，且不便于行驶。此外，汽车坡道应尽量避免全曲线坡，利用效率低。一般的3.6m层高直线坡道大约占3.5柱跨，曲线坡道大约占5.5柱跨。
        普通小汽车的直线段行驶坡度是15%，缓坡是7.5%，最短长度3.6m，空间宽裕的情况下可以考虑缓坡段做4m，按7.5%刚好高0.3m；曲线段行驶坡度是12%，缓坡是6%。如果坡道为10%，则无需做缓坡段，但是对底盘较低的豪车，亦有触碰的风险，设计根据项目情况来定。
        如地库设置有垃圾收集点、后勤卸货等有轻型货车行驶要求，则直线段行驶坡度是13.3%，，曲线段行驶坡度是10%。
        4设备机房布置
        设备机房，一般是电房（高低压变配电房、强弱电机房、发电机房）、生活泵房（水池）、消防泵房（水池）、进排风机房。功能复杂一些的地下室，会有制冷机房、锅炉房、雨水回用机房（蓄水池）、泳池泵房、生产泵房等。
        前期要给电房及水泵房选好位置，进排风机房可在细化阶段布置。尽量把电房集中布置，消防上按一个防火分区设计。消防泵房及生活泵房再划分防火分区是虽然可以归入地库，仍建议集中布置，消防上按一个防火分区设计。设备房位置，需要综合考虑平面布置、设备管线的进线距离及靠近为之服务的地上建筑。除此之外，还需注意以下几点：
        1.发电机房上方不可是人流密集场所，要有直通室外的安全出口，需靠近楼梯布置。
        2.电房不可布置在有水房间的下方，如厕所。

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        3.消防泵房要有直通室外的安全出口，需要靠近楼梯布置。
        4.生活泵房里面有洁净要求，不可布置集水井（可以挪到走道偏僻处）。
        5.电房靠近侧壁布置建议做双墙或者局部加强防水措施。
        5层高设计
        层高直接决定了地下室的埋深，地下室埋深每增加10cm，地下室钢筋增加3~4KG/㎡；覆土每厚10CM，地下室钢筋增加1.5~2KG/㎡。地下室层高每增加10cm，综合成本增加约18-30元/㎡。各个地产开发商都有自己的层高要求，其原理都是地库层高=结构高度+设备管线高度+净高+面层厚度。结构高度根据跨度、覆土厚度结构计算定，设备管线由于新规对风管有外包防火材料的要求，会比以往多50，设备管线高度控制650。机动车看净高2.2m，非机动车库净高2.0m。面前厚度考虑建筑面层找坡会做到100mm，由于地库一般水量不多，现在不少地产商会要求按50面层做即可，在集水井的周边1m范围内做0.5%~1%找坡，坡向集水井。如果地库底层做疏水板地面，则层高增加60~80mm。
        地库结构形式有梁板式及无梁楼盖两种。无梁楼盖可以减少层高，降低成本，但安全性能不及梁板式，特别首层室外覆土很厚，且近年来坍塌事件频发，负一层顶板不适合做无梁楼盖，负二层以下可以考虑采用。梁板式的结构形式，处于成本和施工的考虑，一般都选择单向双次梁的形式。
        三、从有到细
        1防火分区的设计
        这个阶段最重要是进行防火分区设计。普通机动车库是4000㎡一个防火分区，非机动车库是1000㎡一个防火分区，设备用房2000㎡一个分防火区（设喷淋），机械机动车库2600㎡一个防火分区，充电桩车库2000㎡一个防火分区。每个分区不少于2个安全出口，有些地区允许共用疏散楼梯。可根据各地消防规范来定。普通机动车库疏散距离是60m（设喷淋），普通非机动车库最远点疏散距离规范未明确，经验上参考22*1.25=27.5m（设喷淋）。
        防火分区尽量横平竖直，空间方正开阔，视野广。人防区的防火分区结合人防设计，尽量减少人防门（一个人防门大概十几万元）。安全疏散口尽量处于防火分区的两端，均匀疏散。
        2人防工程的设计
        人防工程造价成本高，应尽量减少人防面积。有人防要求的项目1.低多层商铺下不宜设置地下室，以降低人防面积；2.争取配建低等级、常规功能的人防；3.一般布置在最底层，靠边墙位置；4.临空墙最短、人防门最少；5.利用车位利用率低的空间布置人防口部；6.相邻单元尽量合用人防口部；7.结合平时消防梯做口部；8.尽量利用直通室外的汽车坡道做口部。
        有人防门开启处，建议轴网做大700，人防门开启不影响车位。设计过程中注意结构板可能影响人防门开启，必要时会采取局部降板处理（一般200mm），且降板处要考虑排水设计。
        3防排烟设计
        一个防烟分区2000㎡，一个4000㎡的防火分区需要2排1进；一个2000㎡的防火分区1排1进（排风机房和进风机房）。进排风机房的设计注意尽量减少对地面建筑的影响，可以考虑设置在防火分区交界处，合用机房提高利用率。
        4排水找坡设计
        一般情况下面层找坡0.5%，如果地下室楼板是结构找坡，可利用结构找坡，不需做建筑找坡。考虑到地库水量不大，现在不少项地库都不找坡，而在集水井周边1~3m处设1%坡向集水井。每个防火分区大概需要3~4个集水井。一些有水的房间，例如水泵房、雨水回用机房、制冷机房、隔油间等，一般做2%排水坡度，设地漏接向集水井。水沟可以做暗沟或者明沟，但通车道处需设暗沟。
        汽车坡道或者非机动车坡道的排水沟至少设置两至三道，起坡处截水沟用于截断室外水进入坡道，中间处截水沟用于截坡道露天段的雨水，坡道底处截水沟作为最后一道防护。坡道起坡处一般设置防洪板，特别是雨量大的南方地区。
        四、优化并完成设计。
        这个阶段虽说是完成设计的最后工作，然笔者认为优化设计乃是贯通整个地下室设计过程的。笔者总结如下：
        1.地库轮廓的优化。地库外轮廓应尽量规整，避免地下室无效空间，同等面积的地库轮廓应尽量方正减少周长以节约成本。
        2.控制开挖回填土方量。在规划允许前提下，尽量抬高地库以降低土方成本，覆土厚度满足当地规划要求及管线埋设要求的下限即可。必要时可结合地形做斜坡样车库，坡度控制在2%以内为宜。通常每个柱跨8.1m，按坡度1.2%计算没跨降0.1m。
        3.综合管线的优化。设备管线尽量布置在车位上方，避开车道。顶板如有高差较大变截面处需注意净高关系。
        4.防火卷帘的优化。近来很多项目碰到结构净高不满足卷帘的安装高度，因此需特别注意核对高度。考虑净高2200mm，面层100mm，卷帘盒子至少600mm，结构净高应控制2900mm以上。
        结语
        现在很多开发商都要求高周转，快开发，工期十分紧。地下室作为首先施工的部分，如何快而好地完成设计尤为重要。本文主要从地下设计地全过程入手，谈谈其基本设计思路及方法，希望能给新接触地下室设计的年轻建筑师们带来启发与思考。
        参考文献：
        [1]寿震华沈东莓       《轻松设计：建筑设计实用方法》中国建筑工业出版社
        [2]（美）吉迪恩.S.格兰尼   《城市地下空间设计》中国建筑工业出版社
        [3]谭卓英          《地下空间规划与设计》科学出版社
        [4]彭立敏，王薇，余俊   《地下建筑物规划与设计》中南大学出版社有限责任公司