装配式地下圆形停车库建筑空间浅析　

［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．

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