裝配式地下圓形停車(chē)庫(kù)建筑空間淺析

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［摘要］本文旨在通過(guò)對(duì)圓筒形車(chē)庫(kù)空間設(shè)計(jì)理論的研究，形成單層車(chē)位數(shù)與車(chē)庫(kù)平面尺寸計(jì)算理論體系，首次提出相鄰車(chē)位共用行車(chē)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(gè)車(chē)位的最經(jīng)濟(jì)沉井內(nèi)尺寸及相關(guān)工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；并采用BIM技術(shù)對(duì)行車(chē)軌跡線(xiàn)與停車(chē)空間進(jìn)行碰撞模擬研究，確保最優(yōu)圓形車(chē)庫(kù)內(nèi)徑的行車(chē)安全，其內(nèi)直徑與同類(lèi)車(chē)庫(kù)相比大大減小，相比目前國(guó)內(nèi)同類(lèi)車(chē)庫(kù)占地面積減少17％，節(jié)約工程投資和建設(shè)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(chē)庫(kù)；設(shè)計(jì)理論；平面尺寸；集約用地；信息化管理

0引言

近年來(lái)，沉井式地下圓形車(chē)庫(kù)由于其占地小，可提供車(chē)位多，停取車(chē)方便快捷，逐漸成為市場(chǎng)上地下停車(chē)庫(kù)建設(shè)的首選。《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范》GB／T39980－2021中根據(jù)常用適停車(chē)輛的外輪廓尺寸和質(zhì)量將轎車(chē)類(lèi)型劃分為小型車(chē)、中型車(chē)及大型車(chē)三大類(lèi)別，本文沉井式地下圓形車(chē)庫(kù)理論研究以該三種轎車(chē)類(lèi)型尺寸形式為研究依據(jù)，本車(chē)庫(kù)平面布置采用圓形平面形式，機(jī)械設(shè)備采用垂直升降形式，小車(chē)通過(guò)載車(chē)板在升降井道口進(jìn)行升降回轉(zhuǎn)，后平移至車(chē)位，載車(chē)板存取車(chē)均為輻射狀形式，由于小車(chē)的存取過(guò)程完全由設(shè)備自動(dòng)操作，不同于以往的人為停車(chē)，故平面理論研究不能簡(jiǎn)單按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)車(chē)位尺寸來(lái)考慮停車(chē)位，應(yīng)綜合考慮存取車(chē)輛運(yùn)行軌跡、車(chē)頭寬度、停車(chē)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(jiǎn)。沉井式車(chē)庫(kù)配套集平移、升降、360度旋轉(zhuǎn)功能為一體的停車(chē)設(shè)備，如圖1、圖2所示，由搬運(yùn)器完成車(chē)輛的水平交換，無(wú)人入庫(kù)，智能存取，安全便捷。停車(chē)設(shè)備匹配鋼導(dǎo)軌存取軌道，保證存取車(chē)過(guò)程中車(chē)輛按照導(dǎo)軌位置精確停放，不會(huì)產(chǎn)生偏差。存車(chē)步驟：門(mén)廳停車(chē)確認(rèn)→搬運(yùn)器平移車(chē)輛→旋轉(zhuǎn)升降搬運(yùn)。取車(chē)步驟：提取車(chē)輛→旋轉(zhuǎn)提升→取車(chē)出庫(kù)。

1地下圓形車(chē)庫(kù)平面布局合理性研究

11車(chē)輛車(chē)型外輪廓尺寸界限要求

通過(guò)對(duì)市場(chǎng)用車(chē)群體的調(diào)研，旨在了解目前市場(chǎng)上各種車(chē)型的占比及車(chē)型外輪廓尺寸，目前市場(chǎng)上機(jī)動(dòng)車(chē)大致可分為以下幾種車(chē)型，小型轎車(chē)、緊湊型轎車(chē)、中型轎車(chē)、中大型轎車(chē)、豪華型轎車(chē)、SUV車(chē)型及商務(wù)車(chē)型，停車(chē)位設(shè)置綜合考慮各種車(chē)型外輪廓尺寸及一定的安全距離，滿(mǎn)足最經(jīng)濟(jì)安全的設(shè)計(jì)要求。綜合各種車(chē)型的車(chē)身參數(shù)，考慮大型車(chē)轎車(chē)車(chē)型尺寸，以?shī)W迪A8車(chē)型尺寸為界限要求，考慮一定安全距離，就能滿(mǎn)足所有轎車(chē)的停車(chē)存取安全，車(chē)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(chē)轎車(chē)單車(chē)位所需標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)規(guī)范53m考慮，寬度按24m考慮，車(chē)頭停車(chē)寬度按最大車(chē)型考慮，取18m，由于沉井側(cè)壁施工過(guò)程中的垂直偏差，停車(chē)板與沉井側(cè)壁之間考慮一定安全距離，取03m，單車(chē)位標(biāo)準(zhǔn)尺寸如表2所示。

12圓形車(chē)庫(kù)最經(jīng)濟(jì)安全內(nèi)尺寸理論研究

以每層12個(gè)車(chē)位為研究對(duì)象，如圖3所示，車(chē)輛存取過(guò)程中有一定的共用軌跡投影面，對(duì)共用軌跡投影面的研究是圓形車(chē)庫(kù)最經(jīng)濟(jì)安全內(nèi)尺寸研究的重點(diǎn)，既保證車(chē)輛停取過(guò)程中有一定安全距離，不會(huì)對(duì)相鄰車(chē)輛造成碰撞，又要保證相同單層平面車(chē)位數(shù)內(nèi)半徑最合理，確保圓形車(chē)庫(kù)內(nèi)停取車(chē)直徑最小，節(jié)約工程投資及建設(shè)用地?；谲壽E投影面的概念，建立平面不同停車(chē)位所需內(nèi)半徑尺寸的理論計(jì)算體系，以下推導(dǎo)過(guò)程中按停放大型車(chē)車(chē)庫(kù)形式，保證車(chē)頭停車(chē)線(xiàn)至圓心的距離最經(jīng)濟(jì)安全，具體推導(dǎo)平面尺寸示意及推導(dǎo)過(guò)程如下所示。圓形車(chē)庫(kù)內(nèi)半徑R＝ru＋y1＋y2（1）其中，ru－車(chē)頭停車(chē)線(xiàn)內(nèi)切半徑；y1－車(chē)位設(shè)計(jì)長(zhǎng)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(guò)程：①圓心至各個(gè)車(chē)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(chē)輛平面移動(dòng)軌跡寬度，L2為車(chē)頭停車(chē)位設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)車(chē)位寬度的垂直距離h2＝tan（90－θ／2）×L1／2（3）則車(chē)頭停車(chē)線(xiàn)內(nèi)切半徑ru＝h2－△h＝tan（90－θ／2）×L1／2－△h（4）③車(chē)位設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為y1，則圓心至停車(chē)板末端的垂直距離為y1＋ru（5）④考慮沉井施工過(guò)程中的垂直度偏差，按1％考慮，假若停車(chē)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(chē)數(shù)量，θ—每個(gè)車(chē)位占用角度，L0—車(chē)位設(shè)計(jì)寬度，按2400mm，L1—車(chē)輛平面移動(dòng)軌跡寬度，按2300mm，L2—車(chē)頭停車(chē)位設(shè)計(jì)寬度，按1800mm，y1—車(chē)位設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，按5300mm，Δh—車(chē)頭停車(chē)線(xiàn)收縮段距離，ru—車(chē)頭停車(chē)線(xiàn)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(chē)位占用面積。

13最經(jīng)濟(jì)安全內(nèi)尺寸推算結(jié)果

按大型車(chē)轎車(chē)車(chē)型的最大尺寸考慮，停車(chē)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度按53m，后視鏡處總寬22m，則行車(chē)軌跡按23m考慮，車(chē)頭寬按175m考慮，理論尺寸推導(dǎo)結(jié)果如表3所示，單層圓筒車(chē)庫(kù)8、10、12、14、16、18及20個(gè)車(chē)位平面尺寸及單車(chē)位占用面積指標(biāo)如表3所示。

2BIM碰撞模擬驗(yàn)證

采用BIM技術(shù)對(duì)行車(chē)軌跡線(xiàn)與停車(chē)空間進(jìn)行碰撞模擬研究，并與推導(dǎo)出的公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，用以驗(yàn)證公式可行性。確保最小內(nèi)半徑圓形車(chē)庫(kù)的停車(chē)安全，其內(nèi)半徑與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)車(chē)庫(kù)半徑相比為最小，節(jié)約工程投資和建設(shè)用地。采用BIM技術(shù)進(jìn)行仿真動(dòng)態(tài)模擬，是一種將問(wèn)題簡(jiǎn)單化的方法，依照市面上較大大型車(chē)車(chē)型（奧迪A8）進(jìn)行一比一的仿真建模，如圖5、圖6所示，若該車(chē)型在保證最經(jīng)濟(jì)筒庫(kù)內(nèi)半徑尺寸下能夠安全停放，則其余車(chē)型均能滿(mǎn)足安全存取要求。根據(jù)車(chē)庫(kù)設(shè)備的停車(chē)軌跡，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行仿真水平定向和豎直定向的移動(dòng)碰撞模擬，便于觀察車(chē)輛在停放與取出過(guò)程中將遇到的問(wèn)題，并進(jìn)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(guò)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(diǎn)，將問(wèn)題直觀化、簡(jiǎn)單化，通過(guò)兩種計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了表3平面尺寸理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，兩車(chē)之間還有154cm的距離，因停取車(chē)過(guò)程中采用導(dǎo)軌，故154cm間距可以確保停取車(chē)安全，本模擬過(guò)程也為停車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)提供了BIM技術(shù)應(yīng)用方向，具有理論指導(dǎo)意義。

3創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)

本文通過(guò)對(duì)圓形及多邊形車(chē)庫(kù)空間設(shè)計(jì)理論的研究，首次提出相鄰車(chē)位合理共用行車(chē)軌跡投影面的創(chuàng)新性概念，形成車(chē)庫(kù)平面尺寸最優(yōu)設(shè)計(jì)計(jì)算公式，可最大限度節(jié)約土地和降低工程造價(jià)，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)最大型三家停車(chē)設(shè)備制造商關(guān)于圓形車(chē)庫(kù)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(guó)內(nèi)同類(lèi)車(chē)庫(kù)占地面積減少17％，同時(shí)，采用BIM技術(shù)對(duì)行車(chē)軌跡線(xiàn)與停車(chē)空間進(jìn)行碰撞模擬研究，確保最小內(nèi)直徑圓形車(chē)庫(kù)的停車(chē)安全。

參考文獻(xiàn)

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作者:蘇釗藝 單位:中鐵科建工程有限公司