建筑设计优化

文/武晓雨　北京中和建城建筑工程设计有限公司　北京　100070



建筑设计优化

文/武晓雨北京中和建城建筑工程设计有限公司北京100070

【摘要】本文主要针对地下车库设计中的常见问题，并结合自己工作中的具体项目，重点对建筑设计中可以进行优化的方面做主要的介绍和总结。

【关键词】地下车库；柱网尺寸；层高；设备机房

1、项目简介

西宁办公楼、公寓及地下车库项目的总建筑面积为：154815㎡，其中地上建筑面积为：113161㎡，地下建筑面积：41654㎡，地上建筑功能为：用地内的北侧为两栋24层99.6m高的A级写字楼和 3层高的商业裙房，裙房包括写字楼配套功能用房和银行、餐饮等功能；用地内的南侧为两栋20层81.9m高的酒店式公寓楼；在用地内西侧和南侧，与写字楼和公寓紧挨着的为地上两层地下一层的13.6m高的沿街商业，它与用地南面的大型商业和用地西面酒店用地内的沿街商业相对应，形成全长370m的T字形大型商业街。虽然用地内的建筑密度较大，但还是在办公和公寓楼中间预留出了大面积的集中绿地，同时地下车库的入口也设置在此处，如图1。本项目的地下为用地内满铺的三层（局部四层）多功能地下室，其中，办公楼地下主要设置了员工餐厅、大型设备用房和银行的金库、档案库以及作为银行备用电源的柴油发电机房等，其他地下位置则以机动车库为主同时兼顾战时人防功能，公寓楼下3.3m高的夹层则作为自行车库使用。在地下车库的西侧和南侧还设置了两个连通口，分别与酒店和大型商业的地下车库连通。

图1　西宁办公楼、公寓及地下车库项目功能分析总图

2、轴网的制定和优化

建筑中的轴网就好像建筑的骨架，制约着承重结构的布置方案。制定合理的柱网尺寸，有利于建筑平面布局的合理性和提高内部空间的使用效率，同时对结构受力和结构的经济性也有直接影响。需要设计师综合各方面因素来合理制定建筑轴网尺寸，并且在设计的过程中进行适当的优化，以便更好的满足各专业的使用要求和工程的经济要求。

（1）建筑轴网的制定：

众所周知，地下车库最经济的柱网尺寸为8.1mX8.1m。但是由于本项目地下室内有人防，地面上通行消防车且有1.6m深的覆土，而导致结构承受的荷载较大，同时考虑到本项目内功能复杂，不同尺寸的轴网在地下平面衔接处时需由结构梁斜向搭接的要求，都会最终造成柱子截面尺寸较大和不规则，所以初步决定采用8.4mX8.4m的轴网。但是由于地上西侧的沿街商业要与对面酒店商业的8.3m开间尺寸统一，所以最终在办公和公寓楼之间的地下范围采用了8.4mX8.3m的柱网。而公寓下的车库因受到地上公寓轴网的限制最终开间为8.1m，为保证停车效率，与结构专业商量将结构柱子尺寸尽量只在进深方向增加，以保证面宽方向每跨内可以停3辆轻型车的可能。公寓南侧车库因地上沿街商业的限制，采用了8.4m的开间，并在公寓与商业间设置伸缩缝进行尺寸转换。

（2）结合总平面图调整建筑轴网关系

在总平面图中，各建筑间的距离和相互位置直接影响地下轴网是否合理、经济。通过调整公寓和办公两楼之间的距离，保证地下柱网的尺寸规整且利于停车位的布置，尽量做到地下停车效率最大化；再调整公寓和办公楼水平方向相互的位置，尽量保证地下轴网的对应和统一。项目内建筑的关系确定后，再调整本项目与南侧大型商业和西侧酒店项目的柱网关系，从而确保沿街商业的对应以及实现车库通道的连接。除此，小区内的道路，地下车库入口位置等都需要结合地下柱网来统一考虑。

（3）其它

地下车库的轴网尺寸还需要结合地上建筑功能和地下室自身功能的需要，并兼顾地下室停车效率、地下室层高、结构构件尺寸要求等诸多因素，在本项目中因为要与周边酒店和大型商业的地下车库相连，所以周边建筑车库的轴网尺寸的影响也要同时考虑。

3、地下车库层高的确定

（1）地下室层高的确定，与结构形式有关。

本项目为了在满足使用要求的情况下尽量降低车库层高，除了汽车坡道区域外地下车库顶板均采用了无梁楼盖结构，汽车坡道开洞区域采用梁柱结构。经过计算：地下一层无梁区域：板厚400mm、柱帽高900mm，梁柱区域：梁高1000mm、板厚300mm；地下二、三层无梁区域：板厚300mm、柱帽高600mm，梁柱区域：梁高700mm、板厚250mm；综合各专业的实际情况和规范要求我们将地下车库的层高都定为3.6m，并将各专业的设备管线尽量布置在无梁区域，经过管线综合设计，最后无梁区域的净高在2.6m左右，梁柱区域的净高在2.3m左右，比起以往相同情况下，只用梁柱结构的项目每层减小了至少0.3m的层高，地下3层共减少0.9m，有效的减少了施工的挖方量和结构的建造成本。需要注意的是当采用无梁楼盖时，由于柱上板带和跨中板带对开设洞口的大小和位置有严格的要求，所以设计时需要特别注意集水坑、设备管井、风井等板上开洞的位置和大小，并且做到及时与结构专业以及其他相关专业进行沟通和图纸核对。

（2）结合项目地勘确定地下基础高度和位置。

本项目的基础形式采用独立柱基+抗水板，根据地勘报告中对天然地基评价，可将第三层卵石层作为天然地基持力层，该层的地下高度约为-12.88m至-17.77m.，平均厚度3.49m，因此该项目地下室总高度需控制在-12m 至-13m之间。

（3）地下室层高的确定与室内建筑功能有关。

地下室层高的确定需要根据不同房间对室内净高要求综合考虑，主要体现在设备用房方面，需要根据各自的使用要求和情况确定位置和高度。本项目地下室需要布置的设备用房有水泵房、变配电室、制冷机房、空调机房，其他功能房间为员工食堂、厨房、办公、库房以及后来甲方要求的银行金库和档案室。根据各个功能房间的使用要求、面积、层高等因素，将员工食堂、厨房和变配电室设在地下一层，层高为5.2m，并为其各自配置相应的疏散楼梯；为了与车库底板高度一致，便将地下二、三层均设为3.6m高，因水泵房和制冷机房内的荷载较大将其设置在地下三层且贴邻设置，以便为其设置共用吊装孔，其中水泵房根据具体需要调整局部层高，而制冷机房设为两层通高；最后在其他位置设置空调机房、办公室和库房等。此时办公楼地下室总高度为12.4m，同时也满足地下基础利用天然地基持力层的设置深度。

4、合理设置地下室用地范围

为节省造价，本项目在方案设计时尽量将地下室设置的规整以减小外墙长度。但在设计优化时将原设计的地下室外墙局部向里挪了一跨，主要是考虑到项目施工时对现状建筑的影响，以及对相邻较近建筑的支护要求等因素。

5、优化设备机房、人防出口增加地下车库的有效停车面积

项目在设计时尽量将可以合并的出入口、设备机房等合并使用。例如：将地下二层的两个防护单元的人防主要出入口合并使用，将可不再划分防护单元的地下三层人防的主要出入口与地下二层的另一个主要出入口合用。以减少人防出入口数量。

在防火分区设计时，尽量将相邻防火分区内的通风机房和通风竖井合并使用；人防设计时，使进、排风机房可以通过平战转换同时满足平时与战时的使用要求，目的也是为了减少因分设机房而占用停车面积，以及风井出地面的数量。

6、合理设置设备机房的位置

设计时将通风机房、配电室、报警阀室等小面积设备机房布置在车库的转角处或坡道下方等位置，尽量少占用停车位，提高车库的利用率。水泵房内的生活水箱间以及消防水箱间可安排在空间较高且平面不规则不便于布置其他功能房间的位置。

布置设备机房位置时，尽量将机房放在便于各专业设备管道平行布置的位置，避免因设备管道交叉造成建筑内净高降低的情况，提高建筑空间利用效率。同时将荷载较大的设备用房安排在建筑底层，可避免因结构构件过大，而占用建筑室内的空间高度。

7、充分利用自然通风采光

充分利用项目现状资源，优先采用地下室自然通风和采光，减少设备机房数量和设备后期营运成本，通风系统可采用自然进风+诱导风机的做法。本项目的公寓楼利用室内外的高差，在地下夹层（自行车库）设置高窗解决通风采光问题；在办公楼首层配合外立面效果开设窗井，为办公楼地下走道及部分房间解决通风问题。

8、充分利用现状用地内的地形高差

本项目用地为南高北低，即公寓楼比办公楼首层地面高1.7m，利用1.7m的地面高差以及车库覆土厚度1.6m，在公寓楼与地下车库间设置3.3m高的夹层，作为公寓楼的自行车库。

结语：

项目的设计过程往往是复杂的，所涉及到的问题也是多样的，所以设计的方案和解决问题的方法并不是单一的，建筑师需要根据项目的具体情况进行综合的分析、比较，从中选择最适合的方式。