趙悅含

隨著人們對城市地下空間資源的不斷開發(fā)和利用，以及規(guī)劃師、建筑師對于地下建筑設(shè)計理念和方法研究的深入，地下空間設(shè)計，尤其是地下車庫建筑設(shè)計的思維方式變得更加全面。在綜合考慮地下車庫建設(shè)的功能性、安全性、舒適性、經(jīng)濟性、可持續(xù)性等因素后，勢必需要得到最優(yōu)的設(shè)計方案，這亟須運用跨學(xué)科、多層次理論和知識解決地下車庫優(yōu)化設(shè)計中的系統(tǒng)性問題。矩陣思維，是指將問題分解為更小、更易于管理和解決的部分，同時考慮這些部分之間的相互關(guān)系和影響。在地下車庫設(shè)計的場景中，矩陣思維可以幫助建筑師全面考量和評估不同設(shè)計對于多個維度的影響，從而找到最佳的綜合解決方案。

1 矩陣思維與地下車庫優(yōu)化設(shè)計的關(guān)系

1.1 矩陣思維解決設(shè)計問題的原理

世上所有事物都是相互關(guān)聯(lián)的，基本不存在完全孤立的個體。隨著社會變得越來越復(fù)雜，各方面互相依賴，并需要更廣泛的協(xié)作，這體現(xiàn)了建立系統(tǒng)性思維的重要性[1]。矩陣思維就是這種系統(tǒng)性思維的表現(xiàn)形式之一，其強調(diào)了各因素之間的相互依賴，著重于全局、平衡各種因素，對問題進行多角度且深入的思考。在建筑設(shè)計的實踐中，追求具有明確目標(biāo)的設(shè)計成果是其核心動力，目的是實現(xiàn)一種“必然的結(jié)果”。因此，將矩陣思維作為一種有效的分析與推理工具是設(shè)計的大勢所趨[2]。

1.2 利用矩陣思維進行地下車庫優(yōu)化的目標(biāo)

針對地下車庫的優(yōu)化設(shè)計，可選擇和決策的重點要素通常有：結(jié)構(gòu)形式、柱網(wǎng)布置、層高、車位布置、設(shè)備用房、出入口設(shè)置、地下公區(qū)、交通流線等[3]。這些關(guān)鍵要素影響著地下車庫的整體效率和使用體驗。為清晰地評估和優(yōu)化這些要素，可以將它們整合到4 個主要評價矩陣中：功能性、舒適性、經(jīng)濟性和可持續(xù)性，這些是衡量優(yōu)化效果的關(guān)鍵指標(biāo)。

1）功能性：包含交通流線明晰、車位數(shù)量最大化、出入口布局合理等方面，確保地下車庫滿足使用需求。

2）舒適性：涉及層高適宜、充足照明、良好通風(fēng)與溫濕度控制，以及地下公區(qū)的人性化設(shè)計，保證用戶的舒適停車體驗。

3）經(jīng)濟性：包括高停車率，同時控制建設(shè)成本、運營管理便捷性、后期維護成本低等要點，目的是實現(xiàn)成本效益最大化。

4）可持續(xù)性：包括自然采光通風(fēng)、使用環(huán)保材料、節(jié)能照明系統(tǒng)、水資源回收利用等環(huán)境友好措施，旨在提升建筑的長期可持續(xù)發(fā)展能力。

通過優(yōu)化這4 方面的因素，能夠提升地下車庫的整體性能，增強使用者的停車體驗，同時確保經(jīng)濟與環(huán)境效益的平衡。矩陣公式如下：

2 運用矩陣思維進行地下車庫優(yōu)化設(shè)計的挑戰(zhàn)

矩陣思維是一種高度邏輯性和關(guān)聯(lián)性的思考方式，通過對目標(biāo)對象的因子進行深入研究和邏輯分析，提取多個維度，從而形成結(jié)構(gòu)化的矩陣量表，為系統(tǒng)決策提供輔助。這種方式的特點是：維度多，分析復(fù)雜，決策精確；維度少，易于人腦處理，決策效率高但不準(zhǔn)確。因此，矩陣的維度和決策的精確度、效率之間存在直接關(guān)系。地下車庫建造工程量和成本投入巨大，在決策效率和決策準(zhǔn)確度上更加偏向要求精準(zhǔn)無誤，所以在運用矩陣思維時要考慮其復(fù)雜因子并逐步解決各種難題。

2.1 維度的復(fù)雜性

功能混合的復(fù)雜性：如今地下空間越來越與地上各種功能空間發(fā)生聯(lián)系，甚至地上的居住、商業(yè)、娛樂等功能會通過開敞空間或半地下室的形式滲透進地下，地下空間會根據(jù)不同用地性質(zhì)、區(qū)位和發(fā)展要求展現(xiàn)出多種功能的混合。這種功能混合給地下車庫的設(shè)計帶來了復(fù)雜性，尤其一些平戰(zhàn)結(jié)合的民防工程兼顧地下車庫，需要考慮如何在有限空間內(nèi)合理規(guī)劃不同的功能區(qū)域，使之既能滿足停車需求，又能與其他功能相融合[4]。

連通性與綜合性要求的復(fù)雜性：強調(diào)地下空間與交通樞紐及其他用地地下空間的相互連通性，要求在設(shè)計上不僅要考慮功能的獨立性，還要考慮整體的連通性和綜合性。這意味著地下停車場不僅是停車的地方，還可能成為連接不同地下空間功能的重要節(jié)點，增加了優(yōu)化設(shè)計的難度。

規(guī)劃策略的復(fù)雜性：在地下車庫設(shè)計的早期規(guī)劃階段，核心考量為車位售價與建安成本之間的比較。若車位售價未達(dá)到建安成本，宜遵循規(guī)劃部門對最低停車位數(shù)的要求，優(yōu)先利用地面停車資源，以縮減地下停車設(shè)施的規(guī)模，從而實現(xiàn)成本的有效控制。此時，應(yīng)確保停車場的外形規(guī)整，以優(yōu)化支護和開挖作業(yè)的經(jīng)濟性。反之，若車位售價超出建安成本，則可以在不犧牲綠化率和實際綠化面積的前提下，擴大停車場規(guī)模并大幅增設(shè)停車位，以更好地滿足市場需求。

2.2 技術(shù)與管理難題

未來發(fā)展的不確定性：隨著城市功能的升級、城市防護的加強和人口規(guī)模的擴大，地下空間的開發(fā)規(guī)模和數(shù)量將會有較大的增長。這要求設(shè)計不僅要滿足當(dāng)前的需求，還要有足夠的靈活性和擴展性，以適應(yīng)未來可能的變化和擴展，這在規(guī)劃和設(shè)計上是一個很大的挑戰(zhàn)。

安全與環(huán)境問題：地下車庫的設(shè)計還要重點考慮安全問題，包括但不限于火災(zāi)、地震、暴雨等緊急情況的安全疏散，以及通風(fēng)、照明等環(huán)境因素的優(yōu)化。這些問題在功能復(fù)雜且要求高連通性的地下空間尤為重要。

技術(shù)與成本的平衡：實現(xiàn)高度綜合化和功能性的地下車庫建設(shè)需要較多的技術(shù)支持和成本投入。在有限的預(yù)算內(nèi)采用恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化設(shè)計技術(shù)方案，既滿足使用需求又控制成本，是地下車庫優(yōu)化設(shè)計的另一大挑戰(zhàn)。

3 矩陣思維在地下車庫優(yōu)化設(shè)計中的實踐應(yīng)用

3.1 項目背景

作為實踐項目的太原南窊村城中村改造地下車庫專項優(yōu)化設(shè)計項目位于太原市北，臥虎山路以東，大鋼干校街以北，該項目分為兩個大的地塊，南側(cè)規(guī)劃建設(shè)住宅、幼兒園，其地下車庫規(guī)模75690 m2，北側(cè)地塊規(guī)劃建設(shè)社區(qū)商業(yè)街，其地下車庫規(guī)模15190 m2。整個項目用地呈正方形，邊長約334 m。項目地勢北高南低、東高西低，較復(fù)雜。南北高差4 m，東西高差20 m。地勢的復(fù)雜性和高差造成了設(shè)計上的難度，需要充分考慮如何順應(yīng)地勢將停車庫入口和出口設(shè)置得合理，以減小進出停車庫的難度，提高車輛和乘客的通行便利性。另外，北側(cè)和南側(cè)停車場用途的區(qū)分是優(yōu)化設(shè)計需要重點考慮的因素，應(yīng)利用有限的空間，滿足不同地塊和不同用戶的停車需求，設(shè)計出更符合不同人群需要的停車庫。

3.2 矩陣思維設(shè)計與優(yōu)化決策

矩陣的建筑設(shè)計思維作為該項目優(yōu)化設(shè)計過程的根基，超越了個人的知識積累和經(jīng)驗背景。它涉及識別問題、分析問題和解決問題的方法。設(shè)計過程實質(zhì)上變成一個探索問題、深入了解問題并量化相應(yīng)解決方案的連續(xù)活動[5]。

1）在考慮有一定規(guī)模居住區(qū)的地下車庫設(shè)計布局時，需要緊密關(guān)注用地的容積率，這決定了地下車庫的停車形式。第1，對于容積率不超過2.0的情況，優(yōu)先采用1 層滿鋪非機械式普通停車位的地庫方案，同時確保滿足城市規(guī)劃的建筑密度和綠化率等要求，力求減小地下室埋深。第2，對于容積率2.0 ～2.9 的情況，在考慮場地豎向合理的基礎(chǔ)上，優(yōu)先部署部分機械式停車位的1 層地下車庫，并努力實現(xiàn)地下室底板標(biāo)高的一致性以減少內(nèi)部坡道消耗停車效率。在用地形狀較為規(guī)則，地勢高差可利用的情況下，可考慮采用兩層滿鋪設(shè)非機械式停車的地庫設(shè)計。盡量避免建設(shè)3 層或3 層以上的地下車庫以優(yōu)化效率和成本。第3，對于容積率在2.9 及以上的情況（如該項目），結(jié)合場地高差，可采用局部機械停車的2層地庫方案。在設(shè)計細(xì)節(jié)的技術(shù)層面，優(yōu)化項目設(shè)計考慮的基本要點和標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 地庫優(yōu)化項目基本要點和標(biāo)準(zhǔn)

2）在功能性矩陣方面，住宅和商業(yè)地塊構(gòu)成了相互補充的子系統(tǒng)。雖然住宅和商業(yè)之間被市政道路隔開，但北側(cè)的商業(yè)區(qū)對停車位的需求遠(yuǎn)大于南側(cè)的住宅區(qū)。為了解決這一問題，在保證住宅區(qū)停車位充足的前提下，通過設(shè)置連接通道使兩個地塊聯(lián)通。高峰時段，當(dāng)北側(cè)商業(yè)地塊的停車需求超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時，住宅區(qū)可以開放部分地下臨時停車位供商業(yè)區(qū)使用。此外，商業(yè)地塊與周邊地勢存在顯著的高差，可以在臺地位置設(shè)計直接面向公眾的人行出入口，使得住宅區(qū)居民能夠方便地通過地下通道進入商業(yè)區(qū)進行購物和休閑活動。

3）在舒適性矩陣方面，在城市高強度開發(fā)利用地下空間的地區(qū)，該項目適當(dāng)提高地下停車比率，減少地面停車對地上綠化的影響。對于車行出入口的設(shè)置，為確保地下停車場在早晚高峰時段和商業(yè)在節(jié)假日高峰時期車輛順暢進出，設(shè)計時需重點考慮出入口的合理布局。出入口的設(shè)計對于任何建筑空間都是至關(guān)重要的，尤其是地下建筑，因為它們是連接不同區(qū)域，促進內(nèi)部與外部互動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。將停車場出入口設(shè)在兩地庫中部支路和南側(cè)次干道上，可以有效減少車輛對周圍行人帶來的干擾，并保證與周邊環(huán)境的無縫連接。此外，直線坡道相較于轉(zhuǎn)圈坡道更能節(jié)約空間，有助于提高地下車庫的使用效率[6]。

4）在經(jīng)濟性矩陣方面，對于結(jié)構(gòu)形式，考慮使用框架大板，并采用結(jié)構(gòu)找坡的頂板以排水，同時可以節(jié)約成本。地下車庫建設(shè)中，鋼筋混凝土占比較大，優(yōu)化設(shè)計限制其造價占總造價的60%。對于綜合管線，優(yōu)化設(shè)計在滿足最低管廊高度要求的基礎(chǔ)上確保管線與結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)[7]。通過利用地形和景觀，采用下沉庭院和場地高差設(shè)計地庫的門窗洞口，可以自然地滿足采光和通風(fēng)需求，這樣不僅減少了風(fēng)機房和通風(fēng)設(shè)備的需求，增加了停車位數(shù)量，還能通過豎向設(shè)計豐富景觀?？紤]到地庫頂板與綠化設(shè)計的需求，需優(yōu)化頂板覆土厚度，減小結(jié)構(gòu)組件尺寸，以降低對層高的影響。在地下停車場的外墻設(shè)計中，采用部分合并住宅與車庫的擋土外墻，增加地下建筑的規(guī)則性，減少外墻面積，降低成本。降低地下車庫的層高也是控制建設(shè)成本的有效手段，不僅能減少基礎(chǔ)埋深和入口坡道的長度，還能降低墻體的高度、外墻的防水面積和土方、護坡的費用，從而大幅度降低整體造價。實際上，調(diào)整層高涉及建筑、設(shè)備、結(jié)構(gòu)等多個領(lǐng)域的專業(yè)要求，通過精細(xì)化設(shè)計，確保各方面的要求得到滿足，從而進行經(jīng)濟性的優(yōu)化[8]。另外，合理選取柱網(wǎng)尺寸是決定地庫經(jīng)濟性的重要變量，不僅要滿足舒適的停車需求，還要盡可能提供更多的停車位以提高經(jīng)濟效益[9]。在保證項目品質(zhì)的前提下，控制最小柱網(wǎng)尺寸，縮小跨度以節(jié)約成本并提高空間利用率。

5）在可持續(xù)性矩陣方面，在進行地下建筑設(shè)計時，同樣應(yīng)遵循優(yōu)先考慮被動策略的原則。這涉及多個方面，如節(jié)省能源、土地、水資源、材料和環(huán)境保護。根據(jù)項目條件合理利用可用資源，從而降低建筑的能源消耗。這可通過利用自然光照、通風(fēng)，以及采用隔熱、保溫等有效措施來實現(xiàn)，提升地下室的舒適度。該項目通過設(shè)置多階臺地及開敞結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了大部分地下室的自然通風(fēng)采光。項目人防地下室部分通過對比不同材料的強度等級，選用C30 獨立樁200 mm 厚鋼筋混凝土承重外墻與同厚度頂板達(dá)到節(jié)約材料的目的。

4 結(jié)語

本文通過對地下車庫優(yōu)化設(shè)計中的功能性、舒適性、經(jīng)濟性和可持續(xù)性4 種評價矩陣的深入分析，揭示了矩陣思維在地下車庫設(shè)計中的作用和優(yōu)勢。但是，面對多元化的利益相關(guān)需求，復(fù)雜的地形與市政條件，建筑師需要思維的持續(xù)創(chuàng)新，才能解決新的問題。

地下車庫的建筑設(shè)計中，一方面，滿足居民公共活動的空間需求；另一方面，要提升地下空間的人性化。總之，矩陣思維在地下車庫的優(yōu)化設(shè)計中有揮重要作用，在推動設(shè)計創(chuàng)新與滿足未來需求方面的潛力仍待進一步挖掘。建筑師應(yīng)當(dāng)進一步研究矩陣思維在規(guī)劃與建筑設(shè)計領(lǐng)域中的更廣泛應(yīng)用，以期提供更優(yōu)化、更人性化、更經(jīng)濟、更可持續(xù)的車庫設(shè)計方案。