升降橫移式立體車庫畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p><b>　　安徽建筑工業(yè)學(xué)院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)</p><p>　　專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　班 級 06城建機械（2）班 </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 王朋朋 </p><p>　　學(xué) 號 06290070228 </p><p>　　課 題 一種升降橫移式立體車庫的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　指導(dǎo)教師 陳奇 </p&g

3、t;<p>　　2010年 06月 06日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　立體車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。機械式立體停車庫可充分利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。

4、本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和運行效率的雙重因素，對車庫的鋼結(jié)構(gòu)及控制策略進行了分析優(yōu)化。</p><p>　　本文在對國內(nèi)外車庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇三層四列式車庫結(jié)構(gòu)為研究模型。文章簡單介紹了車庫的主體結(jié)構(gòu)和特點，對車庫的控制系統(tǒng)也作了簡單的說明，依據(jù)升降橫移式立體車庫的運行原理，對車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架進行了有限元分析，并通過強度理論進行校核，保證了車庫

5、的安全性在有限元分析的基礎(chǔ)上，對車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架進行合理優(yōu)化，使車庫鋼結(jié)構(gòu)重量減少了14%左右，降低了車庫制造成本。</p><p>　　關(guān)鍵詞：立體車庫 鋼結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 有限元</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　The three-dimensional garage is t

6、he storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays ,the hard-to-park problem has become a common pheno

7、menon mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play ,and maximize the number of parking cars .It has become an important way for static traffic problem of cites .The issu

8、e studies the topic mechani</p><p>　　On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic an abroad, we choose three-layer and four-formulistic garage structure as th

9、e research model .The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system .The finite element analysis of steel structure of garage is utilized .

10、In order to the guarantee the security of garage, it is checked according to the strength theory. Based on the</p><p>　　Keywords: stereo garage steel structure structural optimization finite ele

11、ment</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1 課題的來源和研究意義1</p><p>　　1.1.1課題的來源1</p><p>　　1.1.2課題的研究意義2</p><p>　　1.

12、2立體車庫的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.2.1立體車庫國內(nèi)外現(xiàn)狀3</p><p>　　1.2.2立體車庫發(fā)展趨勢5</p><p>　　1.3課題的主要研究內(nèi)容6</p><p>　　第二章 升降橫移式立體車庫的總體方案設(shè)計8</p><p>　　2.1產(chǎn)品的選型和定位8</p&

13、gt;<p>　　2.1.1當前立體車庫的種類及其特點8</p><p>　　2.2升降橫移式立體車庫的工作原理14</p><p>　　2.3機械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計15</p><p>　　2.3.2車庫的主體結(jié)構(gòu)16</p><p>　　2.4電控系統(tǒng)方案設(shè)計20</p><p>　　2.5 影響

14、因素分析21</p><p>　　2.6本章小結(jié)22</p><p>　　第三章 立體車庫模型簡化及力學(xué)分析23</p><p>　　3.1車庫結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型23</p><p>　　3.2 立體車庫受力情況假設(shè)25</p><p>　　3.3 立體車庫受力情況分析25</p><p>

15、;　　3.3.1立柱受力分析26</p><p>　　3.3.2 導(dǎo)軌支撐梁分析29</p><p>　　3.3.3橫梁受力分析29</p><p>　　3.3.4 結(jié)果分析32</p><p>　　3.4本章小結(jié)32</p><p>　　4.1 有限元方法概述33</p><p>

16、　　4.2 ANSYS有限元分析軟件簡介34</p><p>　　4.2.1 ANSYS軟件的組成34</p><p>　　4.3.1單個橫梁的有限元分析37</p><p>　　4.3.2導(dǎo)軌支撐梁的分析43</p><p>　　4.3.3載車板的分析47</p><p>　　4.4.1立柱壓桿穩(wěn)定性校核

17、50</p><p>　　4.4.2導(dǎo)軌支撐梁強度校核52</p><p>　　4.4.3上層橫梁強度校核52</p><p>　　4.5 鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化53</p><p>　　4.6 本章小結(jié)54</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望55</p><p><b>　　參

18、考文獻56</b></p><p>　　附錄1：英文文獻58</p><p>　　附錄2:英文文獻翻譯66</p><p>　　附錄3：安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(論文)任務(wù)書73</p><p>　　升降橫移式立體車庫的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　機械與電氣工程系 機械設(shè)計及其自動化

19、專業(yè)</p><p>　　06城建機械（2）班：王朋朋 指導(dǎo)老師： 陳奇</p><p>　　第一章 緒 論</p><p>　　1.1 課題的來源和研究意義</p><p>　　1.1.1課題的來源</p><p>　　由于經(jīng)濟的發(fā)展，城市人口、城市車輛逐年增多，市區(qū)停車問題亟待解決。特別是汽車工業(yè)和

20、建筑業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在一些大、中城市相繼出現(xiàn)了停車難和亂停車的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的單層平面停車場占用大量寶貴的土地資源，越來越不能滿足需求。在解決城市城市停車難的問題中，機械式立體停車設(shè)備以其獨特的優(yōu)點，引起了各界的重視，得到了廣泛的應(yīng)用</p><p>　　圖1-1停車難和亂停車的現(xiàn)象</p><p>　　我國自改革開放以來，房地產(chǎn)業(yè)和汽車工業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)得到了高速發(fā)展，尤其隨著我國城

21、市建設(shè)速度的加快和人民生活水平的提高，轎車進入家庭己成為必然趨勢。據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計，截止到年底，我國汽車保有量達到2421萬輛，比增加萬輛，年增長率。其中私人轎車保有量達到萬輛，七年增加萬輛，年增長率。全國轎車產(chǎn)量在上世紀年代和年代各有一次爆發(fā)性增長期，分別是年1986年～1988年，年增幅度在60%以上;1990年～1993年，年增幅在40%以上;2002年開始進入又一增長期;2003年全國轎車產(chǎn)量首次突破200萬輛，達到206.8

22、9萬輛，比2002年增長8.7%;同時，2003年全年轎車銷售204萬輛;2004年全國汽車產(chǎn)量達到55萬輛，比2003年增長25%，其中轎車產(chǎn)量達到280萬輛，比2003增長40%；預(yù)計2010年我國汽車保有量將達到5500萬輛左右，轎車保有量將達到2000萬輛（如圖1-2）所示。</p><p>　　圖1-2汽車保有量與私人轎車保有量隨時間變化曲線圖速</p><p>　　許多大中城市

23、交通設(shè)施落后，道路堵塞嚴重，停車難、亂停車與不斷增長的機動車保有量間的矛盾日益突出，早己是社會普遍關(guān)注的焦點問題。怎樣解決這個日益突出的矛盾難道要限制汽車增長嗎顯然這不合經(jīng)濟發(fā)展的潮流，只有充分利用現(xiàn)有的有限資源，大力加強靜態(tài)交通的建設(shè)，才能有效解決“停車難”問題，因此“立體車庫”應(yīng)運而生。</p><p>　　機械立體車庫是一種多平面的空間立體車庫，它以單層平面停車庫為核心，通過微機(即通過上位機對車庫進行統(tǒng)一

24、的管理、監(jiān)控1與PLC控制來進行車位的空間位置變動，使車位實現(xiàn)由空間到平面的轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)多層平面停車的功能。它具有占地少、停車多、投資少、停車方式先進等優(yōu)點。智能立體車庫由機械傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、收費系統(tǒng)及其相應(yīng)的設(shè)備組成。機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準位置，由電子控制的整個設(shè)備便不會運轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機械車庫從管理上可

25、以做到徹底的人車分流。</p><p>　　1.1.2課題的研究意義</p><p>　　車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車設(shè)備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設(shè)備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面

26、積與住戶商用面積的矛盾，立體機械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。</p><p>　　機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放

27、40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準位置，由電子控制的整個設(shè)備便不會運轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。</p><p>　　在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、

28、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設(shè)立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。</p><p>　　1.2立體車庫的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1立體車庫國內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　立體車庫是根據(jù)自動物流系統(tǒng)物料傳輸?shù)脑怼２捎枚鄬痈呒苁酱娣跑囕v的大型停車設(shè)備。它發(fā)祥于20年代的美國,是在繁

29、華擁擠的都市里,為了解決停車難所采取的一種措施。50年代以后,伴隨著私人小汽車的大量涌現(xiàn),美國、西歐相繼發(fā)明了多種形式的立體車庫。到了六七十年代,德國、日本、韓國等國家以及香港和臺灣等地區(qū)則大有后來居上之勢。近年來,立體車庫從造型、結(jié)構(gòu)、控制、驅(qū)動、監(jiān)測、材料、保險等方面不斷更新?lián)Q代,日趨完美,井廣泛應(yīng)用于賓館、商業(yè)大樓、各種娛樂場所、機場、碼頭及繁華商業(yè)街等車輛密集地區(qū)。立體車庫的誕生,盡管仍有不盡人意之處,但它的確為緩解交通擁擠解決

30、停車難開辟了一條新的途徑。</p><p>　　圖1-3 垂直提升式立體車庫</p><p>　　我國在20世紀年代初開始研制機械式立體車庫，進入90年代，有了突飛猛進的發(fā)展。從1992年進口第一座垂直循環(huán)式車庫到1996年成立立體停車設(shè)備協(xié)會，短短幾年時間就完成了從產(chǎn)品和技術(shù)引進到自主開發(fā)、制造的過程。幾年來各種類型的車庫設(shè)備相繼出現(xiàn)，協(xié)會成員己發(fā)展到60多家企業(yè)和研究院所。目前上海、北

31、京、深圳、廣州、天津、成都、大連、南京、濟南、福州、沈陽等城市都相繼出現(xiàn)了立體車庫。庫型以小型車庫為主，100個車位以下的占64%，100-500個車位的占33%，500個車位以上的大型車庫占3%，但已有增長的勢頭。使用地以商業(yè)住宅小區(qū)為主，用于小區(qū)配套的占50%，單位自用停車庫占30%，公共停車庫占20%。</p><p>　　我國立體停車設(shè)備的技術(shù)主要來自日本。生產(chǎn)初期大多是仿制日本等國的產(chǎn)品，經(jīng)過多年的努力

32、，到目前己經(jīng)形成一定的生產(chǎn)規(guī)模和市場。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計，目前約有生產(chǎn)企業(yè)100余家，成立了由國家認可的立體停車設(shè)備制造企業(yè)資質(zhì)認證中心。產(chǎn)品有很大部分來自自開發(fā)項目，生產(chǎn)技術(shù)水平也有了很大提高。</p><p>　　目前國內(nèi)立體停車設(shè)備是以升降橫移類為主，約占總量的84%。此外還有垂直升降類和平面移動類。在技術(shù)方面，由最初的機械傳動式逐步在發(fā)展液壓傳動式、機械液壓傳動式、電傳動式?？刂品绞揭灿蓡渭兊氖謩涌刂瓢l(fā)展到電

33、氣控制、控制和現(xiàn)場總線控制。</p><p>　　與各種先進技術(shù)的融合將促進停車場向高技術(shù)方向的發(fā)展，形成停車場產(chǎn)業(yè)。我國停車場的需求在不斷增大，盡管我國立體停車設(shè)備工業(yè)起步較晚，但人們己經(jīng)認識到立體停車場建設(shè)的必要性和緊迫性。我國機械停車行業(yè)從第一臺機械式立體停車設(shè)備的建成到現(xiàn)在，己經(jīng)走過了二十多個年頭時間。從姍姍起步到近幾年的高速蓬勃發(fā)展機械式停車設(shè)備，從最初人們對它的陌生和排斥使用到如今在大中城市的現(xiàn)代化建

34、筑、居民小區(qū)等場合被大量采用，最終成為解決城市“停車難”的一種有效工具，立體車庫經(jīng)歷了它發(fā)展的低谷和高潮，</p><p>　　特別是機械式立體車庫在最近幾年發(fā)展尤其迅速，可以預(yù)見在未來時間里立體車庫將會呈現(xiàn)處越來越多的優(yōu)勢，使立體車庫技術(shù)會像汽車一樣得到飛躍式的發(fā)展，。</p><p>　　雖然我國停車設(shè)備行業(yè)和技術(shù)得到了快速發(fā)展，但與停車設(shè)備的市場需求還相差甚遠。停車設(shè)備需要進一步降低

35、制造成本，提高技術(shù)含量以及設(shè)備使用的安全性和可靠性。</p><p>　　1.2.2立體車庫發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著當今社會各種高新技術(shù)的引入，立體車庫正在向?qū)I(yè)化、復(fù)雜化、智能化和高自動化方向發(fā)展，重點表現(xiàn)為以下幾個方面</p><p>　?、賹I(yè)化立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能正常運行而不出故障是用戶的首要要求，也是一套停車場系統(tǒng)的重中之重。因此，必須提高制

36、造廠家的專業(yè)化程度，才能保證設(shè)備的可靠性，立體車庫的軟硬件設(shè)施及各種設(shè)備的配套也應(yīng)當達到專業(yè)化程度。</p><p>　?、趶?fù)雜化立體車庫產(chǎn)業(yè)正在向多元化方向發(fā)展，它已經(jīng)不僅是純粹的機械設(shè)備，還包含了當今機械、電子、建筑、液壓、光學(xué)、磁控、管理和計算機技術(shù)等領(lǐng)域的大量先進技術(shù)。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善，如汽車出入車庫時采用聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動</p><p>　　識別、限速保

37、護與多重機構(gòu)互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、圖像識別技術(shù)、科學(xué)管理等，各種領(lǐng)域先進技術(shù)的綜合使用，已經(jīng)使立體車庫成為一個獨立的大型復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備。</p><p>　?、壑悄芑Ⅲw車庫的發(fā)展越來越向著智能化方向發(fā)展，一些新技術(shù)正在迅速進入該領(lǐng)域，如變頻技術(shù)、全電腦控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位技術(shù)、圖像識別技術(shù)、傳感技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、防火防盜系統(tǒng)、停電及電源故障的自動判別排除及

38、處理系統(tǒng)等。對于全電腦自動控制系統(tǒng)，要開發(fā)、設(shè)計專用硬件系統(tǒng)和專用軟件，使之適用于存取車全過程的管理和控制，尤其是對于“模塊”閣架式立體車庫的電梯調(diào)配，自動送車找位、自動平層，應(yīng)快捷、準確、可靠。系統(tǒng)安全裝置的設(shè)置要與動態(tài)過程安全檢測形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運行。</p><p>　?、芨咦詣踊Ⅲw車庫的高自動化主要表現(xiàn)為先進的自動控制技術(shù)和科學(xué)的管理方法?？刂萍夹g(shù)和管理方法互為所長，大幅度提高了存取車效率

39、。在控制方法上采用了遙控技術(shù)和自動識別系統(tǒng)車輛停靠穩(wěn)妥在車庫外面需要自動轉(zhuǎn)向后，車庫可以將汽車自動停放到合適的位置，可實現(xiàn)無人操作在科學(xué)管理方面，計算機中心對停車場實行全方位管理，整個停車場完全在計算機監(jiān)控之下，包括設(shè)備監(jiān)控、出入口監(jiān)控、停車場內(nèi)部監(jiān)控，整個停車場運行的狀態(tài)信息都可以存入計算機，通過便捷的人機管理界面，實現(xiàn)車流量統(tǒng)計、系統(tǒng)故障查詢、收費狀況查詢、進出車輛信息查詢、系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時查詢，同時可以設(shè)置打印報表功能。<

40、/p><p>　　未來的車庫系統(tǒng)管理更開放、更靈活，整個管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制與管理一體化，系統(tǒng)操作更加簡便，功能更加強大。整個車庫的管理可以納入樓宇自動化系統(tǒng)，聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，形成一個綜合的計算機管理網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，真正實現(xiàn)立體車庫的無人化管理。</p><p>　　1.3課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　隨著土地資源的不斷開發(fā)，城市人均占地面積不斷縮小，代表著機械與電氣

41、控制最新科技的立體車庫將是未來商業(yè)賓館、酒店、辦公娛樂場所及居民小區(qū)的主要停車方式。本課題以升降橫移式立體車庫為主要研究對象，通過對國內(nèi)知名立體車庫制造企業(yè)和濟南等地立體車庫實際使用情況的市場調(diào)研，針對立體車庫的鋼結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)控制中排隊論和控制策略進行了研究。</p><p>　　立體車庫的鋼結(jié)構(gòu)是車庫重量的主要部分，鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)型號及板料厚度對車庫的安全性起著至關(guān)重要的作用由于車庫在停放車輛的時候，需要將汽車進行

42、橫移或升降，汽車的重量本身會對車庫產(chǎn)生一定的作用力，存取車動作時的動力勢能也會加重這種作用，因此，如果車庫板材厚度不夠，會影響車庫整體的剛度和強度，對車庫的安全性有一定的隱患如果車庫板材過厚，一方面會加重車庫的總重量，不便于移動和運輸，同時也會增加車庫自身的制造成本另一方面，會對鋼鐵造成浪費，這與國家“十一五”規(guī)劃強調(diào)的“節(jié)能減排”約束性指標相矛盾。</p><p>　　因此，為了滿足企業(yè)的發(fā)展需求，同時使車庫整

43、體剛度和強度滿足使用要求，達到車庫停放車輛的安全性指標，也為了滿足減少材料浪費的目標，課題研究了以下幾個內(nèi)容：</p><p>　?。?）立體車庫的方案選型和確定</p><p>　　通過對立體車庫各種型號結(jié)構(gòu)、原理及其特點的分析研究，確定出企業(yè)開發(fā)車庫的類型，并對車庫的機械結(jié)構(gòu)方案和控制方案進行初步規(guī)劃。</p><p>　?。?）立體車庫受力情況分析，確定主要受

44、力構(gòu)件，分析其穩(wěn)定性，并對車庫</p><p><b>　　進行模型簡化</b></p><p>　　考慮車庫在運行過程中所要承受的力和其他各種外部因素，對車庫鋼結(jié)構(gòu)</p><p>　　進行受力情況分析，確定出存取車過程中的主要影響因素和關(guān)鍵受力部件，并</p><p>　　對車庫模型進行簡化。</p>

45、<p>　　（3）通過分析軟件對機械結(jié)構(gòu)進行分析優(yōu)化</p><p>　　運用分析軟件對簡化后的車庫鋼結(jié)構(gòu)模型進行分析優(yōu)化，得到最優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸，并與原先設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)進行比較。</p><p>　　第二章 升降橫移式立體車庫的總體方案設(shè)計</p><p>　　2.1產(chǎn)品的選型和定位</p><p>　　多層式立體車庫普遍采用高架式存放

46、，它的特點是節(jié)省土地面積，即在一個單位的面積上可以容納多個車位同時，可以根據(jù)場地的大小、形狀排列，具有靈活多變的特性。停車位有一個橫移矩形框架及一個載車板組成，載車板為保安全采用鏈條傳動或鋼絲繩傳動。傳動件密封于橫移框架中，可免受風(fēng)吹雨淋，對延長壽命及降低維護費用有明顯效果。</p><p>　　除以上獨特性以外，現(xiàn)代先進的立體車庫更具備詳盡完善的安全保護功能以及引進國外技術(shù)與器件的電腦全自動操作的管理系統(tǒng)。&l

47、t;/p><p>　　另外，對于不同型號的立體車庫，又具備其獨特的結(jié)構(gòu)和運行模式，能適用于不同的場地和現(xiàn)有停車空間。因此，如何選擇一款合適的立體車庫型式作為企業(yè)進行市場推廣的切入點，對于企業(yè)未來生存和市場競爭力有著緊密的聯(lián)系。下面我們通過對系列不同車庫的原理和適用情況的分析，來確定作為該企業(yè)市場切入口的車庫類型。</p><p>　　2.1.1當前立體車庫的種類及其特點</p>

48、<p>　　立體車庫的類別根據(jù)JB/T8713-1998機械行業(yè)標準，按其工作原理區(qū)分主要包括以下九種:(1)升降橫移類SH;(2)垂直循環(huán)類CX；（3）水平循環(huán)類SX;(4)多層循環(huán)類DX;(5)平面移動類PY;(6)巷道堆垛類XD;(7)垂直升降類CS;(8)簡易升降類JS;(9)汽車升降機類QS。</p><p><b>　　(1)升降橫移類</b></p>&

49、lt;p>　　利用存車板升降或橫移存取車輛，適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。它以鋼結(jié)構(gòu)框架為主體，采用電機驅(qū)動鋼絲繩或鏈條帶動載車板做升降橫移運動，實現(xiàn)存取車輛。每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升降橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫內(nèi)地面的車輛只作橫移，不必升降，而停泊在頂層的車輛只作升降，不作橫移。中間層則通過升降橫移運動為頂層車輛讓出空位，或存取車輛（見圖2-1）

50、</p><p><b>　　(2)垂直循環(huán)類</b></p><p>　　垂直循環(huán)類停車庫采用垂直方向做循環(huán)運動的方式，通過電機帶動傳動機構(gòu)，在牽引構(gòu)件一鏈條上，每隔一定距離安裝一個存車托架，當電機啟動時，存車托架隨鏈條一起做循環(huán)運動，達到存車目的（見圖2-2）。</p><p><b>　　圖2-1升降橫移類</b>&

51、lt;/p><p><b>　　圖2-2垂直循環(huán)類</b></p><p><b>　?。?）水平循環(huán)類</b></p><p>　　用一個水平循環(huán)運動的車位系統(tǒng)存取停放車輛，減少平面停車的跑車道。該類車庫利用機械升降橫移原理，由控制車輛存取停放的車位系統(tǒng)在水平面上作循環(huán)運動，將所需存取車輛的載車板移到入口處，駕駛員再將汽車存

52、入或取出。車輛通過車位系統(tǒng)定位檢出，提供最佳安全防護。它可以省去原平面停車的進出車道，提高土地利用率，最適合建于狹長地形的地方，如地下室即可采用這種型式。由于車輛存取是在出入口，原有行車道由停車機械代替，不僅提高了土地利用率，還減少了廢氣排放和污染，降低拉通風(fēng)裝置的費用。此種方式連車道空間一起利用，若多層重疊可為大型停車場（見圖2-3）。</p><p><b>　?。?）多層循環(huán)類</b>

53、</p><p>　　通過使載車板作上下循環(huán)運動，從而實現(xiàn)車輛多層停放。該類設(shè)備適合設(shè)置于建筑物的地下室，特別是鐵路、高架路的下方、一般道路的地下等，最適宜用于場地窄小，無法設(shè)置車道，且只允許設(shè)置一個出入口的場地（見圖2-4）。</p><p><b>　　（5）平面移動類</b></p><p>　　這類車庫采用在同一層上用搬運臺車或起重機平

54、面移動車輛，或使載車板平面橫移實現(xiàn)存取停放車輛，亦可用搬運臺車和升降機配合實現(xiàn)多層平面移動存取停放車輛。主要有搬運式和容納式兩種，搬運式只一個停車板，通過搬運臺車把車輛搬到停車位中容納式是有與停車位相同數(shù)量的停車板，停車板下有橫移裝置。在同樣面積內(nèi)，容納式比搬運式增加30%-50%的車位數(shù)（見圖2-5）。</p><p><b>　　圖2-3水平循環(huán)類</b></p><

55、p><b>　　圖2-4多層循環(huán)類</b></p><p><b>　　圖2-5平面移動類</b></p><p><b>　　(6)巷道堆垛類</b></p><p>　　采用巷道堆垛機或橋式門式起重機將進到搬運器的車輛水平且垂直移動到存車位，對堆垛機的技術(shù)要求較高，因此該類車庫自動化水平很高

56、另一方面，車庫全封閉式建造，存車安全性高。這種停車設(shè)備往往用于地上或地下的大型停車庫的大型密集式存車，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用（見圖2-6）。</p><p><b>　　(7)垂直升降類</b></p><p>　　垂直升降類立體車庫又稱塔式立體車庫，是用提升機將車輛升降到指定層，并用存取機械存取車輛。垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原

57、理，在提升機的兩側(cè)布置車位，一般地面需一個汽車旋轉(zhuǎn)臺，可省去司機調(diào)頭。該類立體車庫一般高度較高（幾十米），對設(shè)備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，因此造價也不菲，但占地卻最小（見圖2-7）</p><p><b>　　(8)簡易升降類</b></p><p>　　把停車位分成上、下兩層或兩層以上，借助升降機構(gòu)或俯仰機構(gòu)，使車輛存入或取出，多用于私人住宅、企事業(yè)單位、

58、地下室等該類停車設(shè)備可充分利用地下室空間場所，在面積一定時將至少增加二倍以上的停車位。該車庫可任意遷移，具備很好的可移動性和易裝配性（見圖2-8）。</p><p><b>　　(9)汽車升降機類</b></p><p>　　汽車升降機是專門用作不同平層的汽車搬運的升降機，它只起搬運作用，無直接存取功能常常用于地下或屋頂存放汽車的搬運，也可與智能小車配合使用。在立體停

59、車庫的建設(shè)中，往往會遇到因場地狹小無法采用自走式坡道的情況，為了將汽車搬運到不同平層中存取車輛，就需要采用垂直升降的汽車專用升降機。這樣可以代替汽車進出車庫的斜坡道，大大節(jié)省空間，提高車庫利用率。這種汽車專用升降機常用于地下或屋頂或建筑自走式車庫存取汽車的搬運。</p><p><b>　　圖2-6巷道堆垛類</b></p><p><b>　　圖2-7垂直

60、升降類</b></p><p><b>　　圖2-8簡易升降類</b></p><p>　　2.1.2立體車庫選型</p><p>　　通過對我國國內(nèi)現(xiàn)有停車場停車現(xiàn)狀的分析和國內(nèi)立體車庫使用情況的調(diào)研，綜合各種車庫的原理和適用情況，同時考慮到研發(fā)成本及維修，我們選擇三層四列十位升降橫移式立體車庫作為企業(yè)進行立體車庫研發(fā)的市場切入點

61、。</p><p>　　升降橫移式立體車庫由于造價成本較低、配置靈活、拆卸也比較方便，可以最大程度降低風(fēng)險系數(shù)，取得成功，而且，目前我國多數(shù)小區(qū)采用的也是多層升降橫移式立體停車設(shè)備，大規(guī)模的倉儲式機械停車庫還很少，因此選擇升降橫移式立體車庫，易于進行后期市場推廣，可行性很高。下面我們就對升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方案原理進行分析。</p><p>　　2.2升降橫移式立體車庫的工作原理

62、</p><p>　　升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫川。升降橫移式立體車庫變化形式較多，對場地的適應(yīng)性較強，可根據(jù)不同的地形和空間進行組合排列，規(guī)?？纱罂尚?，因此采用此

63、種形式的停車庫十分普及，占現(xiàn)有泊位總量，是所有種類車庫中需求量最大的一種。按照布置型式分，升降橫移式停車設(shè)備可以分為半地下布置型式和全地上布置型式。以全地上布置型三層四列十車位車庫模型為研究對象,工作原理圖如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9升降橫移式立體工作原理圖</p><p>　　車庫的運行情況如下圖中的底層即③⑥⑨號車直接進行存取，⑩號車下架到地面層后進行存取，②⑤⑧號車

64、位必須通過③⑥⑨號車位橫移出相應(yīng)的空位，再下降到地面層存取車。如需在⑦號車位存取車，則可將⑧號和⑨號車位向右移動一個車位，⑦號車位直接下降即可，如需在②號車位存取車，則將③⑥⑨號車位右移一位，②號車下降即可。</p><p>　　2.3機械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計</p><p>　　2.3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計選型</p><p>　　為保證產(chǎn)品的代表性和實用性，項目組擬研制使用

65、范圍較廣的全地上布置型三層四列式。三層四列式立體車庫共個車位有兩個車位空出，以便進行升降與橫移運動，可以從底層的四個車位入庫。升降橫移式立體車庫可以根據(jù)場地和空間的大小設(shè)計車庫的整體規(guī)模，三層四列式立體車庫具有一定的代表性。該類型立體車庫具有底層、中間層和上層三種載車板和橫移架，能實現(xiàn)升降橫移類立體車庫的所有運動方式另一方面，每層設(shè)置四個車位，車輛入庫的方式變得更加復(fù)雜，可以實現(xiàn)多路徑的入庫到位，因此有利于對汽車的入庫和出庫進行控制優(yōu)化

66、，提高立體車庫存取車的效率，減少等待時間。該車庫結(jié)構(gòu)類型具有典型性，對于后期進行大型車庫的設(shè)計和制造具有很好的擴展性，因此具有很好的借鑒意義。</p><p>　　下面我們以三層四列式立體車庫為模型建立研究對象。升降橫移式立體車庫主要由鋼結(jié)構(gòu)部分、載車板部分、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)五大部分組成。下面我們重點對車庫的主要組成（圖2-11所示）進行分析，并對該產(chǎn)品的機械結(jié)構(gòu)進行選型（如圖2-10所示）<

67、;/p><p>　　圖2-10三層四列橫移式立體車庫</p><p>　　圖2-11升降橫移式車庫主要組成</p><p>　　2.3.2車庫的主體結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　骨架結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　立體車庫一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中我們選用鋼架結(jié)構(gòu)如圖2

68、-12所示。鋼架結(jié)構(gòu)與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，具有如下特點：</p><p>　　圖2-12升降橫移式立體車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架</p><p><b>　?。?）可靠性高</b></p><p>　　鋼材在生產(chǎn)時，整個過程可嚴格控制，質(zhì)量比較穩(wěn)定，性能可靠。鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體鋼材的物理力學(xué)特性與工程力學(xué)對材料性能所作的基本假定符合較好鋼結(jié)構(gòu)

69、的實際工作性能比較符合目前采用的理論計算結(jié)果，計算結(jié)果可靠，所以說鋼結(jié)構(gòu)的可靠性高。</p><p>　?。?）材料的強度高，鋼結(jié)構(gòu)自重小</p><p>　　與混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它的強度和彈性模量較高，而且強度與重力密度之比也高得多。鋼結(jié)構(gòu)自重小，從而便于運輸與安裝，可減輕基礎(chǔ)的負荷，降低地基和基礎(chǔ)部分的造價。</p><p>　?。?）材

70、料的塑性和韌性好</p><p>　　鋼材的塑性好，鋼結(jié)構(gòu)在一般條件不會因超載等而突然斷裂。破壞前一般都會產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時采取補救措施，避免重大事故發(fā)生。鋼材的韌性好，鋼結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性強，具有良好的吸能能力，抗震性能優(yōu)越。</p><p>　?。?）鋼結(jié)構(gòu)制造簡便，施工工期短</p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實現(xiàn)機械化，生產(chǎn)

71、效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運至施工現(xiàn)場拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時還可在地面拼裝成較大的單元，再進行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益。由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。</p><p>　　(5) 鋼結(jié)構(gòu)密閉性好</p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接可制成水密性和氣密性較好的常壓和高壓

72、結(jié)構(gòu)、管道等。</p><p>　　(6)鋼材的耐銹蝕性差</p><p>　　在沒有腐蝕介質(zhì)的一般環(huán)境中，普通鋼材制成的鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)除銹后再涂上合格的防銹涂料，銹蝕問題并不嚴重。立體車庫多在沒有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，所以對鋼結(jié)構(gòu)本身的維護費用低。</p><p>　　對于平面自走式停車庫的改造，可以根據(jù)實際情況以鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合采用混凝土結(jié)構(gòu)而新建的車庫，多采用鋼結(jié)構(gòu)。升降橫移

73、式立體車庫的鋼結(jié)構(gòu)主要采用熱軋型鋼、槽鋼、角鋼、鋼板焊接成型，用高強度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)，具有較好的強度和剛度。</p><p><b>　　◆ 載車板</b></p><p>　　用來承載入庫車輛，按結(jié)構(gòu)形式有框架式和拼板式兩種?？蚣苁捷d車板用型鋼和鋼板焊接成承載框架，并多數(shù)采用中間凸起結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間突起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板（如圖2-13）所示。這種

74、載車板的優(yōu)點是可按需求設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能，適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。拼板式載車板用鍍鋅鋼板一次性沖壓或滾壓成組裝件，并用咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前可以先對組建進行各類表面處理（如電鍍、烤漆等），使載車板輕巧、美觀，拼裝式載車板運輸方便、通用互換性好，適合批量生產(chǎn)。在本課題中我們采用第一種載車板方式。</p><p>　　圖2-13載車板部分</p><p&

75、gt;<b>　　◆ 傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　傳動力系統(tǒng)即主機一般為電機減速機、油缸液壓馬達。電機減速機用于沿軌道水平橫移的主機或汽車升降部主機，且必須設(shè)有制動系統(tǒng)，制動系統(tǒng)采用常閉式制動器，對控制升降運動的制動器其制動力矩不小于1.5倍額定載荷的制動力矩。</p><p>　　傳動系統(tǒng)分為升降傳動機構(gòu)、橫移傳動機構(gòu)及升降橫移機構(gòu)。升降傳動機構(gòu)有四點吊掛

76、式、兩點吊掛式附平衡機構(gòu)、后懸二點懸掛式等。橫移傳動機構(gòu)一般由電機減速機、驅(qū)動輪和從動輪、地面鋪設(shè)導(dǎo)軌組成。升降橫移機構(gòu)則為升降傳動機構(gòu)與橫移傳動機構(gòu)的結(jié)合。升降橫移式立體車庫底層與中間層載車板為橫移機構(gòu)，上層載車板為升降機構(gòu)。升降裝置由液壓系統(tǒng)、升降架等組成。</p><p>　　其中提升方式分為下列六種，可根據(jù)不同要求任意選用（如圖2-14所示）。</p><p>　　(1) 鋼絲繩

77、式提升型式</p><p>　　(2) 鏈條式提升型式</p><p>　?。?） 液壓式提升型式</p><p>　?。?） 螺桿式提升型式</p><p>　　（5） 液壓缸、鋼絲繩組合提升型式</p><p>　　（6）.鏈條、鋼絲繩組合提升型式</p><p>　　圖2-14傳動系統(tǒng)不

78、同的提升方式</p><p>　　在立體車庫設(shè)計中，各種提升方式特點如下：</p><p>　　a. 采用鏈傳動：優(yōu)點是傳動簡單可靠，維修簡單，造價低廉缺點是沖擊比較大，有提升高度的限制，安裝調(diào)試時需要注意是否有咬鏈的情況出現(xiàn)。</p><p>　　b. 采用鋼絲繩傳動：優(yōu)點是對車庫底盤可以提升的高度可以不加限制，造價比較低缺點是因為需要外加鋼絲繩桶和剎車盤增加了安

79、裝調(diào)試的時間和造價。</p><p>　　c. 采用液壓傳動優(yōu)點是可以真正實現(xiàn)無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，功率與重量比高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、誤差小精度高、低速平穩(wěn)性好、調(diào)速范圍寬、介質(zhì)自身可起冷卻潤滑作用、安全防爆等優(yōu)點同時也具有元件昂貴、成本高、密封技術(shù)要求高、油液易污染、能源傳輸不便等缺點。</p><p>　　綜上所述，本車庫為三層，從提升高度上選鏈傳動或鋼絲繩傳動都可以，但從高度可

80、擴展角度考慮，選擇鋼絲繩傳動更為有利在橫移運動中，由于是伺服電機驅(qū)動，通常采用鏈驅(qū)動，才能達到精確、穩(wěn)定地傳動。因此，我們選擇第六種提升方式鏈條、鋼絲繩組合提升的型式。</p><p><b>　　◆ 安全防護系統(tǒng)</b></p><p>　　車庫設(shè)備承載的是價值昂貴的汽車，為此設(shè)計時充分考慮了設(shè)備各種運行狀態(tài)下的安全保障措施，如停車位置保護，車輛出入庫保護、車輛超長

81、保護、人車誤入安全保護、防墜落保護如圖2-15所示、運行安全保護、電路安全保護、意外安全保護等安全保護措施。</p><p>　　載車板的防墜落裝置時立體車庫中的一個關(guān)鍵部件，在泊車安全方面起著決定性的作用。防墜落裝置中解鎖動作有電磁鐵完成。解鎖動作要求：當電磁鐵通電時以推桿觸動安全鉤解鎖；當電磁鐵斷電時推桿自動縮回。</p><p>　　圖2-15機械防墜落裝置</p>&

82、lt;p>　　2.4電控系統(tǒng)方案設(shè)計</p><p>　　升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)包括四部分存取控制系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)、遠程測控系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-16所示。</p><p>　　系統(tǒng)的存取控制由PLC控制實現(xiàn)，考慮到以后做大型車庫的需要，系統(tǒng)將擴展一臺PC機作為上位監(jiān)控站，對于本系統(tǒng)來說主要用來實時顯示車位空、滿狀態(tài)，以及故障報警等信息。系統(tǒng)另設(shè)操作站，除正

83、常的存取及車位選擇外，還可選擇手動調(diào)試升降橫移動作。安全控制上，在每車位的上、下、左、右動作均采用機械式限位開關(guān)定位，并且上端設(shè)置防沖頂限位；另設(shè)車位檢知、防人員誤入、限高檢測、停車到位等檢知光電；采用電磁驅(qū)動實現(xiàn)防墜落保護；減速電機直接電壓起動，加入過載保護、缺相保護、短路保護等安全保證措施；在操作站上的以外，在入口3個立柱上各布置急停開關(guān)1個。</p><p>　　圖2-16立體車庫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p

84、><p>　　2.5 影響因素分析</p><p>　　立體車庫的設(shè)計與建造過程中受眾多因素的影響，主要有車庫的庫容量、現(xiàn)場的空間（土地面積）、土地價格、立體車庫總造價、車庫運行效率、周圍的車流量等，綜合考慮這些影響因素來選擇不同設(shè)計方案。在安排車庫的車位排列方式中（庫容量一定），考慮不同影響因素，就會有多種選擇的可能，比如在車位數(shù)量需求確定的情況下，車庫的列數(shù)與層數(shù)可以實現(xiàn)不同的匹配，會引起

85、車庫控制算法的變化，進而會影響車庫的處理能力和存取車效率車庫設(shè)計時受力構(gòu)件尺寸的不同，會對該構(gòu)件受力時的應(yīng)力和撓度產(chǎn)生影響，這與車庫的整體安全性具有重大的關(guān)系，因此也必須進行考慮。</p><p>　　為此，本文重點研究分析在庫容量確定的情況下，以提高車庫整體效率和利用率、減少車輛存取時間為目的，通過對車庫車輛排隊模型進行優(yōu)化分析，實現(xiàn)車輛存取順序的決策控制；通過模擬車庫實際運行情況，對車庫主要受力構(gòu)件進行有限元

86、分析，計算出構(gòu)件受力時的最大應(yīng)力和最大撓度，確保最大應(yīng)力和撓度在材料的許可范圍內(nèi)，達到車庫的安全性基本要求，同時又要盡可能減少構(gòu)件的重量，降低車庫的制造成本，以達到“雙贏”的目的。</p><p><b>　　2.6本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先分析立體車庫的種類，以及對我國國內(nèi)現(xiàn)有停車場停車現(xiàn)狀和國內(nèi)立體車庫使用情況的調(diào)研,綜合各種車庫的原理和適用情

87、況,考慮到研發(fā)及維修成本,同時，為了加工和裝配的方便以及對市場的適應(yīng)性，最終選擇三層四列十位升降橫移式立體車庫作為設(shè)計和研究對象。</p><p>　　通過分析升降橫移式立體車庫的工作原理，最終確定三層四列升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)方案以及主要組成部分。</p><p>　　第三章 立體車庫模型簡化及力學(xué)分析</p><p>　　3.1車庫結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型</p&g

88、t;<p>　　由于車庫的實際受力情況很復(fù)雜（見圖3-1a和3-1b），直接對車庫實際結(jié)構(gòu)進行分析是很困難的。因此在分析結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性時，必須對系統(tǒng)進行合理的簡化和模擬，并進行必要假設(shè)，使數(shù)學(xué)模型的動作盡量符合車庫的實際情況，以保證較精確地計算結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度。根據(jù)立體車庫結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的受力特點，考慮水平自然載荷和垂直機械工作載荷的作用，并綜合考慮材料、設(shè)備布置等因素，將立體車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架簡化為由三根前立柱、五根后立柱和兩條

89、橫梁、五條縱梁通過螺栓連接組成的承重鋼架系統(tǒng)。</p><p>　　圖3-1a升降橫移式車庫實體圖</p><p>　　圖3-1b升降橫移式車庫實體圖</p><p>　　由于本車庫容許的車輛為小型車和中型車，因此，車輛的最大尺寸為長×寬×高為5000mm×1850mm×1550mm，考慮到車庫存取車方便性和安全性，同時根據(jù)中

90、華人民共和國機械行業(yè)標準《升降橫移類機械式停車設(shè)備》，我們選擇每一個車位的規(guī)格為6000mm×2400mm×1900mm，總規(guī)格L×W×H為6000mm×9600mm×5700mm（具體簡化模型如圖3-2所示）。</p><p>　　圖3-2立體車庫簡化模型</p><p>　　對于塑性與脆性材料元件，失效元件的失效形式是完全脆性

91、失效或完全塑性失效。對于完全脆性失效元件，失效后不再具有任何承載能力；而完全塑性失效元件在失效后，仍保留其承載能力。除此之外，還存在其它半塑性失效形式，如構(gòu)件在屈曲失效后，仍保留部分承載能力。對于立體停車庫鋼結(jié)構(gòu)，所用材料為低碳結(jié)構(gòu)鋼或低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，因此，車庫結(jié)構(gòu)元件的破壞可簡化為半塑性破壞形式，可以用有限元方法進行分析。</p><p>　　3.2 立體車庫受力情況假設(shè)</p><p>

92、;　　立體車庫鋼結(jié)構(gòu)受力主要包括：鋼結(jié)構(gòu)本身自重，結(jié)構(gòu)架上各停車位的車輛及托盤重力，提升系統(tǒng)起制動所產(chǎn)生的慣性力，驅(qū)動裝置的重力，頂部梁架受滑輪組、轎箱和配重的重力，整體結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)力、地震載荷以及結(jié)構(gòu)由于外界環(huán)境溫度變化而引起的溫度應(yīng)力等，它們均以集中或分布方式作用。</p><p>　　由于該立體車庫為三層四列式，屬于低層鋼結(jié)構(gòu)建筑。因此，我們對該車庫模型進行受力分析時作如下假設(shè)：</p>&l

93、t;p>　　1）停車庫單獨建立，不與其它建筑物相連接，屬于最常見狀況；</p><p>　　2）不計由于結(jié)構(gòu)陰面與陽面溫差引起的熱應(yīng)力；</p><p>　　3）整體結(jié)構(gòu)無初始變形和缺陷；</p><p>　　4）在靜態(tài)環(huán)境里，地震載荷與風(fēng)載荷作用忽略不計。</p><p>　　3.3 立體車庫受力情況分析</p>&l

94、t;p>　　在車庫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，包括軸心受力構(gòu)件、梁、拉彎和壓彎構(gòu)件的設(shè)計。進行軸心受力構(gòu)件設(shè)計時，軸心受拉構(gòu)件應(yīng)滿足強度和剛度要求，軸心受壓構(gòu)件除應(yīng)滿足強度、剛度要求外，還應(yīng)滿足整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定要求。</p><p>　　在梁的設(shè)計中，梁的剛度和強度對截面設(shè)計起控制作用，因此應(yīng)先進行這二者的計算。由于車庫系統(tǒng)對于系統(tǒng)的安全要求特別高，所以還應(yīng)對其整體穩(wěn)定進行計算，此外，梁的接點處均應(yīng)采取構(gòu)造措施，以防止

95、其端截面發(fā)生扭轉(zhuǎn)。在進行梁的截面設(shè)計時，考慮強度，腹板宜既高又薄考慮整體穩(wěn)定，翼緣宜既寬又薄，所以在荷載作用下，受壓翼緣與腹板有可能發(fā)生波形屈曲，即梁發(fā)生局部失穩(wěn)。發(fā)生局部失穩(wěn)后，梁的部分區(qū)域退出工作，將使梁的有效截面積減小，強度承載力和整體穩(wěn)定性降低，這時可以采取增大板厚度或設(shè)置加強肋等措施。</p><p>　　對于壓變構(gòu)件，需要進行強度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性計算；對于拉彎構(gòu)件，一般只需要進行強度和剛

96、度計算。</p><p>　　在對立體車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架的分析中，我們先從單根梁的受力進行分析，適當簡化力學(xué)模型，在正確分析各梁的約束和受力的基礎(chǔ)上，先對各梁和立柱的剛度和強度進行分析，找出系統(tǒng)薄弱處所在，然后在整體分析之中給予特別關(guān)注。</p><p>　　立體車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架由立柱、橫梁、縱梁和支承動力及附屬裝置的上、下支承梁等組成，其立柱通過螺栓與基礎(chǔ)相連，其余鋼梁靠焊接或者螺栓相互連接。

97、立柱主要承受壓力和其他因素造成的扭矩，即壓應(yīng)力和部分剪應(yīng)力前后兩個面的縱梁主要承受拉伸和彎矩造成的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力側(cè)面的橫梁承受較小的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。為了減小振動和提高穩(wěn)定性，各部分都必須保證足夠的強度和剛度。</p><p>　　機械傳動系統(tǒng)安裝在鋼結(jié)構(gòu)骨架上，由傳動部件和張緊裝置組成。停車托架與傳動鏈條相連，驅(qū)動裝置和機械傳動系統(tǒng)驅(qū)動托架循環(huán)運行，實現(xiàn)車輛的存取和停放。</p><p>

98、;　　設(shè)計時采用Q235碳素鋼，其屈服極限為235MPa，抗拉強度為375～500MPa。整體車庫鋼結(jié)構(gòu)許用位移為10mm。</p><p>　　本車庫所限車型為小型車和中型車，最大容車重為2000kg，載車板重約700kg，所以每個車位所承受的最大重量為2000+700=2700kg，在每個載車板上模擬汽車前后車輪位置，按照額定載荷6:4的比例均勻放置集中載荷。</p><p>　　由于

99、停車的隨機性，載荷作用也就不同。按載荷作用的基本情況，在進行立體車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架分析時考慮如表3-1所示幾種工況。</p><p>　　表3-1 結(jié)構(gòu)分析的計算工況和計算載荷</p><p>　　3.3.1立柱受力分析</p><p>　　按功能及結(jié)構(gòu)要求，機架結(jié)構(gòu)及型鋼初選型號與尺寸如下述表3-2所示，</p><p>　　下面對骨架結(jié)構(gòu)中的

100、立柱進行校核計算。</p><p>　　表3-2立體車庫鋼結(jié)構(gòu)型號初選規(guī)格</p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)的立柱是由結(jié)構(gòu)用冷彎形空心型鋼制成，前面有三根立柱均勻分布，后面有五根立柱，均勻分布。由于每一個立柱承受的力都是牛腿面上的均布載荷，所以可以簡化為一個集中載荷附加一個彎矩。在表3-1所示的四種工況中，立柱均為受力桿，在豎直方向上，車庫骨架承受的力作用到地基，不足以引起立柱的壓潰變形，所以可

101、以暫時忽略不計，主要分析在兩個彎矩作用下立柱的最大偏移位移量。立柱的彎矩Me1與Me2由作用在牛腿上的均布載荷決定，因此立柱的最大偏移發(fā)生在牛腿最大受力狀態(tài)下，即為工況2情況下車庫滿載時。</p><p>　　中間層作用在牛腿上的載荷包括中層橫移架、中層升降與橫移系統(tǒng)、中層載車板及停放車輛、中層軌道與軌道支撐梁及牛腿自身重力等；頂層作用在牛腿上的載荷包括頂層縱橫梁、頂層驅(qū)動梁、頂層升降系統(tǒng)、頂層載車板及停放車輛、

102、頂層軌道與軌道支撐梁及牛腿自身重力等。</p><p>　　前立柱為三根，后立柱為五根，當車庫空載時，由于</p><p>　　P前總=1/2×7000×1/2N=12250N</p><p>　　P后總=1/4×7×（7000×1/2+2000）N=9625N< P前總</p><p>

103、;　　所以，每一根前立柱所受載荷前總大于后立柱所受載荷P后總，因此我們重點分析前立柱受力情況。圖3-3所示為前立柱的力學(xué)結(jié)構(gòu)簡圖。</p><p>　　圖3-3 前立柱受力分析圖</p><p>　　己知A點為全約束，施加在B點的彎矩Me1，施加在C點的彎矩Me2 ，且</p><p><b>　　m，m，m</b></p>&l

104、t;p><b>　　，</b></p><p>　　Me1=1/3×（7000×3×1/2+20000×3×3/5）×0.054=837Nm</p><p>　　Me2=1/3×(7000×4×1/2+20000×4×3/5) ×0.054=1

105、116Nm</p><p>　　根據(jù)下列公式進行分析</p><p>　　撓曲方程為： ，其中，. .............. .. (3.1)</p><p>　　端截面轉(zhuǎn)角：,.............................................. (3.2)</p><p>　　最大撓度為

106、：,............................................(3.3)</p><p>　　具體到本立柱，根據(jù)公式（3.2），我們得出</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　由梁的迭加原理得出立柱頂端D

107、端為最大撓度點</p><p>　　3.3.2 導(dǎo)軌支撐梁分析</p><p>　　前后導(dǎo)軌支撐梁分別由三點和五點支撐，承受作用力相同，故我們重點分析跨度大的三點支撐前導(dǎo)軌支撐梁，如果前導(dǎo)軌支撐梁在允許范圍之內(nèi)，則后導(dǎo)軌梁也必然符合設(shè)計要求[14]。如圖3-4所示，簡支梁AC為三點支撐，受均布載荷的作用，兩端全約束，且同樣為均布載荷，因此我們可以簡化為只研究AB段受力，如圖3-5所示。&l

108、t;/p><p>　　圖3-4導(dǎo)軌支撐梁受力圖</p><p>　　圖3-5導(dǎo)軌支撐梁受力簡化圖</p><p>　　我們先來分析一下圖3-5中的梁的受力。</p><p>　　已知A、B兩點全約束，</p><p>　　均布載荷為：q=3×1/2(7000+20000)/5.2=7788N/m,</p&g

109、t;<p>　　撓曲方程為：.............................................. (3.4)</p><p>　　最大撓度為：.............................................. (3.5)</p><p>　　由公式(3.5)計算得=</p><p>　　3.3.3橫梁受

110、力分析</p><p>　　頂層載車板支架由五根橫梁組成，在跨度近6m的前后立柱中間形成兩邊全約束的大跨度簡支梁，梁受兩個向下的不同拉力F1和F2，橫梁簡支粱受力圖</p><p><b>　　如圖3-6所示。</b></p><p>　　圖3-6上層橫梁受力簡圖</p><p>　　驅(qū)動單元(G=27KN)靠兩根鋼絲拉