多层升降式立体停车库钢结构骨架设计

多层升降横移立体停车库钢结构骨架设计马静杨叶黑正荣（宁夏工商职业技术学院银川750021）摘要：本文对自行设计的横移式立体停车库钢结构骨架建立了结构分析力学模型，并对其计算载荷进行分析，用SAP5软件对设计结构进行有限元分析并得到计算工况下结构的变形和应力状态，为分析得出较佳停车库钢结构的骨架奠定了基础。关键词：多层升降横移式立体停车库；钢结构骨架；结构分析0引言随着我国国民经济的迅猛发展，人们的生活水平也发生了翻天覆地的变化。私家车数量的迅速增加，但城市的人均占有面积的急剧减少，停车难现在变成一个很现实棘手的社会问题。针对这样的问题，升降横移式立体停车库由于它自身的特点，占地面积小、相对造价较低、使用方便、增加汽车的防护性和防盗性等优点，在城市具有非常强的活力和发展前景。本论文主要任务，结合课题参阅国内外的几种升降横移式立体停车库的相关资料，把握发展趋势和方向，然后对立体停车库钢结构建立力学模型及进行外力分析[1]，并使用工程结构分析程序—SPA5在计算机上进行静态工况下的受力计算，分析结果，如不合适可进行优化设计。1钢结构设计内容及分析⑴基本参数及结构形式该钢结构适停车辆最大尺寸；长*宽*高：5200㎜*1850㎜*1550㎜；适停车辆最大重量1700㎏；载车盘质量300kg；设计所容车位8；横梁采用热轧工字钢Q235A型号（H100*68*4.5*8）执行标准为GB706-88；载车盘材料采用镀锌钢板0.8*1250*2500⑵停车库设计基本形式，如图1所示图18车位立体停车库⑶钢结构及结构形式本设计采用如图2所示单柱形式结构，该结构紧凑，安装、搬运方便，规则结构会给驾驶员一种导正的作用，若装有平衡装置则在升降过程中有全程平衡保护[2]。单柱形式在结构上稳定性较好，其刚度、强度比较好，特别适用于多层式和重列式的升降横移类立体停车库。图2单柱式结构2钢结构骨架特点和力学模型的建立⑴停车库钢结构骨架是柱、梁和杆的组合体，通过有限元软件进行分析。在建立结构分析模型时，用三维梁单元和杆单元模拟实际结构，用固定约束边界模拟钢结构在基础上的安装情况来建立停车库骨架力学模型，对典型工况进行结构分析，得到在各工况载荷作用下结构的变形和应力状态，为钢结构的合理设计奠定了基础,用有限元法分析结构，力学模型的建立是关键的步骤[3]。如图3所示，停车库钢结构骨架的力学模型。图3停车库钢结构骨架力学模型图在约束处理时，钢结构骨架因为与地面通过地脚螺栓刚性连接，故将其视为刚性约束，即完全限制整个钢架6个自由度位移x、y、z、y、z、x。因此用固定约束边界条件模拟其在基础上的安装情况[4]。⑵网格划分为立体停车库钢结构进行网格划分，其中各空间杆、柱用高强度螺栓铆接或焊接成。由力学模型可得钢结构每个参考面8个节点，4个参考面共32个节点和54个梁单元。3停车库的结构受力及基本假设⑴钢结构的受力停车库钢结构受力主要包括：钢结构本身自重，结构架上各停车位的车辆及托盘重力，提升系统起制动所产生的惯性力，驱动装置的重力，整体结构所收的风力、地震载荷以及结构由于外界环境温度变化而引起的温度应力等，以集中或均布方式作用[5]。⑵基本假设①、按停车库单独矗立，不与其它任何建筑物相接的最危险状态计算。②、不计由于结构向阳背阴温度变化所引起的热应力。③、整体结构无初始变形和缺陷。④、由于结构高度较低不考虑风载及地震载荷。⑤、按最危险满载9车位且载荷对称分布为计算工况。⑶计算各点张力：单元划分结构应力图。首先汽车与载车盘共重2吨，其次，钢结构为对称结构虽然实际容车8辆但按最危险状况计算应为满载9辆,将其重力分配到节点[6]：节点2=1000kgf节点6=1000kgf节点10=2000kgf节点14=2000kgf节点18=2000kgf节点22=2000kgf节点26=1000kgf节点30=1000kgf节点4=500kgf节点8=500kgf节点12=1000kgf节点16=1000kgf节点20=1000kgf节点24=1000kgf节点28=500kgf节点32=500kgf3333)1t1.23(26881004.53.153H1.2JHt厚扭转惯性矩）型钢IX=245cm4Iy=33cm4工字钢截面积查表14.345/cm3Wx=49cm3Wy=9.72cm32333123124maxmax==122(12)68100101263.584101225350Z=I50.5IYdABDbdmymmY（面积二次矩）断面模量镀锌板理论质量计算方法板材每米重量（公斤）=0.785*厚度4SAP5程序分析及分析SAP5是通用的结构有限元分析程序，其流程框图如图4所示。首先根据分析要求和结构特点建立结构的力学模型；然后对力学模型离散化，得到有限元模型；再根据程序数据系统的要求，组织模型的有关数据信息，建立适合SAP5程序使用的数据文件；最后，启动SAP5程序，则程序自动完成。图4SAP5程序流程图钢结构有限元计算结果及分析：通过运用SAP5得出钢结构骨架各节点、杆、梁的内力，应力值，并按所的计算结果绘出各单元应力值得分布图，如图5所示。图5钢结构应力分布结论：中间两立柱受力最大；横梁几乎不受力，竖梁受力也很小。5结论通过本文对升降横移类停车库的结构分析得出以下结论：1.升降横移式立体停车库作为机械停车设备的一种形式，以其独有的特点而被广泛接受，并将成为未来停车设备的主流形式。2．利用SAP5软件对停车库钢结构进行优化设计，这将大大提高车库钢结构在应用的可靠性，并为工程分析、钢结构选型提供了有力的理论依据。建立结构的有限元模型建立结构的力学模型根据程序要求组织，模型信息，建立数据文件启动SAP5程序进行结构分析结束打印分析结果，进行必要处理参考文献[1]徐格宁,王鹰,仁少云.升降式立体停车库钢结构设计计算,起重运输机械,2000.（2）:5~9[2]安伟光.结构体系可靠性和基于可靠性的优化设计,国防工业出版社,1997.58~62[3]ShigleyJE.MechanicalEngineeringDesign.NewYork:McGraw-Hill,1997[4]龚海峰.停车库控制系统:[硕士学位论文].甘肃工业大学,2000[5]宗听聪.钢结构构件和结构体系概论,同济大学出版社,1989-07-03[6]濮良贵,纪名刚.机械设计.高等教育出版社.1996通讯地址：宁夏银川西夏区文萃北街宁夏工商职业技术学院马静（收）邮编：750021电话：[phone]Email：[e-mail]第一作者简介：马静（1981-）女，硕士研究生，主要从事机械自动化研究