【正文】 .......................................... 47 致謝 ........................................................... 48 參考文獻(xiàn) ....................................................... 49 吉林建筑大學(xué) 1 第一章 緒論 立體車庫(kù)設(shè)計(jì)選題的目的和意義 在我國(guó)，許多大中城市交通設(shè)施落后，道路堵塞嚴(yán)重，停車難、亂停車與不斷增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車保有量間的矛盾同益突出，早己是社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。 我國(guó)城市全國(guó)機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)吮姸?，城市土地資源有限，各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地不斷增長(zhǎng)，停車難問(wèn)題成為首要解決的問(wèn)題 。 2020年上半年全國(guó)機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)吮３挚焖僭鲩L(zhǎng)趨勢(shì)，截至 6月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車總保有量達(dá) ，其中汽車 ，摩托車 。全國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)诉_(dá) ，其中汽車駕駛?cè)?，全?guó) 17個(gè)城市的汽車保有量超過(guò) 100萬(wàn)輛，其中北京、成都、天津、深圳、上海等 5個(gè)城市的汽車保有量超過(guò) 200萬(wàn)輛。私人汽車保有量達(dá) 8613萬(wàn)輛，目前停車問(wèn)題日益明顯，每年預(yù)計(jì)需新增停車位 400萬(wàn)個(gè)。由于我國(guó)停車場(chǎng)建設(shè)的嚴(yán)重滯后導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車違章?？?，侵占道路和綠地，致使道路通行能力下降，影響了社會(huì)總體效率。 停車設(shè)備建設(shè)是汽車工業(yè)和城市發(fā)展的基本條件之一， 停車設(shè)備本身也是城市交通戰(zhàn)略和城市道路產(chǎn)業(yè)政策不可缺少的組成部分，對(duì)于確保安全、流暢的交通環(huán)境，整潔優(yōu)美的生活環(huán)境以及保持社會(huì)的安定起著重要的作用。 立體車庫(kù)，以其占地面積少、停車率高、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。 智能立 體車庫(kù)以其操作方便、安全可靠、高效低耗等優(yōu)點(diǎn)，并且可最大限度地利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張、緩解停車難的一個(gè)有效手段。 從現(xiàn)有停車位的缺口情況和今后市場(chǎng)的需求可以看出， 立體車庫(kù)的市場(chǎng)前景十分良好。它的發(fā)展對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，尤其在緩和汽車與車位相 對(duì)緊張之間的矛盾方面具有廣泛的社會(huì)意義。 由此 可以預(yù)見(jiàn)立體車庫(kù)具有廣闊的市場(chǎng)前景。 國(guó)內(nèi)外關(guān)于 立體車庫(kù) 研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外狀況 機(jī)械式立體車庫(kù)發(fā)源于上世紀(jì) 20年代的美國(guó)， 是在繁華擁擠的都市里為解決停車難而采取的一種措施。 20 世 紀(jì) 80年代中期 ， 德國(guó)的 Krupp 制造公司在四層升降橫移式立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析 2 當(dāng)?shù)匕惭b了兩臺(tái)較大的機(jī)械式立體停車設(shè)備， 一個(gè)是在薩爾布呂肯 ， 另一個(gè)是在慕尼黑 ， 這兩臺(tái)設(shè)備目前都仍在運(yùn)營(yíng) 。 意大利從事停車設(shè)備開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)也比較早 ，較好的公司有：意大利 Sotefin、 Interpark 等。由于歐洲國(guó)家土地資源比較富余，停車問(wèn)題表現(xiàn)不很突出，停車設(shè)備應(yīng)用量不是很大。 日本公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重工等歐洲有意大利就開(kāi)發(fā)并使用可最大限度地利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷發(fā)展，機(jī)械停車庫(kù)從造型、結(jié)構(gòu)、控制、驅(qū)動(dòng)、監(jiān)測(cè)、材料、保險(xiǎn)等方面不 斷地更新?lián)Q代，日趨完美。 總體來(lái)看，國(guó)外立體停車設(shè)備的技術(shù)以日本和德國(guó)領(lǐng)先，其發(fā)展主要有兩個(gè)特點(diǎn)：一是高技術(shù)含量高。同本和德國(guó)的車庫(kù)行業(yè)將機(jī)、電 子 工業(yè)的高新技術(shù)成果隨時(shí)轉(zhuǎn)化和移植到車庫(kù)產(chǎn)品中，使車庫(kù)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新很快。比如高速曳引機(jī)和 VVVF調(diào)速控制技術(shù) (即高速電梯技術(shù) )很快應(yīng)用到垂直升降式車庫(kù)產(chǎn) 品， 使這種電梯式車庫(kù)存取速度更快，存車量更大，從而逐步替代老式的垂直循環(huán)式塔型車庫(kù)。又如計(jì)算機(jī)管理、 IC卡識(shí)別、計(jì)時(shí)收費(fèi)系統(tǒng)一出現(xiàn)，立即應(yīng)用于 立體 停車庫(kù)， 使車庫(kù)融于城市樓宇自動(dòng)化管理系統(tǒng)中，無(wú)論是公共停車還是 住宅停車變得更容易、更方便。二是車庫(kù)產(chǎn)品朝著性能價(jià)格比更高的方向發(fā)展。即不但重視停車密度和高性能，更講究產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。日本經(jīng)濟(jì)經(jīng)歷了幾次高潮和低谷，車庫(kù)行業(yè)亦幾起幾落，在競(jìng)爭(zhēng)中，產(chǎn)品越趨成熟越注重經(jīng)濟(jì)實(shí)用，性能價(jià)格比更高。 國(guó)內(nèi)狀況 我國(guó)立體車庫(kù)的發(fā)展，始于上世紀(jì)八十年代但由于市場(chǎng)需求原因，十多年來(lái)緩慢。發(fā)展立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)在上世紀(jì)九十年代迅速興起，步入了引進(jìn)、開(kāi)發(fā)、制造和使用的快車道， 1998年 1月 1日起執(zhí)行的《國(guó)家計(jì)委 6號(hào)令》把機(jī)械式停車庫(kù)和立體停車場(chǎng)列入“國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù) 目錄”國(guó)家海關(guān)總署對(duì)機(jī)械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國(guó)內(nèi)投資項(xiàng)目給予免征進(jìn)口稅”。為適應(yīng)立體車庫(kù)行業(yè)迅猛發(fā)展的需要，保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，以規(guī)范立體車庫(kù)的生產(chǎn)和建設(shè)，國(guó)家已出臺(tái)了《機(jī)械式停車設(shè)備類別、型式與基本參數(shù)》 — JB/T871301998等 6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)立體車庫(kù)事業(yè)起到了極大的促進(jìn)作用。 城市停車難的問(wèn)題日益突出，在此情況下 ， 我國(guó)的機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)行到了一個(gè)高速發(fā)展的機(jī)遇從近兩年立吉林建筑大學(xué) 3 體停車設(shè)備停車位的增長(zhǎng)速度一直保持在 50%以上就能看出來(lái) 。 目前上海、北京、深圳、廣州、天津、成都、大連、南京、濟(jì)南、福州、沈陽(yáng) 等城市都相繼出現(xiàn)了立體車庫(kù)。車庫(kù)型以小型車庫(kù)為主， 100個(gè)車位以下的占 64％， 100— 500個(gè)車位的占 33％， 500個(gè)車位以上的大型車庫(kù)占 3％，但已有增長(zhǎng)的勢(shì)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(kù)占 30％，公共停車庫(kù)占20％。目前國(guó)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(dòng)類。在技術(shù)方面，由最初的機(jī)械傳動(dòng)式 車庫(kù) 逐步在發(fā)展液壓傳動(dòng)式、機(jī)械液壓傳動(dòng)式、電傳動(dòng)式。控制方式也由單純的手動(dòng)控制發(fā)展到電氣控制、 PLC控制和現(xiàn)場(chǎng)總線控制。 我國(guó) 停車位的空 缺還很大，并且現(xiàn)在存在車庫(kù)挪用等一系列現(xiàn)象，也是停車位比實(shí)際統(tǒng)計(jì)的還要少。立體停車設(shè)備的普遍應(yīng)用的大勢(shì)是不可改變的，這一市場(chǎng)有著廣闊的前景。 然而，城市停車設(shè)施的增長(zhǎng)卻長(zhǎng)期落后于車輛的增長(zhǎng)。目前我國(guó)各大城市停車設(shè)施的建設(shè)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后道路建設(shè)和汽車工業(yè)的發(fā)展。 發(fā)展趨勢(shì) 隨著當(dāng)今社會(huì)各種高新技術(shù)的引入，立體車庫(kù)正在向?qū)I(yè)化、復(fù)雜化、智能化和高自動(dòng)化方向發(fā)展 。 未來(lái)的車庫(kù)系統(tǒng)管理更開(kāi)放、更靈活，整個(gè)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(jiǎn)便，功能更加強(qiáng)大。整個(gè)車庫(kù)的管理可以納入樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，聯(lián)入網(wǎng) 絡(luò)，形成一個(gè)綜合的計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)立 體車庫(kù)的無(wú)人 管理。 課題的主攻方向與內(nèi)容 隨著土地資源的不斷開(kāi)發(fā)，城市人均占地面積不斷縮小，智能立體車庫(kù)將是商業(yè)賓館、酒店、辦公娛樂(lè)場(chǎng)所及居民小區(qū)的主要停車方式。本課題以 四層 升降橫移式立體車庫(kù)為主要研究對(duì)象， 對(duì)立體車庫(kù)的鋼結(jié)構(gòu) 進(jìn)行設(shè)計(jì)及其有限元分析研究。 立體車庫(kù)的鋼結(jié)構(gòu)是車庫(kù)重量的主要部分，鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)型號(hào)及 其連接方式對(duì)車庫(kù)的安全性起著至關(guān)重要的作用。 由于車庫(kù)在停放車輛的時(shí)候，需要將汽車進(jìn) 行橫移或升降，汽車的重量本身會(huì)對(duì)車庫(kù)產(chǎn)生一定的作用力，存取車 時(shí)的動(dòng)力四層升降橫移式立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析 4 勢(shì)能也會(huì)加重這種作用，因此 車庫(kù)整體的剛度和強(qiáng)度 要嚴(yán)格要求 ， 加強(qiáng)立體 車庫(kù)的安全性 。 課題研究了以下幾個(gè)內(nèi)容： （ 1） 立體車庫(kù)方案選型與確定 綜合考慮各方面因素，在參照和對(duì)比國(guó)內(nèi)外同類停車設(shè)備的基礎(chǔ)上，確定車庫(kù)方案，完成了本車庫(kù)的總體方案的設(shè)計(jì)。 （ 2） 立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)兩層升降橫移式立體車庫(kù)的主體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 梁與柱的連接進(jìn)行設(shè)計(jì)。包括立柱、橫梁、縱梁的設(shè)計(jì)。進(jìn) 行立柱、橫梁計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求并校核。 （ 3） 立體車庫(kù)立柱、橫梁有限元分析，確定最優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸 建立立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)的有限元模型， 對(duì)立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)理論分析。使用有限元技術(shù)對(duì)車庫(kù)立柱、橫梁進(jìn)行靜力分析，以獲得車庫(kù)主體框架結(jié)構(gòu)在不同載荷工況下的變形位移與應(yīng)力分布規(guī)律， 并確定最優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸 。 吉林建筑大學(xué) 5 第二章 四層橫移式立體車庫(kù)總體方案 設(shè)計(jì) 機(jī)械式立體車庫(kù) 機(jī)械式立體車庫(kù)及其組成 使用車輛之外的搬運(yùn)裝置來(lái)完成車輛停放、存儲(chǔ)的機(jī)械設(shè)施稱為機(jī)械停車庫(kù)，以立 體化形式存放車輛的機(jī)械式停車庫(kù)叫做機(jī)械式立體車庫(kù) 。機(jī)械式立體車庫(kù)屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品，綜合了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、液壓、光學(xué)、磁控等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，是一種 技術(shù)密集型產(chǎn)品。 機(jī)械立體車庫(kù)主要由主體框架、載車板裝置、傳動(dòng)裝置、安全保護(hù)裝置、電氣控制 等幾部分組成 。不同形式的機(jī)械式立體車庫(kù)由于運(yùn)行原理差異，其主要區(qū)別在于主體框架、載車板裝置、傳動(dòng)裝置等，而安全保護(hù)裝置、電氣控制與運(yùn)行原理關(guān)聯(lián)不大，因此基本類似。 目前機(jī)械式立體車庫(kù)種類及特點(diǎn) 立體車庫(kù)的類別根據(jù) JB／ T87131998機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)類 PY； (6)巷道堆垛類 XD； (7)垂直升降類 CS； (8)簡(jiǎn)易升降類 JS； (9)汽車升降機(jī)類 QS (1)升降橫移類 代號(hào) SH 采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備的立體停車庫(kù)叫做升降橫 移 停車庫(kù)。 一層車位只能橫移 ， 中間車位即可橫移又可升降 ， 上層車位只能升降 ， 該類車庫(kù)通過(guò)各層車位的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的存取 采用模塊化設(shè)計(jì)，車位數(shù)從幾個(gè) 到上百個(gè)均可，可以在地面及地下停車場(chǎng)使用，也可設(shè)計(jì)成半地下形式 ，使用形式靈活，造價(jià)較低，因此這類停車庫(kù)比較普遍。 (2)垂直循環(huán)類 代號(hào) CH 垂直循環(huán)類機(jī)械式停車庫(kù)采用了垂直方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的停 車系統(tǒng)存取車輛的停車設(shè)備。這種停車設(shè)備的工作原理是電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ， 在牽引機(jī)構(gòu) — 鏈條上 ， 每隔一定距離安裝一個(gè)存車托架 ， 當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí) ,存車托架隨鏈條一起做循環(huán)運(yùn)動(dòng) ,達(dá)到存取車的目的。 四層升降橫移式立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析 6 存車時(shí)司機(jī)將車開(kāi)至車庫(kù)存車托架準(zhǔn)確位置后 ,關(guān)好車門退出車庫(kù)。操作員按動(dòng)操作按鍵 ,電機(jī)啟動(dòng) ,存車托架隨之運(yùn)動(dòng) ， 另一存車托架轉(zhuǎn)動(dòng)到進(jìn)口位置即停 ， 則可進(jìn)行下一個(gè)存車操作。取車時(shí)按動(dòng)操作臺(tái)存車編號(hào)按鍵 ， 電機(jī)啟動(dòng) ， 在可編程序 控制器作用下使其按最短路程到 出口 ， 司機(jī)進(jìn)入存車托架 ， 將車開(kāi)出 。 (3)水平循環(huán)類 代號(hào) SX 采用一個(gè)水 平循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)存取停放車輛機(jī)械式停車設(shè)備的存車庫(kù)叫水 平循環(huán)類 車庫(kù)。其工作原理是存取停放車輛的車位系統(tǒng)在水平面上作循環(huán)運(yùn)動(dòng) ,將所需存取車輛的載車板移到出入口處 ,駕駛員再將汽車存入或取出。 （ 4)多層循環(huán)類 代號(hào) DX 多層循環(huán) 停車庫(kù)是采用了通過(guò)使載車板作上下循環(huán)運(yùn)動(dòng) ， 而實(shí)現(xiàn)車輛多層存放的多層循環(huán)式停車設(shè)備 ， 從而實(shí)現(xiàn)減少占的面積 ,提高存取車自動(dòng)化程度的機(jī)械式停車庫(kù) 。 （ 5)平面移動(dòng)類 代號(hào) PY 采用在同一層上用搬運(yùn)臺(tái)車或起重機(jī)平面移動(dòng)車輛 ,或使載車板平面橫移實(shí)現(xiàn)存 取車， 已可用搬運(yùn)臺(tái)車和升降機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多 層平面移動(dòng)存取停放車輛的機(jī)械式停車 設(shè)備的停車庫(kù)叫平面移動(dòng) 停車庫(kù) 。 (6)巷道堆垛類 代號(hào) XD 采 用以巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)將進(jìn) 搬運(yùn)器的車輛水平且垂直移動(dòng)到存車位，并用存取機(jī)構(gòu)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備的車庫(kù)叫巷道堆垛類停車。 堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高 ， 單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高 ， 所以巷道堆垛式立體車庫(kù)適用于車位數(shù)要較多的客戶使用。 (7)垂直升降類 代號(hào) CS 垂直升降類汽車停車庫(kù)也稱為塔式立體停車庫(kù) ， 它是通過(guò)提升機(jī)的升降和裝載提升機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車板橫移 ，實(shí)現(xiàn)存取車輛的機(jī)械式停車庫(kù)。 垂直升降類停車設(shè)備的工作 原理是 ： 用提升機(jī)構(gòu)將車輛或載車板升降到指定層 ， 然后用安裝在提升機(jī)構(gòu)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車板送入存車位或是相反 ,通過(guò)橫移機(jī)構(gòu)將指定存車位上的車輛或載車板送入提升機(jī)構(gòu) ， 提升機(jī)構(gòu)降到車輛出口處 ， 打開(kāi)車庫(kù)門 ， 駕駛員將車輛開(kāi)走 。 吉林建筑大學(xué) 7 這 種車庫(kù)的高度較高（幾十米 )，對(duì)設(shè)備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，造價(jià)較高，但外型美觀大方，可以與建筑物并設(shè)，也可單獨(dú)設(shè)置，與環(huán)境融洽結(jié)合，高效利用土地。 (8)簡(jiǎn)易升降類 代號(hào) JS 把停車位分成上、下二層或二層以上 ,借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)使汽車存入或取出的簡(jiǎn)易機(jī)械式停車庫(kù)叫做 簡(jiǎn)易升降類機(jī)械式停車庫(kù)。簡(jiǎn)易升降類機(jī)械式停車設(shè)備一般為準(zhǔn)無(wú)人方式，即人離開(kāi)后移動(dòng)汽車的方式。 類車庫(kù)一般為準(zhǔn)無(wú)人方式，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單、建造成本較為經(jīng)濟(jì)，安裝周期也很短，性能可靠、操作也十分容易。該類車庫(kù)多適用于多用于私人住宅、企事業(yè)單位、地下室等場(chǎng)所，在面積一定時(shí)至少增加二倍以上的停車位。 (9)汽車升降機(jī)類 代號(hào) QS 汽車升降機(jī)是專門用作不同平層的汽車搬運(yùn)的升降機(jī)，它只起搬運(yùn)作用，無(wú)直接存取功能；常常用于地下或屋頂存放汽車的搬運(yùn)，也可與智能小車配合使用。在立體停車庫(kù)的建設(shè)中，往往會(huì)遇到因場(chǎng)地狹小無(wú)法采用 自走式坡道的情況，為將汽車搬運(yùn)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(jī)。這樣可以代替汽車進(jìn)出車庫(kù)的斜坡道，大大節(jié)省空間，提高車庫(kù)利用率。這種汽車專用升降機(jī)常用于