PSH16D型立体停车库总体方案及结构设计

目录

摘要.......................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................... II 第1章绪论 (1)

1.1 本课题研究的背景和意义 (1)

1.2 立体车库发展趋势 (3)

1.3 机械式立体停车库的概述 (4)

1.4 机械式立体停车库的分类 (5)

1.5 升降横移式立体车库简介 (6)

第2章立体停车库的结构 (8)

2.1 钢结构的分析 (8)

2.2 钢结构的特点及应用 (8)

2.3 焊缝的要求 (10)

2.4 螺栓连接要求 (12)

2.5 主框架形式 (13)

2.6 本课题设计的基本参数 (13)

第3章主要受力梁、柱的计算 (14)

3.1 梁的设计与校核 (14)

3.2 立柱的设计与校核 (21)

第4章整体框架各部位的连接 (25)

4.1 概述 (25)

4.2 柱脚的设计 (25)

4.3 主体框架关键连接部位螺栓设计计算 (26)

4.4 侧梁与立柱之间的连接 (27)

4.5 顶棚的固定 (27)

结论 (28)

致谢 (29)

参考文献 (30)

摘要

随着我国近几年来经济的快速发展，人均收入以及生活水平讯速提高，私家车逐渐进入了许多家庭之中。但是随之而来的问题则是，由于许多已建成的小区并没有留出足够的停车空间，导致停车位的数量远远不能解决私家车停车的问题。立体停车库能以其占用土地少，效率高，节能好的优点，成为了我国目前解决停车难问题的重要手段之一。立体停车库中，升降横移式立体停车库应用最广。

本文结合实际情况，对PSH16D型机械立体停车库的结构进行设计。其中包括对结构图各部位进行应力分析，为个部件选择满足要求的材料，对结构图各构件选择合适的连接方式以及绘制PSH16D型机械立体停车库的结构图。

关键词：机械式立体停车库 PSH16D升降横移式立体停车库结构设计

Abstract

With the rapid development of economy of China in recent years, per capita income and rapidly rising living standards, private cars gradually into many families. The problem is, as many have built small and not enough parking space, resulting in the number of parking spaces can not solve the car parking problems. Stereo garage to occupy less land, high efficiency, energy-saving advantages of good, China has become a solution to the parking problem is one of the important means. A three-dimensional garage, up-down and translation stereo garage is the most widely used.

In this paper, combined with the actual situation, carries on the design to the PSH16D type mechanical parking structure. Including: stress analysis to various parts of the structure chart, choose to meet the requirements of the material as a component of each part of the structure, selection of welding the right way and structure diagram of PSH16D mechanical stereo parking garage.

Keywords: Mechanical Cubic Car-base Park；PSH16D the Up-down and Translation Cubic Car-base Park；physical design

第1章绪论

1.1 本课题研究的背景和意义

1.1.1 本课题研究的背景

随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，于是出现了要利用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。作为现代大都市的标志，城市中心商住区高楼大厦林立；社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路，编织出城市立体交通网；汽车的住宅停车场也有了长足的发展，由平面停车向立体停车，由简单的机械停车设备向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变［2］，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。伴随着汽车进入家庭，城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔［4］。

立体停车起源于20世纪20年代的美国，是为了解决大城市内停车难的问题。目前，土地资源紧张是大城市的现状，在亚洲各国表现尤其突出，因此，它的应用在亚洲各国比较广泛，目前统计表明，立体车库在日本、韩国、中国等地应用很多。在欧洲，德国、意大利等国家从事停车设备的开发和生产比较早。比较有名的公司有:意大利的Sotefin、Inteark、德国Palis等。由于欧洲国家的土地资源比较富有，停车问题不是很突出。停车设备的生产量不是很大，停车设备多数采用巷道堆跺式产品，立体车库的主要优势式在巷道堆跺式立体车库上。在亚洲，停车设备技术起源于日本，日本从20世纪60年代就开始从事立体车库的研究，目前全日本己经投入使用的立体车位超过30万个。

目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC 卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式

等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火等。

1.1.2 本课题研究的意义

我国城市停车还处在初级阶段，专用和公共停车位数量距合理的车位与车辆比率相差甚远，停车难到处可见。目前我国的停车场仍以平面停车场、路上停车场、路外停车场、自行式停车场为主，立体停车库和机械式停车场数量还很少。以我国停车产业发展较快的广州、上海为例，路上、路外停车仍占有相当比例，已建设的停车场大部分是地下自行式停车场和在自行式停车场的基础上安装简易停车设备，增加存容数量。自行式停车场存有较多缺陷，如车位平均占地多、管理和保安人员多、投资多、存车效率低、耗电量大、对环境有污染等；由于允许人员进入，易发生盗车、毁车、施暴等停车场犯罪，近年来在发达国家已很少新建，大量兴建的是具有现代水平的机械式立体停车库。

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30-40 年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90 年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40 平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21 层）立体式车库的话，50 平方米的土地面积上便可存放40 辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流［3］。

在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。

这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件［5］。

在我国，立体停车库还属于新兴行业，发展空间很大。同时，也存在很多的问题。我国的立体停车库行业没有一个统一的标准，许多厂家都是以仿制为主要的生产手段，没有相应的知识产权，缺乏研究和开发新产品的能力。所以，对立体停车库的研究，是十分必要，并且十分有意义的。

1.2 立体车库发展趋势

随着当今社会各种高新技术的引入，立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向发展，重点表现为以下几个方面:

（1）专业化:立体车库系统稳定可靠，能正常运行而不出故障是用户的首要要求，也是一套停车场系统的重中之重。因此，必须提高制造厂家的专业化程度，才能保证设备的可靠性，立体车库的软硬件设施及各种设备的配套也应当达到专业化程度。

（2)复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展，它已经不仅是纯粹的机械设备，还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完善，如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等，各种领域先进技术的综合使用，已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。

(3)智能化:立体车库的发展越来越向着智能化方向发展，一些新技术正在

迅速进入该领域，如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、光纤通讯技术、防火防盗系统、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统，要开发、设计专用硬件系统和专用软件，使之适用于存取车全过程的管理和控制，尤其是对于“模块”阁架式立体车库的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。

(4)高自动化:立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学

的管理方法。控制技术和管理方法互为所长，大幅度提高了存取车效率。在控

制方法上采用了遥控技术和自动识别系统;车辆停靠稳妥(在车库外面需要自动转向)后，车库可以将汽车自动停放到合适的位置，可实现无人操作;在科学管理方面，计算机中心对停车场实行全方位管理，整个停车场完全在计算机监控之下，包括设备监控、出入口监控、停车场内部监控，整个停车场运行的状态信息都可以存入计算机，通过便捷的人机管理界面，实现车流量统计、系统故障查询、收费状况查询、进出车辆信息查询、系统运行状态的实时查询同时可以设置打印报表功能。未来的车库系统管理更开放、更灵活，整个管理系统能够实现控制与管理一体化，系统操作更加简便，功能更加强大。整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统，联入网络，形成一个综合的计算机管理网络信息系统，真正实现立体车库的无人化管理［3］。

“城市立体车库”是大中城市的热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时“车库”日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。

1.3 机械式立体停车库的概述

使用车辆之外其他具有动力的搬运器，完成车辆的停放，存贮的整套设备，称为机械停车库。以立体形式停放，存储车辆的机械设备叫机械式立体停车库。它包含了当前机械，光学，电子，液压，磁控技术领域的成熟先进技术，是一种技术密集型的光机电一体化设备。

在中华人民共和国机械行业标准 JB/T 8713-1998 ：机械式停车设备类别、形式、基本参数要目中，对机械式停车设备进行了划分，其类别代号如下：升降横移类，代号为SH，是指通过设备的垂直升降和水平横移进行移动，实现车辆存取功能的停车设备。

垂直循环类，代号为CX，是指通过搬运器在垂直平面内做连续的循环移动，来实现车辆存取功能的停车设备。

水平循环类，代号为SX，是指搬运器在水平平面内排列成2列或2列以上连续循环列尖转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。

多层循环类，代号为DX，是指车辆搬运器在垂直平面内排成2层或2层以上做连续移动，两端有升降机构进行循环层间转换移动，实现车辆存取的停车设备。

平面移动类，代号为PY，是指存车位与搬运器在同一水平面内，通过搬运器在水平面内做往复移动，实现车辆存取功能的停车设备。

平面移动类，代号为XD，是指存车位在巷道一边或两边多层布置，通过搬运器在巷道内做水平，垂直或水平垂直复合运动，实现车辆的存取功能的停车设备。

垂直升降类，代号为CS，是指停车位分布在井道周围，通过升降搬运器在专用升降通道内做升降移动，时间车辆存取功能的停车设备。

简易升降类，代号为JS，是指通过单一搬运器的升降，俯仰或二三层搬运器的整体升降，俯仰，实现车辆二三层车辆存取功能的停车设备。

汽车升降机类代号为QS;是指搬运器运载车辆(或同时运载驾驶员)垂直升降运行进行多层平层对位，从搬运器到存车位需要驾驶员驾车入位，实现车辆存取功能的停车设备。

从上面对机械式停车设备的分类和定义可以看出，与以往的普通车库相比，机械式停车设备可以在同样面积的土地上停放更多的车辆，大大的提高了土地面积利用率，同时具有存车时间短，可使用性强等优点，所以是解决城市停车面积不足，停车困难的有效措施。

1.4 机械式立体停车库的分类

目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、多层循环式、简易升降式。

（1）升降横移式

升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低［1］。

（2）巷道堆垛式

巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

（3）垂直提升式

垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。

（4）垂直循环式

垂直循环式立体车库占地少，两个泊位面积可停6-10 辆车，外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓，价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短，可采用自动控制，运行安全可靠。

（5）多层循环式

搬运器排列成两层或两层以上并作上下循环运动而实现车辆多层存放的停车设备。根据循环的形状可分为圆形循环式和箱形循环式。圆形循环式车库一般存车位较少，出入库时间短;箱形循环式车库车位一般较多层循环式立体车库多，空间利用率高。在每列任意两层的两端，搬运器以升降运动进行不同层之间的循环。根据循环方向与停车方向的关系，可分为纵式和横式两类。根据汽车出入地下室的方式可分为由汽车自行驶到地下停车装置上的直接出入式和用升降装置使汽车出入的升降式。

（6）简易升降式立体车库

简易升降类机械式停车设备把停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的一种机械式停车设备。该类车库一般为准无人方式，结构十分简单、建造成本较为经济、安装周期也很短、性能可靠、操作也十分容易。该类车库多适用于多用于私人住宅、企事业单位、地下室等场所。在面积一定时至少增加二倍以上的停车位。托运盘作升降运动的装置有钢丝绳式的、链式的、液压式的等形式。

1.5 升降横移式立体车库简介

升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层。驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库［1］。

1.5.1 升降横移式立体车库的特点

升降横移式停车设备是通过机械电机带动链条( 或钢丝绳) 或液压驱动车台板升降和横移来实现存取车，其特点有:

（1）节约占地面积，充分利用空间。一般来说，升降横移立体停车库的占地面积约为平面停车场的1/2-1/25，空间利用率比建筑自走式停车库提高了75%。

（2）相对造价比较低。升降横移式立体停车库每个泊位约需1.5 万元，而建筑