自动化立体车库设计 论文 - secret - 图文(4)

2.1.2 立体车库钢结构设计

在升降横移式立体车库中其主要结构是钢结构，有两部分：主体框架部分和载车板部分。主体框架部分的钢结构比较复杂，运用了“H”型钢、角钢、槽钢等数种型钢形式，就其连接形式而言比较单一，即焊接和螺栓连接两种形式。载车板部分的钢结构比较简单，其框架部分为数段矩形方钢对焊而成，其它辅助结构则以角焊代之。焊接和螺栓连接是车库钢结构部分的两种主要的连接方式，其连接方式的质量优劣将直接影响车库整体结构性能的优良与否，所以在车库的设计和建造中具有很重要的位置。立体车库在连接过程中主要运用对焊、角焊和螺栓连接。

一、焊缝连接要求

1.焊缝金属宜于基本金属相适应，当不同强度的钢材连接时，可采用与低强

度钢材相适应的焊接材料。

2.在设计中，不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，

同时，焊缝的布置应尽可能对称于构件的重心。

3.对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊

接接头的基本形式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》的要求选用。

4.在对接焊缝的拼接处，当焊接的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别

在宽度方向或厚度方向，从一侧或两侧做成坡度不大于1/4的斜角，当厚度不同时，焊缝坡口形式应根据较薄焊件厚度选定基本形式与尺寸。

5.当采用不焊透的对接焊缝时，应在设计图中注明坡口的形式和尺寸，其有

h效厚度e不得小于1.5t，t为坡口所在焊件的较大厚度。在承受动力载荷

的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。

6.角焊缝两焊脚边的夹角a一般为90度(直角角焊缝)。夹角a>120度或a<60度的

斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。

7.角焊缝的尺寸应符合下列要求：

（1）角焊缝的焊角尺寸h不得小于1.5t，t为较厚焊件厚度。但对自动焊，

最小焊角尺寸可减小1mm;对于T形连接的单面角焊缝，应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊角尺寸应与焊件尺寸相同。

（2）角焊缝的焊角尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍(钢管结构除外)。但

h?t板件(厚度为t)边缘的角焊缝最大焊角尺寸，当t?6mm时，f;当

t>6mm时，

hf?t?(1~2)mm。圆孔或槽孔内的焊缝焊角尺寸不宜大

于圆孔直径或槽孔短径的1/3。

（3）角焊缝的两焊角尺寸一般为相等，当焊件的厚度相差较大，且焊脚

尺寸不能符合上列要求时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边以及与较厚焊件接触的焊脚边应分别符合上列要求。

（4）侧面脚焊缝或正面脚焊缝的计算长度不得小于

8hf和4mm。

（5）侧面脚焊缝的计算长度不宜大于60h(承受静力荷载或间接承受动力

载荷时)或40h(承受动力载荷时);当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。

8.在直接承受动力载荷的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚 尺寸的比例：对正面脚焊缝宜为1：1.5(长边顺应力方向);对侧面脚焊缝

应为1：1。

9.在次要构件或次要焊件连接中，可采用断续焊接。断续焊接之间的净距，不应大于巧t(对受压焊件)或30t(对受拉构件)，t为较薄焊件厚度。

2h 10·当角焊缝的端部在构件转角处作长度为f的绕脚焊时，转角处必须连

续施焊。

二、螺栓连接要求

在立体车库的钢结构中，主立柱与横移导轨“H”型钢的连接是整体结构中的主连接，高强度螺栓连接则是主连接中常用的连接形式。高强度螺栓连接按其受力的性能可分为：摩擦型和承压型。

摩擦型高强度螺栓连接—摩擦型高强度螺栓连接完全依靠被连接的构件间的摩擦阻力来传力，完全不靠孔壁承压和栓杆受剪。摩擦阻力的大小决定于作用在构件摩擦面上的压力(螺栓的预紧力)，同时也与被连接构件的材料及表面处理情况有关。施工时不得在摩擦面上误涂丹红、油漆、淋雨、受潮等。

承压型高强度螺栓连接—靠孔壁承压和栓杆受剪，与普通的螺栓相似，其连接多为螺纹连接和绞制孔用螺栓连接。对于同时承受剪力和螺栓杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下式要求：

?NV??Nb?V??Nt???????Nb???t?22?1

NchNV?1.2 其中

NN式中v，t——每个承受型高强度螺栓所受的剪力和拉力；

bbbN,N,Nvtc ——每个承压型高强度螺栓的受剪、受拉、承压承载力设计值。

立体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载车板重力，提升系统起制动所产生的惯性力，驱动装置的重力，顶部梁架受

滑轮组、轿箱和配重的重力，整体结构所受的风力、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，它们均以集中或分布方式作用。

由于该立体车库为三层三列式，属于低层钢结构建筑。因此，我们对该车库模型进行受力分析时作如下假设：

1、车库单独建立，不与其它建筑物相连接，属于最常见状况; 2、不计由于结构阴面与阳面温差引起的热应力; 3、整体结构无初始变形和缺陷;

4、在静态环境里，地震载荷与风载荷作用忽略不计。

三、立体车库钢结构分析校核

在车库钢结构设计中，包括轴心受力构件、梁、拉弯和压弯构件的设计。进行轴心受力构件设计时，轴心受拉构件应满足强度和刚度要求，轴心受压构件除应满足强度、刚度要求外，还应满足整体稳定和局部稳定要求。

在梁的设计中，梁的刚度和强度对截面设计起控制作用，因此应先进行这二者的计算。由于车库系统对于系统的安全要求特别高，所以还应对其整体稳定进行计算，此外，梁的接点处均应采取构造措施，以防止其端截面发生扭转。在进行梁的截面设计时，考虑强度，腹板宜既高又薄，考虑整体稳定，翼缘宜既宽又薄，所以在荷载作用下，受压翼缘与腹板有可能发生波形屈曲，即梁发生局部失稳。发生局部失稳后，梁的部分区域退出工作，将使梁的有效截面积减小，强度承载力和整体稳定性降低，这时可以采取增大板厚度或设置加强肋等措施。对于压变构件，需要进行强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性计算。

对于拉弯构件，一般只需要进行强度和刚度计算。在对立体车库钢结构骨架的分析中，我们先从单根梁的受力进行分析，适当简化力学模型，在正确分析各

梁的约束和受力的基础上，先对各梁和立柱的刚度和强度进行分析，找出系统薄弱处所在，然后在整体分析之中给予特别关注。

图 2.2 立体车库简化模型

立体车库钢结构骨架由立柱、横梁、纵梁和支承动力及附属装置的上、下支承梁等组成，其立柱通过螺栓与基础相连，其余钢梁靠焊接或者螺栓相互连接。立柱主要承受压力和其他因素造成的扭矩，即压应力和部分剪应力；前后两个面的纵梁主要承受拉伸和弯矩造成的拉应力和弯曲应力;侧面的横梁承受较小的拉应力和剪应力。为了减小振动和提高稳定性，各部分都必须保证足够的强度和刚度。

机械传动系统安装在钢结构骨架上，由传动部件和张紧装置组成。停车托架与传动链条相连，驱动装置和机械传动系统驱动托架循环运行，实现车辆的存取和停放。

设计时采用Q235碳素钢，其屈服极限为235Mpa，抗拉强度为375-500Mpa。整体车库钢结构许用位移为10mm。

本车库所限车型为小型车和中型车，最大容车重为2000kg，载车板重约700kg，所以每个车位所承受的最大重量为2000+700=2700kg，在每个载车板上模拟汽车前后车轮位置，按照额定载荷6：4的比例均匀放置集中载荷。

1、支撑柱受力分析

钢结构的支撑住是由H型钢制成，前面有两根立柱均匀分布，后面有两根立柱，均匀分布。由于每一个立柱承受的力都是均布载荷，所以可以简化为一个集中载荷附加一个弯矩。在各种受力的工况中，立柱均为受力杆，在竖直方向上，车库骨架承受的力作用到地基，不足以引起立柱的压溃变形，所以可以暂时忽略

不计，主要分析在两个弯矩作用下立柱的最大偏移位移量。立柱的弯矩

Me1与

Me2由作用的均布载荷决定，因此支撑住的最大偏移发生在最大受力状态下，即为车库满载时。

前立柱为三根，后立柱为三根，当车库空载时，

311P前总???7000?5?N?13125N222

PP每一根前立柱所受载荷前总总大于后立柱所受载荷后总，因此我们重点分析前

支撑住受力情况。图2.3所示为前立柱的力学结构简图。

图 2.3 前支撑住的力学分析图

MM 己知A点为全约束，施加在B点的弯矩e1，，施加在C点的弯矩e2，

4l?AB?2.6m,l?BC?2.4m,l?CD?0.5m,E?2.1Gpa,I?10300cm123X且

113Me1??(7000?2??20000?2?)?0.054?558Nm325 113Me2??(7000?3??20000?3?)?0.054?837Nm325

根据下列公式进行分析

Mex2y?,其中0?x?l,2EI挠曲方程为：

MelEI， 端截面转角：

Mel2yB?2EI， 最大挠度：

Ml558?2.6?3?B?e1l??0.0670667?10m,11?8EI2.1?10?10300?10

??

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