車庫的總體結(jié)構(gòu)參數(shù)與計(jì)算

1、無避讓定軌道立體車庫的結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算1、本車庫的適用車型本車庫是針對(duì)目前國(guó)內(nèi)普遍使用的轎車和家庭乘用車而研發(fā)的，適合在樓前、屋后、地下室的零星場(chǎng)地上建造，例如超市、商場(chǎng)、機(jī)關(guān)、大型酒店、企事業(yè)單位、居民小區(qū)等停車位不 足的場(chǎng)所。本車庫設(shè)計(jì)容許停車的車輛最大外形尺寸長(zhǎng)X寬X高為5000mm X 2000mm X 1800mm，容許最大重量不超過 2000kg，車庫的總體規(guī)格尺寸長(zhǎng) X寬X高為5800mm X 2700mm X 4640mm 分兩層，下層咼度為 2000mm。一、車庫鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)是整個(gè)車庫的支撐部分。目前立體車庫多采用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)可靠性高、制造簡(jiǎn)便、施工工期短

2、等優(yōu)點(diǎn)，車庫整體采用鋼結(jié)構(gòu)建造。 在設(shè)計(jì)中，首先要保證車庫 有足夠的安全性，即使系統(tǒng)有足夠的剛度與強(qiáng)度 ，同時(shí)考慮車庫建造的經(jīng)濟(jì)性，需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)部 分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。車庫是一個(gè)受力比較復(fù)雜的系統(tǒng) ，針對(duì)車庫規(guī)模的不同，可以對(duì)其受力情況 做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。本文所設(shè)計(jì)為一小型車庫，所以在設(shè)計(jì)過程中，在不影響其安全性的前提下對(duì)其受力情況與模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。載車板強(qiáng)度、剛度計(jì)算其三維立體圖為先對(duì)載車板受力模型簡(jiǎn)化得下圖:上載車板受力簡(jiǎn)化圖載車板是用普通碳素鋼Q235,其比例極限b p 200MPa,彈性模量E 200Gpa,屈服應(yīng)力c s235MPa強(qiáng)度極限c b 380MPa圖中力F1、F2是汽車本身的

3、重量通過輪胎對(duì)載車板施加的力，力Fa、Fc是圓柱滾子對(duì)載車板的支撐力，力 Fb是轉(zhuǎn)盤對(duì)載車板的支撐力。對(duì)載車板建立剪力、彎矩方程：又平衡方程刀MA =0、刀MB=0、刀MC=0得到A、B與C端的支反力分別為：Fa = 1500 X F1/1600=15F 1/16Fbi =100 X F1/1600=F1/16FB2 = 100X F2/1600=F2/16Fb = F By1 + F By2 = ( F1+F2) /16FC=1500 X F2/1600=15F2/16取D處截面，作用有載荷 F1,故應(yīng)按梁段AD與DB分段建立剪力、彎矩方程。對(duì)于AD段，選A點(diǎn)位原點(diǎn)，并用坐標(biāo) X1表示橫截面

4、位置，則該梁段的剪力與彎矩方程分別Fsi = Fa =15Fi/16Mi = F AXi=15FiXi/16對(duì)于DB段，為計(jì)算簡(jiǎn)單選 彎方程分別為FMB點(diǎn)位原點(diǎn)，并用坐標(biāo)X2表示橫截面的位置，則該梁段的剪力與S2 = -F b=- （ Fi+ F 2）/16i = F b Xi=（ Fi+ F2）X2/I6同理，對(duì)BC段進(jìn)行的計(jì)算可得 BE段的剪力與彎矩方程分別為S3 = F B =（ Fi+ F2）/16M對(duì)于EC段，為計(jì)算簡(jiǎn)單選 彎方程分別為i = F b X2=（ Fi+ F2）X2/I6C點(diǎn)位原點(diǎn)，并用坐標(biāo)Xi表示橫截面的位置，則該梁段的剪力與M畫出剪力、彎矩圖得:i = F c Xi

5、=15F2Xi/16Fs4 = F C =15F2/16M/（N + ui）上載車板彎矩圖則，在每個(gè)載車板上模擬汽車前后車輪位置，按照汽車重量6:4的比例均勻放置集中載荷。由于本車庫設(shè)計(jì)的汽車重量最大容許值為2000kg，取重力加速度g=9.8m/sA2，則得：Fi=1/2 X 2000X 9.8 X 6/（6+4）=5880NF2=1/2 X 2000X 9.8 X 4/（6+4）=3920N所以，F(xiàn)i> F2則，可知橫截面 D出的彎矩最大，其值為Mnax= FaXi=15Fi/160=15 X 5880- 160=551.25 N-mAD段的剪力最大，其值為Fs,max=15Fi/1

6、6=15 X 5880- 16=5512.5N預(yù)先取上載車板的鋼板厚度為h=10mm則對(duì)其強(qiáng)度，剛度進(jìn)行校核：載車板的最大彎曲正應(yīng)力為d max= Mmax/WzWz=bh2/6（載車板厚度 h=10mm b=1200mm）得：d max=Pa 27.56MPa安全因素 n 1= d s/ d max=235- 27.56=8.53載車板的最大彎曲切應(yīng)力為t max=3Fs,max/2bh=3 X 5512.5 +（ 2 X 1.2 X 0.01 ） =689065.5Pa 0.69MPa安全因素 n2= d s/ d max=235 0.69=340.6由安全因數(shù)nt、n2可知：該載車板厚度

7、符合強(qiáng)度要求由于Q235鋼的密度為q=7.85g/cm 3,則可得載車板的質(zhì)量為：m=vq=240X 1 X 530 X 7.85=998520g=998.52kg 1000kg則可取上載車板（包括第一載車架、第二載車架和載車板）總重量為M總=1700kg車庫架的尺寸確定、強(qiáng)度計(jì)算及校核車庫架三維立體圖如下：簡(jiǎn)化其受力可得如下受力模型:首先對(duì)車庫架上的第一水平滑道和圓弧形滑道進(jìn)行受力分析,由圖可得出第一水平滑道的梁的約束類型為左端固定約束，右端簡(jiǎn)支約束，該類型梁的主要特點(diǎn)為：左端支反力 FA=5ql/8，右端支反力 FB=3ql/8 ;最大剪力 Fs A=-FA=-5ql/8、Fs B=FB=

8、3ql/8 ;最 大彎矩在梁的 x=3l/8 時(shí)界面處 Mmax=9q2/128。第一水平滑道選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼45號(hào)鋼，其屈服應(yīng)力b s 355MPa強(qiáng)度極限c b 600MPa則支反力最大值為FA=5ql/8q= ( M總/4 + 3M車/10)g/l=(1700- 4+ 3X 2000- 10) X 9.8 - 3150=3.19 N/mml=3150mm得FA=5X 3.19 X 3150 - 8 =6280N其剪力圖為：由最大剪力Fs A=-FA=-5ql/8可知：第一水平滑道受到的最大的剪力為Fs max=-6280N其彎矩圖為SiliL2&LLLJ丄亠FR第一水平滑道及圓弧形

9、滑道彎矩圖第一水平滑道由最大彎矩在梁的 x=5l/8 時(shí)界面處 Mmax=9q2/128。得：Mmax=9< 3.19 X 31502- 128=2225585.7 N?mm=2225.6 N-m對(duì)第一水平滑道進(jìn)行強(qiáng)度校核所以截取其三維要進(jìn)行強(qiáng)度校核，首先必須知道第一水平滑道的橫截面形狀和橫截面面積, 圖，并話出其橫截面形狀圖和橫截面簡(jiǎn)化圖，得：第一水平滑道三維截圖第一水平滑道橫截面圖第一水平滑道橫截面簡(jiǎn)化圖則預(yù)先取第一水平滑道橫截面的尺寸長(zhǎng)、寬分別為b=100mm h=80mm所以第一水平滑道的抗彎截面系數(shù)為22-43W=bh/6=0.1 X 0.08 - 6=1.07 X 10 m于

10、是，最大彎曲正應(yīng)力即為-4d max= Mmax/ Wz=2225.6 -( 1.07 X 10 ) =20800000 Pa 20.8 MPa 由第一水平滑道的屈服應(yīng)力cs-355MPa可得其使用完全系數(shù)n為n= d s/ c max=355 十 20.8=17.1所以安全系數(shù)n > 1。以上的計(jì)算過程是沒有包括第一水平滑道自身的重量的，所以有必要加上第一水平滑道的自重，在校核一次。二次校核過程如下3 2 2第一水平滑道所用的45號(hào)鋼的密度p =7.85g/cm ,其橫截面面積 A=100X 80=8000mm=80cm ;則第一水平滑道自身重量為M=p V=p AL=7.85 X 8

11、0X 315=197820g=197.82kg所以第一水平滑道自身受到的重力為F=Mg=197.82X 9.8=1938.636 N重力相當(dāng)于在該滑道加上同等大小的等效均勻載荷，所以等效均勻載荷 q 等效=F/I=1938.636 - 3150=0.61544 N/mm 0.62 N/mm所以實(shí)際最大彎矩M=9( q 等效+q) 12/128=9 X (3.19+0.62) X 31502- 128=2658144.7 N?mr 2658 N?m于是，實(shí)際的最大彎曲正應(yīng)力為_4d = M/ Wz=2658 -( 1.07 X 10 ) =24841121.5 Pa 24.8MPa所以，實(shí)際的安

12、全系數(shù)為n=d s/ d =355- 24.8=14.3 > 1從而可知第一水平滑道尺寸及使用材料符合設(shè)計(jì)要求且完全系數(shù)較高，可在之后進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以節(jié)省材料的使用從而節(jié)省立體車庫的制造成本。圓弧形滑道的尺寸確定、強(qiáng)度計(jì)算及校核有第一水平滑道的受力分析可知，圓弧形滑道最高點(diǎn)B受到垂直向下的力 F的大小為F=3 ( Fb+M0 /8=3 X (3.19 X 3150+1938.636) - 8=4495.2 N對(duì)圓弧形滑道進(jìn)行受力分析Fn圓弧形滑道受力分析則由圖中可以看出，圓弧形滑道的剪力、彎矩與軸力方程分別為Fs=Fcos aM=FRsi naFn=-Fsin a根據(jù)上述方程，即可畫

13、出圓弧形滑道的內(nèi)力圖，例如其彎矩圖如下由圖可知圓弧形滑道的彎矩最大值為Mmax=FR(F=4495.2N R=2000mm=2m)即 Mmax=4495.2X 2=8990.4 N?m對(duì)圓弧形滑道進(jìn)行進(jìn)行強(qiáng)度校核要進(jìn)行強(qiáng)度校核，首先必須知道第一水平滑道的橫截面形狀和橫截面面積，所以簡(jiǎn)化其橫截面形狀得圓弧形滑道橫截面形狀有第一水平滑道可知B=100mm H=80mm現(xiàn)a=40mm d=40mn則該橫截面面積為A=BH-(B-a)(H-d)所以 A=0.0056 m2圓弧形滑道同樣選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼45號(hào)鋼，所以其屈服應(yīng)力b s- 355MPa強(qiáng)度極限b b-600MPa。由于該截面不是規(guī)則的圖形，則

14、必須先算出其抗彎截面系數(shù)WZ,而W=lz/y (y為橫截面上離中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn)的距離) 。則可知l Z=(Be13+bh3+ae23)/3其中，22e1=(Ah 2+bd2)/2(aH+bd)代入數(shù)據(jù)算得：e1=31mm-6I z=2.561 X 10而 y=e2=80-3仁49mm=0.049m 所以，-6-5VZ=2.561 X 10 - 0.049=5.2 X 10所以，圓弧形滑道的最大彎曲正應(yīng)力為b = Mmax / Wz=8990.4 -( 5.2 X 10-5) =172892307.7 Pa - 172.9 MPa則，圓弧形滑道的安全系數(shù)為n=b s/ b =355- 172.9=2.05即n> 1，因此圓弧形滑道的尺寸及使用材料符合設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。立體車庫左端兩根立柱的尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核車庫左端的立柱采用熱軋H型鋼制造，因?yàn)镠型鋼是一種新型經(jīng)濟(jì)建筑用鋼。H型鋼截面形狀經(jīng)濟(jì)合理