雪載荷作用下無避讓立體車庫穩定性研究

河南工業大學機電工程學院 王維豪 吳立輝 武少潔 劉楠嶓

雪載荷作用下無避讓立體車庫穩定性研究

河南工業大學機電工程學院 王維豪 吳立輝 武少潔 劉楠嶓

汽車數量的增長在給人們出行帶來便利的同時也隨之而來的增加了靜態交通問題，立體車庫便應運而生。為了適應更加廣闊的市場，無避讓立體車庫的抗雪能力是必須解決的關鍵問題。本文主要對一種上下層無需避讓的立體車庫，下文稱無避讓立體車庫，在雪載荷的工況下進行穩定性研究。

無避讓立體車庫；有限元分析；抗雪穩定性

0 引言

機械式立體停車庫在我國僅有二三十年的發展歷程［1，2］，穩定性的研究由來已久，在機械研究領域機械構件穩定性的研究成果較為豐碩。然而，在立體車庫這個新興的研究領域，關于部件穩定性以及整體穩定性的研究則相對較少，本文主要對武少潔設計的無避讓立體車庫雪載荷穩定性進行研究。

1 雪載荷的選取

取不同地區，對其雪載荷作用下的無避讓立體車庫的穩定性進行研究。文獻［3］中對雪載荷標準值及基本雪壓的計算公式規定如下：

參閱文獻［3］中表E.5給出的全國各城市的基本雪壓值，沿海地區的降雪小于0.25KN/m2；東北北部和新疆北部的降雪量較大；其它地區的降雪基本在0.3KN/m2以下。從大面積考慮，可將0.3KN/ m2作為第Ⅰ級荷載，另外對于表E.5顯示的較大雪載荷，可進一步細分為第Ⅱ級0.5KN/m2，第Ⅲ級0.8KN/m2、第Ⅳ級1.0KN/m2、第Ⅴ級1.5KN/m2。將不同的雪載荷值作用于無避讓立體車庫，從而分析無避讓立體車庫在雪載荷作用下的穩定性情況。

2 雪載荷作用下實驗工況選取

首先，針對無雪即雪載荷為0KN/m2時的工況下進行研究，另外針對有雪時的工況下，假設雪載荷均勻分布在汽車上頂面，對于少量落到載車板上的雪可以進行忽略。雪載荷作用示意圖如圖1所示，綜合以上分析得出實驗所取工況如下表1所示：

表1 各種雪載荷工況選取

圖1 雪載荷作用示意圖

3 雪載荷作用下的實驗結果

圖2給出了無避讓立體車庫在雪載荷作用下的前后變形對比圖，從該對比圖中可以清楚的看出，無避讓立體車庫在汽車和雪載荷共同作用下具有向下變形。

圖2 雪載荷作用下的前后變形對比圖

工況一條件下，變形量最大的點的位移為3.005mm，無避讓立體車庫將結構整體位移的最大位移量為1/300的狀態定為“使用極限工作狀態”，本設備總高為3925mm，“使用極限工作狀態”的最大位移量為3925/300=13.083mm，工況一條件下的位移量3.005＜13.083mm，無避讓立體車庫滿足正常使用的要求，即武少潔所設計的立體車庫在工況一的條件下具有穩定性。

將工況一到工況七所列載荷加載結果匯總至表2，表中包含無避讓立體車庫整體U Magnitude值，S，Max，Principal值。

表2 各種雪載荷工況下的實驗結果

無避讓立體車庫尚未因達到臨界載荷而失去穩定性。表中值較之于本文所定義的“使用極限工作狀態”的位移值3925/300=13.083mm還有一定的裕量，所以本文所設計的無避讓立體車庫在全國范圍內各個地區降雪量情況下均可滿足穩定性的要求［4，5］。

4 結語

本文針對無避讓立體車庫雪載穩定性問題進行了研究，建立了相應的仿真模型，并且對不同雪載狀況下進行了穩定性分析，分析結果表明無避讓立體車庫在全國范圍內各個地區降雪量情況下均可滿足穩定性的要求。

［1］中國重型機械工業協會停車設備管理委員會.機械式立體停車庫［M］.北京：海洋出版社，2001，9.

［2］錢惠君，徐衛國.升降橫移停車設備的選型［J］.中國電梯，2004（23）：53-56.

［3］GB 50009-2012建筑結構荷載規范［S］.

［5］王新忠，馬興超，孫菲.雪載荷工況下連棟塑料溫室結構穩定性的研究［J］.農機化研究，2011，12：40-42+50.

［4］馬興超.雪載荷工況下圓拱形連棟塑料溫室的結構分析與試驗研究［D］.江蘇大學，2011.10.7666/d.y1894936.