鋼結構機械式立體停車庫抗震性能分析

潘佳偉　辛友萌

摘要：機械式立體停車庫能夠對現代城市發展中存在的停車難的問題進行有效緩解，其本身采用的多是非常規框架式鋼結構，沒有設置相應的樓板，也缺乏標準化規范化的設計要求。從保證鋼結構機械式立體停車庫性能發揮的角度，在進行規劃設計的過程中，需要加強對其抗震性能的研究。

關鍵詞：鋼結構;機械式立體停車庫;抗震性能

前言：社會經濟飛速發展背景下，人們的生活水平得到了顯著提升，汽車的保有量也在不斷增長，但是對于絕大部分城市而言，停車難的問題始終存在，尤其是在寸土寸金的城市繁華區域，想要建立起大面積的停車場幾乎不可能，也嚴重影響了城市的進一步發展。機械式立體停車庫的出現，實現了對于有限空間的高效利用，也在一定程度上緩解了城市的停車壓力，值得進行推廣。

1鋼結構機械式立體停車庫概述

鋼結構機械式立體停車庫包括了鋼結構、機械式以及立體化三個方面的內容，首先，停車庫建設中采用的多是鋼框架結構，穩定性和安全性強，具備綠色環保的特點，而且對比鋼筋混凝土結構的質量更輕，施工周期更短，配合裝配式施工方案，能夠最大限度地減輕對于周邊環境的影響;其次，機械式指的是車輛的停放和存取全部由機械設備負責，精準度更高，可以實現對于空間的高效利用;然后立體化指通過立體的方式來對車輛進行存放，同樣的一片區域，傳統停車位只能停放一輛車，立體化停車庫可以停放復數的車輛，具體數量受車庫高度的影響。

對比常規的鋼框架結構，鋼結構機械式立體停車庫最大的區別，在于其沒有樓板的束縛。普通鋼框架結構因為功能層面的要求，需要設置混凝土現澆樓板或者鋼結構樓板，其對于結構存在十分明顯的約束作用。鋼結構機械式立體停車庫從方便車輛存取的角度，一般都會設置能夠和承重構件分離的載車板，不會受到固定樓板的束縛。這樣的結構形式能夠極大減輕結構自重，但是也會導致其豎向抗側力構件在水平面的約束減小，一旦受到水平地震荷載的作用，結構很容易出現扭轉位移，影響其使用的安全性。基于此，加強對于鋼結構機械式立體停車庫抗震性能的研究非常必要。

2鋼結構機械式立體停車庫抗震性能

某城市鋼結構機械式立體停車庫位于城市中心商業區域，占地面積接近5000㎡，規劃車位200個，采用了鋼框架結構，主體部分的柱網尺寸有兩種，分別是6.1m×7.3m和6.6m×7.3m，單柱荷載標準組合值為5000kN。上部結構的尺寸如表1所示。

2.1水平支撐對抗震性能的影響

對于平面及豎向不規則的特殊結構類型，受樓板不連續、豎向剛度以及結構質量突變等因素的影響，結構的高階振動影響比較突出，容易引發異常情況。基于此，在對不規則特殊鋼結構進行研究時，需要選擇多組地震波開展相應的時程補充分析，提升結構抗震性能評估結果的準確性。

在輸入同一地震波的情況下，有水平支撐的結構模型計算出的基底剪力值超過了無水平支撐結構模型的數值，換言之，水平支撐的存在可以提升模型的剛度。而依照相應的地震反應譜可知，在周期相同時，有水平支撐的模型在地震剪力方面，大于無水平支撐模型。另外，在輸入的地震波相同時，有水平支撐模型計算出的最小剪重比要超過無水平支撐模型的相關數值，而對照有關規范可知，剪重比不能小于3.2%，無水平支撐模型在結構剛度方面小于這個數值，表明結構中存在有比較明顯的薄弱區域，必須進行調整。通過增加水平支撐的方式，可以提高剪重比的數值，也非常直觀的說明了增加水平支撐能夠改善鋼結構機械式立體停車庫的剪重比指標。對比有水平支撐和無水平支撐模型的計算結果，在輸入同一條地震波的情況下，有水平支撐的模型計算出的層間位移角相對較小，而在去掉水平支撐的情況下，模型的樓層側向剛度下降，層間位移角增大，這也表明水平支撐能夠為鋼結構機械式立體停車庫提供一定的側向剛度，有效改善其層間位移角參數。

2.2屋蓋對抗震性能的影響

對比有屋蓋和無屋蓋兩個模型的計算結果，在輸入同一條地震波的情況下，有屋蓋模型計算得到的基底剪力值超過了無屋蓋模型，也就是說，增加屋蓋會使得模型本身的質量增大，受到的地震力也會增加，在層間剪力參數上大于無屋蓋停車庫結構。同樣，有屋蓋模型計算出的最小剪重比小于無屋蓋模型，對照有關規范可知，剪重比不能小于3.2%，否則表明結構剛度相對于水平地震剪力偏小，存在明顯的薄弱區域。屋蓋的增加，會使得結構最小剪重比降低，超出規范允許的數值，表明屋蓋的增加會對立體式停車庫結構的剪重比指標帶來一定負擔。在輸入同一條地震波的情況下，有屋蓋模型的層間位移角大于無屋蓋模型，在去掉屋蓋的情況下，結構質量降低，地震剪力較小，層間位移角也相對較小。

3結語

結合上述分析，可以得到如下結論：

（1）在鋼結構機械式立體停車庫中，設置水平支撐可以使得其層間剪力和最小剪重比增大，使層間位移角減小。因此，在立體停車庫設計中，應該增加相應的水平支撐來提高結構整體的抗震性能，不過也需要注意其所帶來的自重增加問題，對水平支撐進行優化。

（2）在鋼結構機械式立體停車庫中，設置屋蓋會使得結構層間剪力和層間位移角增大，最小剪重比減小，提升結構頂部的剛性。總體而言，屋蓋的設置并不利于停車庫抗震性能的提高。不過一般來講，鋼結構機械式立體停車庫的頂層為設備中，從功能角度分析十分必要，因此在設計環節，應該對屋蓋設計進行優化，如采用輕質屋蓋等，保證結構具備良好的抗震性能。

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作者簡介：潘佳偉（1995.05.23-）男，漢，浙江，本科，研究方向：機械車庫的耐久性