雪載荷作用下無避讓立體車庫(kù)穩(wěn)定性研究

河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)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(kù)穩(wěn)定性研究

河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 王維豪 吳立輝 武少潔 劉楠嶓

汽車數(shù)量的增長(zhǎng)在給人們出行帶來便利的同時(shí)也隨之而來的增加了靜態(tài)交通問題，立體車庫(kù)便應(yīng)運(yùn)而生。為了適應(yīng)更加廣闊的市場(chǎng)，無避讓立體車庫(kù)的抗雪能力是必須解決的關(guān)鍵問題。本文主要對(duì)一種上下層無需避讓的立體車庫(kù)，下文稱無避讓立體車庫(kù)，在雪載荷的工況下進(jìn)行穩(wěn)定性研究。

無避讓立體車庫(kù)；有限元分析；抗雪穩(wěn)定性

0 引言

機(jī)械式立體停車庫(kù)在我國(guó)僅有二三十年的發(fā)展歷程［1，2］，穩(wěn)定性的研究由來已久，在機(jī)械研究領(lǐng)域機(jī)械構(gòu)件穩(wěn)定性的研究成果較為豐碩。然而，在立體車庫(kù)這個(gè)新興的研究領(lǐng)域，關(guān)于部件穩(wěn)定性以及整體穩(wěn)定性的研究則相對(duì)較少，本文主要對(duì)武少潔設(shè)計(jì)的無避讓立體車庫(kù)雪載荷穩(wěn)定性進(jìn)行研究。

1 雪載荷的選取

取不同地區(qū)，對(duì)其雪載荷作用下的無避讓立體車庫(kù)的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。文獻(xiàn)［3］中對(duì)雪載荷標(biāo)準(zhǔn)值及基本雪壓的計(jì)算公式規(guī)定如下：

參閱文獻(xiàn)［3］中表E.5給出的全國(guó)各城市的基本雪壓值，沿海地區(qū)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(qū)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(jí)荷載，另外對(duì)于表E.5顯示的較大雪載荷，可進(jìn)一步細(xì)分為第Ⅱ級(jí)0.5KN/m2，第Ⅲ級(jí)0.8KN/m2、第Ⅳ級(jí)1.0KN/m2、第Ⅴ級(jí)1.5KN/m2。將不同的雪載荷值作用于無避讓立體車庫(kù)，從而分析無避讓立體車庫(kù)在雪載荷作用下的穩(wěn)定性情況。

2 雪載荷作用下實(shí)驗(yàn)工況選取

首先，針對(duì)無雪即雪載荷為0KN/m2時(shí)的工況下進(jìn)行研究，另外針對(duì)有雪時(shí)的工況下，假設(shè)雪載荷均勻分布在汽車上頂面，對(duì)于少量落到載車板上的雪可以進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2給出了無避讓立體車庫(kù)在雪載荷作用下的前后變形對(duì)比圖，從該對(duì)比圖中可以清楚的看出，無避讓立體車庫(kù)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(duì)比圖

工況一條件下，變形量最大的點(diǎn)的位移為3.005mm，無避讓立體車庫(kù)將結(jié)構(gòu)整體位移的最大位移量為1/300的狀態(tài)定為“使用極限工作狀態(tài)”，本設(shè)備總高為3925mm，“使用極限工作狀態(tài)”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(kù)滿足正常使用的要求，即武少潔所設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)在工況一的條件下具有穩(wěn)定性。

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

表2 各種雪載荷工況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

無避讓立體車庫(kù)尚未因達(dá)到臨界載荷而失去穩(wěn)定性。表中值較之于本文所定義的“使用極限工作狀態(tài)”的位移值3925/300=13.083mm還有一定的裕量，所以本文所設(shè)計(jì)的無避讓立體車庫(kù)在全國(guó)范圍內(nèi)各個(gè)地區(qū)降雪量情況下均可滿足穩(wěn)定性的要求［4，5］。

4 結(jié)語

本文針對(duì)無避讓立體車庫(kù)雪載穩(wěn)定性問題進(jìn)行了研究，建立了相應(yīng)的仿真模型，并且對(duì)不同雪載狀況下進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，分析結(jié)果表明無避讓立體車庫(kù)在全國(guó)范圍內(nèi)各個(gè)地區(qū)降雪量情況下均可滿足穩(wěn)定性的要求。

［1］中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)停車設(shè)備管理委員會(huì).機(jī)械式立體停車庫(kù)［M］.北京：海洋出版社，2001，9.

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

［3］GB 50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.

［5］王新忠，馬興超，孫菲.雪載荷工況下連棟塑料溫室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究［J］.農(nóng)機(jī)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(jié)構(gòu)分析與試驗(yàn)研究［D］.江蘇大學(xué)，2011.10.7666/d.y1894936.