电梯车库（共3篇）
电梯车库 篇1
1 概述
减少交通工具的尾气排放量已经成为现阶段社会各界为维护绿色环保而提出的主题之一, 使用自行车作为主要的出行交通工具已被人们所接受[1]。然而自行车使用量的激增却给市政管理等方面提出了更高要求, 如果停放空间狭小, 自行车外表易被破坏;乱停乱放自行车, 则会影响市容市貌;自行车车道与人行道之间相互重叠, 则会阻碍交通;自行车停放处无人看护时, 则被盗窃频率较高[2]。 自行车停放所引发的一系列问题越来越受到关注。 由此促使人们相继开发了一系列能够保证自行车在停放时比较安全、稳定以及可以充分利用空间等多种功能的自行车停放装置。
2 自行车车库现状
自行车停车架是目前普遍使用的自行车停放装置, 该装置使用普通金属制成形状各异的栏杆, 利用车锁将自行车锁在栏杆上, 有的则利用两杆间的空隙夹持自行车车轮来保证停车的稳定性。 此类自行车停放装置安装较简便、制造成本低, 可根据实际情况摆放, 适合于自行车停放面积充足、停放时间短的场合, 如街道或小区等[3]。 因车架之间间隙小, 当自行车存入的数量比较多时, 易造成自行车之间相互阻碍和摩擦等后果, 以上装置均为露天式, 易受气候等外部环境的影响, 不能对自行车起到有效的保护作用。 为弥补以上缺陷, 设计出了自行车停车棚。 该停车棚是一种建立在固定区域上半密闭或密闭的遮蔽棚, 在棚内安装自行车停放架。其特点是结构简单、成本较低, 可以有效避免自行车受外界因素的影响、减少自行车乱停乱放行为的发生并可以保证自行车停放的稳定性[4]。 但这种停车棚占地面积较大, 棚顶容易损坏, 需要经常维护, 遮阳、防风、挡雨效果不好。 以上自行车停放装置如图1 所示, 其中 (a) 为曲线型停车架, (b) 为自行车停车棚。
3 自行车立体车库设计
随着机械电子技术的发展、人们生活质量的提高, 全自动、方便快捷、存储量大的新型自行车停放装置也逐步受到重视。 未来城市的自行车停放装置将向自动化、智能化、立体化, 以及海量存储、存取快捷、美观防盗等多功能方向发展[5]。
自动存取多层回转立体车库的基本结构参数如下: 自行车每层排列为环形阵列; 每层存放18辆;每层间距1.5m;车库总高度12 层, 总长18m。 立体车库效果图如图2 所示。
这是一种建设在街道地面以下深度大约18m的全自动化的自行车存放系统, 可以容纳216 辆二轮自行车。 该车库只有入口部分露出地面, 地下部分为圆柱形结构, 其直径可达10m, 自行车停放架沿着圆柱形结构一层层搭建起来。 整个圆柱形构架的中心空余部分用于安装车库的核心部分———机械手、升降电梯、机械手行走装置以及控制电路等, 以保证机械手臂进行自行车的控制、升降、夹取、检测及安全保护等。 车库的磁卡感应装置使用标准的智能型IC卡。 这种安全防盗技术加上整个车库的地下圆柱形结构, 车库的防盗能力得到很大提高。存车者只需将自行车放在指定位置, 按下存放按钮并且使用IC卡进行感应, 停放装置的机械手臂会自动钳住自行车, 然后存放系统门自动打开, 自行车进去, 把自行车存放至停放装置的空闲位置。 取回自行车也一样迅速, 只需刷一下IC卡, 自行车就会自动被机械手臂传送到取车者的面前。 整个存取车过程只需30~35s。 自行车库自动管理控制系统由多个执行元件、 动力源以及计算机控制系统构成, 执行元件是设在每个停车单元体前端的一个机械手, 动力源为液压泵站, 计算机控制系统包括中央微处理机, 出卡机、读卡机、检测系统、停车单元控制器以及显示屏等, 车库主要由进出口设备、库内搬运设备、车辆存放设施、电控系统、安全检测装置等组成。 运送自行车的装置是在圆柱体的中心位置, 这样就可以把移动自行车的距离缩减到最小。
立体车库的总体机械结构, 采用电梯提升机和平移存取构型, 要求传动装置可高速度运行。 平移机构存取车辆时, 要求起升机构具有很高的平层精度, 以减小撞击。 为了保证安全、低噪声、平移制动平稳, 要求传动装置具有自动加减速功能, 升降机构的驱动装置采用了液压电梯技术。
液压电梯电液比例控制系统只起到搬运作用, 无直接存取的作用, 动力部分是液压工作站。 液压电液比例速度控制通常情况下采用流量控制可以实现, 此时可以利用比例节流阀、调速阀或者方向控制阀来实现[6]。 而在大功率的系统中则可以采用电液比例变量液压泵或者变量马达来实现。
车库所用液压电梯运行速度的液压控制系统原理图如图3 所示。
液压电梯的轿厢利用单作用柱塞液压缸6 顶升, 轿厢及负载的质量及惯性力均由液压缸直接传递给地基。 图示系统用了两个比例流量阀分别控制升降速度;3 为三通比例调速阀, 用以控制电梯上升速度, 并且实现负载压力匹配, 节约能耗;2 为二通比例调速阀, 对电梯下降实现回油节流调速;5 为电液安全止回阀, 装于液压缸的端盖上, 可以防止因阀2 失控或者油管破裂而造成轿厢自由下滑事故。
柱塞式液压缸的采用, 使得电梯的有关建筑不必承受很大的载荷, 可采用轻型的结构;电梯的顶部不需要电气传动电梯那样设置牵引机房, 因此液压电梯发展异常迅速, 但是, 液压电梯的举升高度因受到液压缸长度所限, 一般可以适用于高度35m以下的建筑物[7], 比较适合于18m高的自行车立体车库。
电梯运行要求有特定的启动加速和制动减速性能, 以求实现乘载的舒适性和快捷性的统一。
当采用电液比例控制方式时, 可以通过输入电信号设定。 由于比例调速阀的负载压力补偿性能, 故输入信号变化曲线给定后, 电梯升降的速度和加速度变化规律不受负载的影响。 电液比例阀组成的闭环控制系统方框图如图4 所示。
由于采用了电液比例控制方式, 使得自行车停车装置能够对车辆简单地实现程序控制、自动连续控制和远程控制, 在制造过程中, 电液比例控制阀的工艺比电液伺服阀容易并且制造成本低, 而效率比电液伺服阀高[8];该控制方式把液压传动力量大的优点与电的灵活性、 快速性等优点结合起来, 能够按比例地、连续地控制液压系统的执行元件—轿厢运动的速度、力和方向, 能够防止速度或压力变换时产生的液压冲击现象; 简化了整个车库系统, 减少了元件的使用量, 其使用条件、保养和维护与一般液压阀相同, 耐污染;虽然控制性能比伺服阀差, 但静态性能和动态性能可以满足自行车停车装置的要求, 技术上容易掌握, 工作可靠;又由于对轿厢进行的是位置控制, 所以, 此时的电液比例阀组成了闭环控制系统。
4 结论
全自动地下自行车车库具有全自动化、海量存储、存取快捷、防盗的特点, 适应于新时代发展特点—城市不断扩大、人口持续增加, 自行车使用量递增, 以及人们生活质量不断提高。 特别适合于北京、上海、广州等这些人均占地面积少、出行人口密集、自行车拥有量极大的中心城市。
摘要：为了减少交通工具气体排放量, 自行车使用量增加, 但其停放存在很多问题, 开发多种功能自行车停放装置具有现实意义。自行车立体车库的总体机械结构, 采用电梯提升机和平移存取构型, 升降机构的驱动装置采用液压电梯技术并用电液比例阀进行控制, 电梯升降的速度和加速度变化规律不受负载的影响。全自动地下自行车车库具有全自动化、智能化、立体化、海量存储、存取快捷、美观防盗的特点。
关键词：液压电梯,立体自行车库,液压系统设计,电液比例控制
参考文献
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电梯车库 篇2
关键词：施工电梯,车库顶板,加固,结构验算
0 引言
近年来,随着城市用地的日趋紧张,城市小区住宅已由多层逐步发展成为高层,并且高层建筑周边通常设计为地下车库。按照“先地下后地上”的施工组织原则,在主楼主体施工完后,进行围护结构及室内初装修施工时,车库主体也已施工完毕,在围护结构及室内装饰工程阶段,施工电梯是必备施工机械,是解决施工人员上下和部分材料垂直运输的主要机械,而设备生产厂家提供的施工电梯基础要求落在地基土上,然而不少高层、小高层建筑因施工要求和电梯附墙要求等原因,需要将施工电梯位置设置在车库顶板上,因施工电梯等设备荷载较大,这就需要对车库顶板进行加固和抗冲击能力进行验算。本文结合实际工程谈谈施工电梯设置在钢筋混凝土梁板上的应用。
1 工程概况
山西省长治市潞安·颐龙湾商住小区A7～A15栋住宅楼,位于山西省长治市附后西街南侧,短肢剪力墙结构,地下1层,地上12层,地下层高4.5 m,地上层高为3 m,檐口高度38.1 m,总建筑面积31 452 m2,由A7～A9栋楼、A10～A12栋楼、A13～A15栋楼三栋相互独立的主楼组成,三栋楼的外立面和各层平面基本相同,其周边均设计为地下车库,结构形式为框架结构,层高为4.5 m,在主楼承重结构施工完,进行主楼围护结构施工时,周边地下车库均已施工完成。
2 方案的选择
根据设备生产厂家提供的施工电梯基础要求落在地基土上, 且地基承载力要求大于35 MPa。根据施工电梯要求,如果将电梯基础直接坐落在地下车库基础底板上,承载力肯定能够满足要求,这样就需要将车库顶板、梁钢筋截断,楼板预留施工洞口,且需要设计、监理单位同意,工程竣工前拆除后要恢复结构工作量比较大,经济上也比较投入多一些。本工程根据实际情况,选择采用加固地下车库顶板,从地下车库顶板面上开始搭设施工电梯的方案。
3 支承施工电梯车库顶板加固方案
3.1 加固方案
根据工程实际情况及施工组织设计,三栋楼南侧及东西山墙由于洞口尺寸过小或者安装附墙困难,不宜设置施工电梯,选定在主楼⑥轴～⑧轴间布置施工电梯。该工程施工电梯采用山西省工程机械厂SC200/200型施工电梯。车库顶板及底板均为250 mm厚,混凝土强度等级为C35,净高为4.5 m。
原设计地下室顶板未考虑施工电梯荷载,在安装电梯前,必须采取顶板下加固处理措施,具体加固方案为:板下采用扣件式钢管脚手架体(见图1),立杆间距500 mm×500 mm,步高1 200 mm,扫地杆距地300 mm,上面自由段长为600 mm,模板采用压缩系数比较小的竹胶板,钢管上端设可调顶托及9 cm×6 cm方木,钢管下端加底座直接坐在车库防水板上,设四道纵横向水平拉杆,立杆采用ϕ48×3.5的钢管。
根据SC型施工电梯使用手册提供的基础尺寸和现场的实际情况,施工电梯基础长为3 600 mm、宽为5 800 mm、厚度为330 mm,混凝土强度等级为C30,其内部配筋为Φ8@220双层钢筋。在电梯基础混凝土强度达到设计强度值后,再进行施工电梯安装。
3.2 加固措施原则
施工电梯设置在顶板上,为使顶板结构不受到外加荷载而破坏,加固原则为车库顶板在外来荷载作用下只作为传力层将电梯荷载传于顶板下扣件式钢管脚手架体,再传于车库底板上,由底板及其下土地基来承受施工电梯荷载。
4 荷载计算
根据建筑物高度确定施工电梯轨道架高度,施工电梯基础底面积为5.8 m×3.6 m,施工升降机整机重(按50 m搭设高度,不包括电梯基础):100 kN。电梯基础重为:5.8 m×3.6 m×0.33 m×25 kN/m3=172.26 kN,故均布荷载为(100+172.26)/(5.8×3.6)=13.04 kN/m2。
混凝土结构自重可由结构自身承担,由于车库与主楼间为预留后浇带,考虑到更加安全,在不考虑车库顶板板端约束的情况下,将施工电梯基础所占范围的梁板自重也由钢管构架体承受。
静荷载:楼板自重:0.25 m×25 kN/m3=6.25 kN/m2;施工电梯自重(包括基础):13.04 kN/m2,∑=19.29 kN/m2;施工活荷载(电梯最大载重):2 kN/m2。
取静荷载分项系数为1.2,活荷载分项系数为1.4,则:
19.29×1.2+ 2×1.4=25.95 kN/m2。
再乘动力及冲击系数2.15(根据厂家提供),则:
25.95×2.15=55.79 kN/m2≈56 kN/m2。
5 顶板下钢管构架结构验算
5.1 计算单根钢管轴心压力计算值
梁板下采用ϕ48×3.5的钢管、间距500 mm×500 mm,步高1 500 mm的钢管构架体支撑上部荷载,则:
单根钢管受到压应力为:N1=56×0.5×0.5=14 kN。脚手架单根钢管自重产生的轴向力为:N2=0.75 kN。单根钢管轴心向压力合计为:∑N=14+0.75=14.75 kN。
5.2 计算单根钢管轴心向压力设计值
钢管步高为1.2 m,按照文献[1]中5.3.3公式:l0=kμh。
其中,k为计算长度附加系数,其值取1.155;μ为立杆的计算长度系数,查文献[1]表5.3.3取值为1.55;h为立杆步距,其值取1.2 m(地下车库净高4.5 m)。
计算长度:l0=1.155×1.55×1.2=2.15 (1)
按照文献[1]中公式5.6.2-3:l0=h+2α。
其中,α为立杆上端伸出顶层横杆中心线至顶板支撑点的长度,其值取0.6 m,则:
计算长度:l0=1.2+2×0.6=2.4 m (2)
由式(1),式(2)计算所得值取较大值;l0值取2.4 m。
长细比:λ=l0/i=240/1.58=152,查表得:φ=0.301。
根据文献[1]中公式5.3.1-1,σ=N/φA,考虑使用钢管为旧钢管,考虑磨损,壁厚按3.2 mm计算,计算得A=458 mm2,则钢管的抗压强度设计值按[f]=188 N/mm2计算。求立杆的轴心压力设计值为:
[N]=φA[f]=0.301×458 mm2×188 N/mm2=25 917 N≈25.92 kN>14.75 kN。
满足要求。
6 施工管理要点
1)为保证板下扣件式钢管脚手架体与现浇混凝土顶板紧密结合,在施工地下室混凝土顶板时,在设置施工电梯混凝土基础位置按加固方案进行模板支撑系统,并在安装施工电梯前不拆除。2)使用的钢管、扣件及可调顶托等必须具有产品合格证明,钢管在使用前应先进行检查,凡是变形的钢管应调直,过度变形和严重磨损的钢管不得使用。3)在架体搭设实施过程中,操作人员应严格按照设计技术方案进行操作,不准随意更改,如存在问题,必须经方案设计人员同意后方可进行修改。在使用过程中,必须进行检查和监视,一旦发现变形超过允许范围,必须停止使用,经检查和修复后方可重新使用。4)架体搭设完要进行验收,验收合格后方可进行下道工序。
7 结语
该施工电梯安装投入使用后5个月,情况良好,对车库顶板未造成任何损害,证明了该方案的可行性。
参考文献
[1]JGJ 130-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].
电梯车库 篇3
1 电梯升降式立体停车库钢结构骨架基本结构的设计
立体停车库钢结构承载框架与外表装饰材料构成停车库主体。钢结构由底部、中部和顶部结构架组成。底部为车辆进出车库和车辆调头之用, 高度最大为2.6m。中部为标准层, 高度为2.2m, 用来停放车辆, 它由标准单元组成, 可以根据实际车库容盘来适当加减层数。顶部用来安装滑轮组并留有检修滑轮组及其他设备的空间, 因此高度最小, 为1.5rn。车库设计容量为20辆, 需要10层停车标准单元, 这样车库总层数为12层, 总高度为H=2.6+10×2.2+1.5=26.1m。升降吊笼导轨设计为两根, 作对角布置, 固定在立柱6上。钢结构分段制造, 用高强度螺栓在现场拼装。
2 电梯升降式立体停车库钢结构骨架的结构分析
2.1 电梯升降式立体停车库钢结构骨架的模型化
应用有限单元法进行分析, 对整个停车库钢结构骨架的受力进行了分析。有限元分析的基础就是弹性连续体的离散化, 即把整个连续停车库钢结构骨架分割成由限个单元组成的集合体。这些单元仅仅在节点处连接, 单元之间的载荷也仅由节点传递, 所有的计算分析都将在这个模型上进行。停车库钢结构骨架主要由一些型钢通过螺栓连接或焊接而成, 对它进行单元划分时比较容易, 通常以连接点作为节点。
停车库钢结构骨架由柱、梁和杆组成。采用三维梁单元和杆单元模拟实际结构, 用固定约束边界条件模拟结构在基础上的安装情况。梁单元具有拉伸、压缩、扭转和弯曲能力;每个节点有6个自由度, 杆单元为单向拉压单元, 每个节点有3个移动自由度。所建立的钢结构力学模型如图1所示 ( (a) 钢结构侧视图 (b) 钢结构正视图。 (1) 底层侧面K形斜杆。 (2) 标准层侧面K形斜杆。 (3) 标准层侧面K形横杆。 (4) 立柱。 (5) 底层立柱。 (6) 标准层正面K形横杆。 (7) 标准层正面K形斜杆。 (8) 井道立柱) , 整个车库钢结构骨架共有330个单元, 172个节点。除考虑停车库钢结构骨架自重和机械传动系统的重量外, 还考虑每个车位均受额定车辆载荷的作用情况。所研究的停车库共有20个车位, 额定车辆载荷为1600kg。
2.2 电梯升降式钢结构骨架的受力情况
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固定叉梳重量, 提升系统制动所产生的惯性力, 驱动装置的重力, 顶部梁架所受滑轮组和配重的重力, 整体结构所受的风力、地展载荷以及由于外界环境温度变化而引起的温度应力等, 它们以集中或均布方式作用。
2.3 进行受力分析的基本假设
由于车库的实际受力情况很复杂, 必须对它进行必要的简化和假设后才能进行进一步的受力分析, 基本假设如下: (1) 停车库单独建立, 不与其它建筑物相接; (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) 按可能是最危险的x, y以及对角线方向3种工况计算风载荷; (5) 地震载荷按与风载作用方向一致的工况进行计算。该立体车库承载框架是由型钢经高强度螺栓连接而成, 整个车库框架连接并调整好尺寸后再对连接节点焊接起来。这样, 各杆件可承受轴向力、剪力和弯矩, 在用有限元软件进行受力分析时, 此种结构属于梁单元, 按空间6个自由度梁单元进行处理。
2.4 电梯升降式钢结构骨架的受力分析
各工况钢结构骨架均在前轮放置一侧两边立柱与下方横梁交点处产生最大压应力, 其中对称载荷工况压应力最大。4种工况分别在钢结构骨架后轮放置一侧立柱与基础连接点处产生最大拉应力, 其中非对称载荷工况拉应力最大, 并且其绝对值大于对称满载荷工况的最大拉应力。各工况钢结构骨架的杆单元均受压, 其中左右两侧杆单元压应力最大, 而前后两侧杆单元压应力最小。在前后两侧杆单元中, 下部单元的压应力均大于上部单元的压应力, 并且前侧最下面两个单元压应力最大。在各种工况载荷作用下, 钢结构骨架的工作应力均小于许用应力, 钢结构有足够的强度和稳定性, 能够保证停车库安全可靠地工作。
2.5 电梯升降式钢结构骨架的变形分析
根据计算, 在工况1的情况下, 车库钢结构骨架的变形很小:在其它3种工况的载荷作用下, 钢结构骨架节点x, y向位移比较小, z向位移比较大。除工况1外, 其它3种工况钢结构骨架节点x, y向最大位移发生在第1层横梁上 (横梁层数由下往上计) 。该层前、后横梁中部y向位移较大, 梁向内侧变形。z向最大位移和总位移最大值发生在上支承梁上, 梁向下弯曲变形。在4个工况, 非对称工况节点x向位移最大, 对称满载荷工况节点z向位移和总位移最大。对称满载荷工况上支承梁中点挠度为-1.2161mm, 小于许用值, 支承梁能满足驱动装置和传动系统正常工作的需要。
3 电梯升降式钢结构骨架结构的优化
为保证停车库栩结构骨架具有足够的强度、刚度和稳定性, 以结构应力和节点位移不大于许用值作为减轻结构重童设计的约束条件, 即:
式中σmax (X) 、Umax (X) 一结构中的最大应力和最大节点位移, [σ]、[Ux]一结构的许应力和许用节点位移。
对20车位机械式立体停车库钢结构骨架进行了优化设计。设计采用的许用应力为100MPa, 许用位移为4mm。对钢结构骨架角柱、前后侧中间立柱、左右横梁、前后横梁、上下支承梁、左右腹杆、前后腹杆的截面积进行了优化, 可使结构重量降低30%左右。
摘要：设计了立体车库的钢结构骨架, 运用有限元方法对钢结构骨架进行模型化, 按照实际要求对车库的受力情况进行假设, 找出了立体车库的钢结构骨架的最大应力单元和最大变形单元, 它们都小于许用应力和许用变形量, 验证结构设计的可靠性。为进一步降低钢结构骨架的重量, 建立了钢结构骨架的数学模型, 对钢结构骨架进行了优化设计, 使钢结构骨架的整体重量减轻许多, 并提高了电梯升降式车库的经济性。
关键词：电梯车库,钢结构,优化设计,提升系统
参考文献
[1]高健.机械优化设计基础[M].北京:科学出版社, 2000.