多层车库（精选三篇）
多层车库 篇1
1 钢结构设计内容及分析
1.1基本参数及结构形式
该钢结构适停车辆最大尺寸;长×宽×高:5200 mm×1850 mm×1550 mm;适停车辆最大重量1700 kg;载车盘质量300 kg;设计所容车位8;横梁采用热轧工字钢Q235A型号(H100×68×4.5×8)执行标准为GB706-88;载车盘材料采用镀锌钢板0.8×1250×2500。
1.2停车库设计基本形式,如图1所示
1.3钢结构及结构形式
本设计采用如图2所示单柱形式结构,该结构紧凑,安装、搬运方便,规则结构会给驾驶员一种导正的作用,若装有平衡装置则在升降过程中有全程平衡保护[2]。单柱形式在结构上稳定性较好,其刚度、强度比较好,特别适用于多层式和重列式的升降横移类立体停车库。
2 钢结构骨架特点和力学模型的建立
(1)停车库钢结构骨架是柱、梁和杆的组合体,通过有限元软件进行分析。在建立结构分析模型时,用三维梁单元和杆单元模拟实际结构,用固定约束边界模拟钢结构在基础上的安装情况来建立停车库骨架力学模型,对典型工况进行结构分析,得到在各工况载荷作用下结构的变形和应力状态,为钢结构的合理设计奠定了基础,用有限元法分析结构,力学模型的建立是关键的步骤[3]。如图3所示,停车库钢结构骨架的力学模型。
在约束处理时,钢结构骨架因为与地面通过地脚螺栓刚性连接,故将其视为刚性约束,即完全限制整个钢架6个自由度位移δx、δy、δz、θy、θz、θx。因此,用固定约束边界条件模拟其在基础上的安装情况[4]。
(2)网格划分。为立体停车库钢结构进行网格划分,其中各空间杆、柱用高强度螺栓铆接或焊接成。由力学模型可得钢结构每个参考面8个节点,4个参考面共32个节点和54个梁单元。
3 停车库的结构受力及基本假设
3.1 钢结构的受力
停车库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托盘重力,提升系统起制动所产生的惯性力,驱动装置的重力,整体结构所收的风力、地震载荷以及结构由于外界环境温度变化而引起的温度应力等,以集中或均布方式作用[5]。
3.2 基本假设
(1)按停车库单独矗立,不与其它任何建筑物相接的最危险状态计算。
(2)不计由于结构向阳背阴温度变化所引起的热应力。
(3)整体结构无初始变形和缺陷。
(4)由于结构高度较低不考虑风载及地震载荷。
(5)按最危险满载9车位且载荷对称分布为计算工况。
3.3 计算各点张力
单元划分结构应力图。首先汽车与载车盘共重2吨,其次,钢结构为对称结构虽然实际容车8辆但按最危险状况计算应为满载9辆,将其重力分配到节点[6]:
4 SAP5程序分析及分析
SAP5是通用的结构有限元分析程序,其流程框图如图4所示。首先根据分析要求和结构特点建立结构的力学模型;然后对力学模型离散化,得到有限元模型;再根据程序数据系统的要求,组织模型的有关数据信息,建立适合SAP5程序使用的数据文件;最后,启动SAP5程序,则程序自动完成。
钢结构有限元计算结果及分析:通过运用SAP5得出钢结构骨架各节点、杆、梁的内力,应力值,并按所的计算结果绘出各单元应力值得分布图,如图5所示。
结论:中间两立柱受力最大;横梁几乎不受力,竖梁受力也很小。
5 结论
通过本文对升降横移类停车库的结构分析得出以下结论:
(1)升降横移式立体停车库作为机械停车设备的一种形式,以其独有的特点而被广泛接受,并将成为未来停车设备的主流形式。(2)利用SAP5软件对停车库钢结构进行优化设计,这将大大提高车库钢结构在应用的可靠性,并为工程分析、钢结构选型提供了有力的理论依据。
参考文献
[1]徐格宁,王鹰,仁少云.升降式立体停车库钢结构设计计算[J].起重运输机械,2000(2):5-9.
[2]安伟光.结构体系可靠性和基于可靠性的优化设计[M].国防工业出版社,1997:5 8-62.
[3]Shigley J E.Mechanical Engineering Design[Z].New York:McGraw-Hill,1997.
[4]龚海峰.停车库控制系统[D].甘肃工业大学,2000.
[5]宗听聪.钢结构构件和结构体系概论[M].同济大学出版社,1989.
大型与多层地下车库的排水设计探析 篇2
1.地下车库的防水与排水
由于地下车库地面标高低于室外道路标高，所以，防止暴雨时道路路面水的侵入是排水设计的第一个问题，其二，车辆出入口敞开部分雨水的汇集、冲洗地面的污水、扑救火灾时的消火栓系统和喷淋系统的积水如何排除，是排水设计的重点。根据这些防排水的特点，可确定如下排水方案：在地下车库出入口起坡处作一定的抬高处理，并设第一集水明沟，以阻断室外地坪瞬时积水的侵入；在出入口坡道最低处再设第二集水明沟，以拦截坡道处的雨水；在地下车库室内设地漏及排水直埋管汇集冲洗地坪的排水；设适量集水井，由排水直埋管收集各种排水，并利用潜水排污泵提升、排放。
1.1车库地坪排水的收集
地下车库地坪排水，不宜设明沟排水，而是直接利用地面坡度坡向地漏，在车库地坪上设一定数量的地漏，再通过排水直埋管汇集至集水井。根据车库的柱距，一般每两跨柱距设一地漏，如地漏设于车道与车位交界处，则可充分利用地面坡度。该地漏及直埋管通常选用DN100型。 在车道出入口坡道最低处设第二集水明沟，以拦截坡道雨水。因该明沟设于结构底板内，故其深度不宜过大，其尺寸同第一集水明沟。根据车道有、无顶盖的情况，应充分考虑坡道的汇水面积，并对该接收集水井的设计流量进行校核。
1.2起坡处的挡水
起坡处的挡水，在设计中非常重要，它关系到暴雨时车库能否抵御道路雨水的倾泻。设计中，通常在车道起坡处设一坡度为7.5%且高出室外地坪300mm的斜坡，并在最高处设置第一集水明沟，然后再以7.5%的坡度坡向室外地坪，明沟内雨水直接排入雨水管网。该明沟采用净宽为450mm，深度300mm，上设钢制或铸铁篦子。
2.地下车库集水井的设置及潜水排污泵的选用
对于日趋增多的地下二三层车库的排水，只需在各层地坪设地漏及排水管（PVC-U），排入最底层的地漏或集水井。应强调的是：在排水管上应设置阻火圈，以免火灾的蔓延。 地下车库集水井应为隔油集水井
2.1集水井的设计
集水井主要起收集、贮水及调节作用。
集水井的平面尺寸，对地下车库而言，一般无太多的限制。只要能满足潜水排污泵的安装和土建施工时拆、装模板的操作需要。集水井的深度可分为三部份：
a淹没部分：即最低水位线以下。对于小功率潜水泵，其电机无水套冷却装置，而靠淹没在周围的污水冷却。这部分高度即为潜泵保护高度。这一数值一般在潜水排污泵说明书中针对每一型号均有规定。对于2.2kW左右的潜水泵，其高度约在300~400mm。
b调节部分：即有效高度。地下车库排水流量不稳定，为保证潜水排污泵不因频繁启停而损坏电机，根据《建筑给水排水设计规范》要求，这部分贮水容积不宜小于井内最大一台泵在自控状态下5min的出水量。同时这一高度将对集水井的设计深度起到决定的作用。设计中，在满足控制设备的灵敏要求下，通常尽量压缩这一高度，取500~600mm以减少集水井的总深度，以利于结构设计并适当降低造价。
c超高部分：一般取300~400mm，该部分要满足控制系统装置的要求及盖板的厚度。
2.2集水井的设置
集水井对于车库排水非常重要，多层车层尤其如此，设置时一般应根据车库的形状，合理布局。因此每设一处集水井，将增加潜污泵的数量，增加供配电系统以及自控系统的数量，同时由于集水井的设置，最下一层的结构底板将作挖深处理，在增加造价的同时，亦增加今后的物业管理的工作量及维修费用。
在设置集水井时，应尽量利用地下车库底板的混凝土厚度，安排排水埋地管。如地下车库的底板厚度通常为500~600mm，除去上下钢筋和保护层距离250mm，尚有205~350mm的空间，可使排水埋地管从中穿越。设计时应利用这一高度，将排水埋地管的坡度尽可能采用最小，排水埋地管采用最小设计坡度，是利用“水往低处流”的原理，以延长排水埋地管的长度，扩大集水井的汇水面积。在集水井的设置中，还要特别注意以下几点：
a每个集水井的受水区内应无沉降缝、伸缩缝、变形缝，根据《建筑给水排水设计规范》规定：建筑物内排水管不得穿越以上诸缝。
b每个防火分区必须独立设置集水井，以免排水直埋管穿越防火分区。一旦发生火灾，虽然防火卷帘将两防火分区阻隔，但隐患埋藏于车库底板下。
c在有人防的地下车库，每个人防防护单元内应独立设置集水井，排水直埋管也不应穿越防护单元，且排水直埋管亦不能穿越人防区与非人防区。
2.3潜水排污泵的作用
根据总的流量和扬程，在潜水排污泵特性曲线高效区选泵。并注意选用潜水泵保护高度小者。潜水排污泵组多为一用一备，当多层地下车库或排水量较大时，宜采用多台泵并联方式（多用一备）。
多层车库 篇3
关键词：升降横移式,立体车库,PLC,组态技术,智能化控制
0 引言
汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通问题的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有:升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额[1]。
1 升降横移式立体车库系统
升降横移式立体停车库集机械、电子、信息技术于一体[2]。它主要由主框架、载车台、传动系统、控制系统、安全防护系统五大部分组成。升降横移式立体停车库每个车位均有托盘,所需存取车辆的托盘通过升、降、横移运动到达地面层,驾驶员进入车库,存取车辆,完成存取过程。地面上布置的升降横移立体车库结构特点是:一层只能平移,顶层只能升降[3],中间层既可平移又可升降。除顶层外,中间层和底层都必须预留一个空车位,供进出车升降之用。当底层车位要存取车时,无需移动其它托盘就可直接进出车;中间层、顶层进出车时,先要判断其对应的下方位置是否为空,不为空时要进行相应的平移处理,直到下方为空才可进行下降和进出车动作,进出车后托盘再上升回到原位置。其运动总原则是:升降复位,平移不复位。托盘升降由一台电机驱动,通过钢丝绳拖动托盘垂直升降,横向移动借助导轨,也是利用一台电机便可实现车位的移动,它的主要优点在于同一层的车位移动独立,可以自由动作,并且动作时间短,缩短了存取车的时间[4]。运行方式分自动和手动2种,可通过开关切换,在车库正常运行时使用自动方式,在设备维修和调试时可使用手动方式。自动方式和手动方式均采用P L C控制,因此可保证设备在任何方式下的安全运行。设备有多种安全装置可确保人车安全,如防坠装置、限位及防过卷装置、断电自动刹车制动装置、错断相保护等。
以目前比较流行的三层立体车库为案例,以人机界面和P L C为控制核心,设计了三层升降横移式立体车库的自动控制系统。
2 升降横移式立体车库运行原理
升降横移立体车库车位结构为X×Y二维矩阵形式,可设计为多层、多列,车库提供的总车位容量为:
其中,X为二维矩阵的行,即车库的层数;Y为二维矩阵的列,即车库的列数。
由于受收链装置及进出车时间的限制,车库一般为2~4层(国家规定最高为4层),其中以2、3层者居多。实际设计要求规定,立体车库为3层结构,考虑到升降横移式车库本身的特点即中间层和底层必须留有一个空位,如果要设计一座能提供1 3个车位升降横移式立体车库,即X=3,Z=13,则Y>4,设计3×5立体车库完全可满足要求[6],如图1所示。第一层和第二层都有4个停车位、1个空位,第三层有5个停车位,无空位。在存车时根据车库的已有停车状态选择最佳的停车方式,同时应考虑到一些频繁存取的车和较长时间存取的车在车库中的存放位置。以图1状态为例来说明具体过程:要把车停放到1 1号停车位上,则首先应将1 1号停车位下的车位移开,即把6号车位上的托盘向右移一个车位,此时因为6号车位右边仍有托盘,故应先把7、8、9号车位上的托盘都向右移动一个车位,当1 1号车位下降到第二层时再把正下方的1号车位上的托盘向右移动一个车位,最后就可以将11号车位的托盘降至底层,车停到托盘上,然后托盘复位。
3 PLC程序设计
控制系统是整个升降横移式立体停车库装置的核心部分,其设计的优劣,直接影响着整个车库装置的性能。控制系统安全可靠、操作方便,能自动完成进出车动作并显示停车信息(车位有无车状态显示)。程序又是控制系统中的核心,程序编制的好坏也影响着车库的正常运行,在编制程序中要多方面考虑,使程序趋于完美。
升降横移式立体停车库控制系统分为2种工作方式:手动和全自动,可用开关来进行选择。其中手动方式主要用于调试维修或应急情况,也就是通过P L C实现“点动”,即当选择了车位号后,再按下“上”、“下”、“左”、“右”键,就可以把托盘调整到预定的位置。全自动方式是立体停车库的正常工作方式,当键入取车命令后,系统可自动判断对应托盘所在的位置,并移动托盘,自动完成进出动作。
在立体停车库的控制系统中,最主要的是要解决托盘的问题,如要从某一托盘取下车辆时,就要移开它下面的所有托盘,这就涉及到怎样移开的问题,怎样移动才能使得所花的时间最少,移动的方式最简单,同时车位的移动引起的车位变化也需要系统用计算机进行记忆,对每个托盘与所对应的车位号的关系进行赋值,并刷新托盘有无车辆信息。等下一次存取车的时候才能重新进行车位的移动,不至于引起混乱。
程序分为两大部分来编制:主程序块和子程序块。第一部分主程序控制整个车库的运行情况,调用子程序处理各种请求。开机后,车库控制系统处于待命状态,车辆存取时,先存下层车位,然后再存上层车位,一层车位的存取直接进行,一层以上车位的存取要进行车位的横移和升降才能完成。在主程序中有自动程序的按钮和手动程序的按钮;出现紧急情况时的总停开关;正常运行时的运行指示灯;存车、取车指示灯;各种安全检测信号,如当有人进入车库时,由于人挡住了光电开关,运行灯停止,车库自动停止运行;每个车位和立柱两侧的光电开关,用来检测有无托盘以及车辆,当检测到不符合规定的项目时,车库不能运行。子程序块可分赋值、选位、下降和复位模块。赋值模块是对各个托盘对应的车位号赋值;选位模块是在存车时通过计算找到移动次数最少的托盘位置;下降模块是通过一定的算法自动使得指定的托盘下降;复位模块是使托盘复位。程序的运行原理图如图2所示,自动情况下的存车流程如图3所示。
在本系统中,PLC采用GE FANUC PACSystems RX3i控制器,其所带的Proficy Machine Edition开发软件可以使PLC编程方便、快捷。PACSystems RX3i控制器是一个高集成的控制系统,与常见的西门子、三菱、欧姆龙等不一样,其I/O模块与控制器独立,这样的结构特点使得I/O点数可以不受硬件大小的限制,通过添加I/O模块可以实现点数无限扩展的能力。
根据升降横移式立体车库运行原理,结合控制系统PLC程序设计流程,对I/O模块输入输出点进行分配,分别如表1和表2所示。
输入信号主要是各种面板操作按钮,各类限位开关以及用于检测托盘状态的光电传感器等,另外还有电机状态的检测信号。本系统中所用到的输入点数为102点,由于GE FANUC的开关量I/O模块一般为16点和32点2种,从经济的角度考虑选择32点输入模块,再根据10%的冗余准备,选择4个32点的输入模块可以满足使用需要。
输出信号控制主要是各类状态指示灯和系统中使用到的8台横移小电机和9台升降大电机的运转控制。系统中输出信号共有77点,结合成本考虑选择32点输出模块,用3个输出模块来满足系统设计的需要。
P L C控制程序采用模块化编程形式,车位运行过程中只需调用子程序模块,这样大大降低了程序的复杂程度,方便了程序的修改,而且为车位的拓展提供了便利的条件。整个程序包括主程序模块以及手动按键、紧急停车按键、初始化、存取车位号赋值、空车位号与移动车位号赋值、托盘平移运动、光电开关、托盘升降运动和故障报警等子程序模块。
4 HMI设计
立体车库的现场监控是采用基于GE FANUC HMI/SCADA IFIX的上位机(操作员站)来实现的。利用上位机的数据通信手段,数据处理能力和图形显示、多媒体技术,可以通过现场总线,实时接收和处理下位机P L C从现场采集的各种状态、控制、报警信号,并利用这些信号驱动P C控制界面中的各种图形,实时显示现场的各种状况,在操作员和停车库之间构造出形象、直观的界面,对操作运行和故障给出提示、报警等。
组态监控画面的制作,是采用GE FANUC HMI/SCADA IFIX软件来实现的。界面既是车库运行状态的反映,也是进行操作控制的平台,具有很好的便捷性。系统具备历史数据存储的功能,能把各个时段的数据分类存放在指定的位置,以便查询。新手可以通过管理员手册熟悉系统操作。
5 结语
采用PLC和Profibus现场总线控制,使升降横移类立体车库的控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件联锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,PLC软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。
参考文献
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