1、 1立体车库设计第一章 绪论1.1 立体车库产生的背景和意义随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在 15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有 2%-3%，特别是大城
2、市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限内弥补不足，政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。图 1.1 先进的自动化立体车库随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于2集中，城市的规模越来越大，
3、人们在城市里的生存空间却越来越小，于是出现了要利用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。作为现代大都市的标志，城市中心商住区高楼大厦林立，社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路，编织出城市立体交通网，汽车的住宅停车场也有了长足的发展，由平面停车向立体停车，由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。伴随着汽车进入家庭，城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已
4、成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据 40 平方米的面积，而如果采用双层机械车库，
5、可使地面的使用率提高 8090，如果采用地上多层（21 层）立体式车库的话，50 平方米的土地面积上便可存放 40 辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的
6、小区解决停车难的问题提供了方便条件。近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车数量的不断增加。截至 2003 年底，我国个人汽车保有量为 12427672 辆。其中，个人轿车 4890387 辆，比 2002 年增加 1462441 辆，增长率为 42.7%，但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量的比例严重失调，由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题。当以往3的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个非常有效的措施。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空
7、间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业，1998 年 1 月 1 日起执行的国家计委 6 号令把机械式停车序和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术日录” ，国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税” 、上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国解决城市停车间题提供了机会。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。1.2 国内外立体车库的研究发展现状1.2.1 国外立体车库的研究现状早在 50 多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车
8、设备；利用住宅空地建起 2-4 层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自70 年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进-移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。4图 1.2 国外高容量的立体车库目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、
9、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC 卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、
10、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪 60 年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500 万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从 80 年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从 20 世纪 70 年代中期开始起步，80 年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90 年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重
11、视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在 30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。5图 1.3 韩国 LG 公司研发的塔式1.2.2 国内立体车库的研究现状我国机械式车库的早期研究开发工作是从 80 年代中期开始，90 年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保
12、护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力
13、。政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。6图 1.4 在我国广泛使用的升降横移式立体车库1.3 本毕业设计的主要工作目标、工作内容及基本要求目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，再结
14、合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为升降横移式立体车库。13.1 工作目标（1）升降横移式立体停车设备总体结构的设计与研究；确定垂直升降式立体停车设备的总体布局、运行方式，然后进行存取车方式、提升系统、钢结构等各个组成部分的总体设计。（2）升降横移式立体停车设备的存取机构设计；在分析比较的基础上，确定车库的存取车形式，然后由此详细设计停车位、载车板和存取机构。（3）升降横移式立体停车设备的升降驱动机构研究；首先通过比较，选定曳引驱动方式作为整个车库的升降
15、方式。然后设计升降平台、安全机构等。并计算升降系统电机所需要的曳引能力、平衡配重的重量等。1.3.2 工作内容7本设计的主要内容是根据车辆自动停放车库的设计要求制定合理的结构方案，设计出既能满足设计要求结构又简单成本又低的立体车库，以节省城市中有限的土地资源，最终有效地缓解城市交通拥堵和泊车难的问题。具体设计内容为：主体机架设计、横移传动系统设计、升降传动系统设计、载车板设计、控制装置设计。1.3.3 基本要求车库分上中下三层，共八列，顶层载车板只需上下升降；中层载车板既可升降又可横移；底层载车板只需左右横移。中层和底层都留有一个空位，可以通过横移载车板变换空位，当底层车位进出车时，无需移动其
16、它载车板就可直接进出车；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，进出车后再上升回到原位置。8第二章 三层升降横移式立体车库的基本结构2.1 三层升降横移式立体车库的工作原理升降横移式立体车库以钢结构框架为主题，采用电机驱动链条带动载车板做升降横移运动，实现存取车辆。其工作原理为：每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板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。停泊在车库内地面层的车辆：只作横移，不必升降；而停泊在顶层的车辆：只作升降，不作横移；中间层则通过升降横移运动为顶层车辆让出空位
17、，或存取车辆。三层升降横移式的运行原理：该停车设备的出入口在底层，底层（下文中也称第一层）的载车板只可做横移运动，中间层（下文中称第二层）的载车板既可作升降运动又可做横移运动，顶层（下文中也称第三层）的载车板只可做升降运动。第二、三层均设有一个空位，载车板通过横移运动变换空位。当底层车位进出车时，无需移动其他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，进出车后再上升回到原位置。其运动总原则是：升降复位，平移不复位。横移运动工作原理图： 1234561-主动行走轮 2-导轨 3-传动主轴 4-载车
18、板 5-主动齿轮与减速电机 6-从动齿轮传动方式为：减速电机-主动齿轮 5-从动齿轮 6-传动主轴 3-主动行走轮 1-导轨29提升机构的工作原理图：主主主主主 主主主主主主主 主主主主如上图所示，提升机构由提升电机、链轮、链条、张紧轮、载车板组成，链轮张紧轮都固定在框架上，减速电机带动主传动轴转动，主传动轴带动链轮转动，主动链轮通过链传动带动从动链轮转动，提升链条底端焊接在载车板两侧，顶端焊接在主从动链轮的链条上，通过链轮的转动带动链条移动，从而实现载车板的升降。2.2 设计参数及特点项目 规格升降横移立体车库 3 层*8 列车位数 22停放车辆规格 长*宽*高：5050*1850*1600
19、mm 重 2.2t车库主体尺寸 长*宽*高：23080*8000*5300mm电机功率 0.6-4(KW)横移平均速度 7.5m/min升降平均速度 4.8m/min特点：三层停车位，其空间利用率最高，非常适合平面空地使用。而且可根据场地情况量身定做。实现 25 层或更多层的多车位设计。由于其对土建要求较低可根据不同的地形和空间进行任意组合排列，规模可大可小，结构简单而求成本较低，因此应用十分广泛。102.3 三层升降横移立体车库的基本组成结构机械式三层升降横移式立体车库总体采用钢结构设计，整个机构由立柱、横梁和纵梁、横移导轨、载车板等组成。总共有 22 个停车位。底层有可以横移的载车板；二层
20、有移动的框架利用滑轮带动载车板一起运动，并且装有能使载车板升降的链条提升装置；三层采用能够升降的框架结构。升降运动采用升降电动机、链条提升；横移运动借助导轨采用交流减速横移电动机和滑轮驱动，优点是结构简单，柔性好，启动平稳，噪声小，且安全可靠。升降横移式立体车库中的钢结构有两部分：主体框架部分和载车板部分。主体框架部分的钢结构比较复杂，运用了“H”型钢、角钢、槽钢等数种型钢形式，就其连接形式而言比较单一，即焊接和螺栓连接两种形式。载车板部分的钢结构比较简单，其框架部分为数块冷弯型钢拼接而成，其它辅助结构则以角焊代之。焊接和螺栓连接是车库钢结构部分的两种主要的连接方式，其连接方式的质量优劣将直接影响车库整体结构性能的优良与否，所以在车库的设计和建造中具有很重要的位置。立体车库在连接过程中主要运用对焊、角焊和螺栓连接。钢架主要分为上、下框架，通过它可以安装消防、排水设施以及作为链条链轮的支撑部件。框架主要由立柱、上边架、下边架以及轨道支架组成。各钢板采用高强度螺栓联结。高强度螺栓连接中，构件内力是靠构件钢板表面间由高强度螺栓以巨大的夹紧压力所产生的摩擦力来传递的，故高强度螺栓连接的承载能力是以抗滑强度被连接钢板发生相对滑动的载荷来表示，而不考虑螺栓的受剪。抗滑强度又取决于高强度的预紧拉力、钢板表面的摩擦系数、摩擦面及高强螺栓数量。高强度螺栓由高强螺栓、高强螺母各一个，以及高强垫圈。
