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1、毕业论文 四层升降横移式立体车库钢结构设计及有四层升降横移式立体车库钢结构设计及有 限元分析限元分析 吉 林 建 筑 大 学 2013 年 6 月 20 日 毕业论文 四层升降横移式立体车库钢结构设计及有四层升降横移式立体车库钢结构设计及有 限元分析限元分析 FOURFOUR LAYERSLAYERS OFOF STEELSTEEL STRUCTURESTRUCTURE LIFTINGLIFTING ANDAND MOVINGMOVING SOLIDSOLID CARPORTCARPORT DESIGNDESIGN ANDAND FINITEFINITE ELEMENTELEMENT ANAL
2、YSISANALYSIS 专专 业：业： 机械工程及自动化机械工程及自动化 学学 号：号： 0270922502709225 答答 辩辩 日日 期：期： 20132013 年年 6 6 月月 2020 日日 吉林建筑大学 I 摘 要 随着城市的人口不断的增加，国民经济的快速发展，汽车的数量更是增长 迅速，由于城市空间有限，停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现象。 机械式立体停车库可充分利用土地资源，布局灵活、高效节能，成为目前解决 停车难问题的重要方式之一，其中以升降横移式立体车库应用最为广泛。本课 题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象，对车库的钢结构进行设计 及有限元分析。 本文结
3、合实际工程项目，对四层升降横移式立体车库进行钢结构设计。立体 车库的钢结构结构设计包括车库总体方案的确定、总体尺寸的选择确定、立柱、 横梁、纵梁的设计、连接设计等。首先，根据车库施工现场场地限制与车库设 计要求确定车库方案及主体框架总体尺寸；之后对立柱、横梁、纵梁、连接进 行设计与其强度校核。 设计完成后，采用基于 CATIA有限元技术对车库主体钢结构进行静力分析、 稳定性分析，求解车库主体整体钢结构、单根横梁、单根纵梁在载荷下的的应 力场分布、变形位移规律，为车库梁柱结构设计提供理论依据。 关键词：关键词： 立体车库；升降横移式；有限元分析；立体车库；升降横移式；有限元分析；CAITACAI
4、TA 建模建模 四层升降横移式立体车库钢结构设计及有限元分析 II Abstract With the increase of urban population, the rapid development of national economy, the number of vehicles is increasing rapidly, due to the limited urban space, the parking problem has become one of common phenomenon in large and medium-sized cities. Can mak
5、e full use of land resources of mechanical parking equipment, flexible layout, high efficiency and energy saving, is now one of the important ways to solve the problem of parking difficulty, among them three- dimensional garage for lifting and moving type most widely used. This topic was typical to
6、lift move transversely type parking equipment as the research object, and steel structure of garage design and finite element analysis. Combining with the actual engineering projects, the four layers of three-dimensional garage for lifting and moving type steel structure design. Stereo garage steel
7、structure design including the garage overall scheme, the selection of the overall size to determine, column, beam and girder design, connectiondesign, etc. First of all, according to the construction site garage space limitation and the lower the design requirement and main body frameworks overall
8、size; After the column, beam, longitudinal beam, connection design and strength check. Based on CATIA, after the completion of design, finite element static analysis technology for the steel structure of garage, stability analysis, solve the whole steel structure, single beam, single garage subject
9、longitudinal beam under the load of the regularity of stress distribution, deformation, as to provide theoretical basis for garage beam-column structure design. Keywords： Stereo garage; liftsliding type; finite element analysis(FEA);CAITA modeling 吉林建筑大学 III 目目 录录 摘要摘要I AbstractAbstract 第一章 绪论.1 1.1
10、 立体车库设计选题的目的和意义 1 1.2 国内外关于立体车库研究状况及发展趋势 1 1.2.1 国外状况 1 1.2.2 国内状况 2 1.2.3 发展趋势 3 1.3 课题的主攻方向与内容 3 第二章 四层横移式立体车库总体方案设计.5 2.1 机械式立体车库5 2.1.1 机械式立体车库及其组成 5 2.1.2 目前机械式立体车库种类及特点 5 2.2 横移式立体车库工作原理 7 2.3 结构方案设计选择 8 2.3.1 产品结构的设计选型 8 2.3.2 立体车库的型号及基本参数 8 2.3.3 总体结构尺寸确定 9 2.4 车库主体结构确定 9 第三章 立体车库结构设计11 3.1
11、结构设计概述 .11 3.1.1 结构设计的重要性 .11 3.1.2 立体车库受力情况分析 .11 3.2 立体车库钢结构分析设计与校核 .12 3.2.1 导轨支撑梁的设计与校核 .12 3.2.2 立柱的设计与校核 .15 四层升降横移式立体车库钢结构设计及有限元分析 IV 3.2.3 横梁设计与校核 .17 3.2.4 纵梁设计与校核 .20 第四章 连接设计21 4.1 钢结构的连接种类和要求 .21 4.1.1 钢结构的连接方法 .21 4.1.2 焊接与螺栓连接要求 .21 4.2 横梁与柱的连接设计 .22 4.2.1 连接形式设计 .22 4.2.2 设计计算 .22 4.3
12、 纵梁与柱的连接设计 .23 4.3.1 搭接板与柱的焊接连接设计 .23 4.3.2 搭接板与悬伸支撑托座的焊接连接设计 .26 4.3.3 纵梁与悬伸支撑托座的螺栓连接设计 .28 4.4 梁的拼接连接设计 .28 第五章 基于 CATIA 的立体车库钢结构分析.31 5.1 有限元分析概述 .31 5.1.1 有限元分析一般基本步骤 .31 5.1.2 有限元结构的离散化 .32 5.2 关于 CATIA33 5.2.1 CATIA 软件简介 .33 5.2.2 CATIA 有限元分析特点 .34 5.2.3 CATIA V5 有限元分析过程 35 5.3 立体车库结构静态分析 .36
13、5.3.1 基于 CATIA 参数化实体建模 .36 5.3.2 单根横梁有限元分析 .38 5.3.3 单根纵梁有限元分析 .39 5.4 车库整体稳定性分析 .40 5.4.1 钢架结构稳定性问题 .40 吉林建筑大学 V 5.4.2 立体车库钢结构稳定性的特点 .40 5.4.3 机械式立体车库整体稳定性分析（屈曲分析） .41 3.5.4 立体车库钢框架模态分析 .42 第六章 总结与展望45 致谢.46 参考文献.47 吉林建筑大学 - 1 - 第一章第一章 绪论绪论 1.1 立体车库设计选题的目的和意义立体车库设计选题的目的和意义 在我国，许多大中城市交通设施落后，道路堵塞严重，停
14、车难、乱停车与 不断增长的机动车保有量间的矛盾同益突出，早己是社会普遍关注的焦点问题。 我国城市全国机动车和驾驶人众多，城市土地资源有限，各种基础设施建 设用地不断增长，停车难问题成为首要解决的问题。2012年上半年全国机动车 和驾驶人保持快速增长趋势，截至6月底，全国机动车总保有量达2.33亿辆，其 中汽车1.14亿辆，摩托车1.03亿辆。全国机动车驾驶人达2.47亿人，其中汽车 驾驶人1.86亿人，全国17个城市的汽车保有量超过100万辆，其中北京、成都、 天津、深圳、上海等5个城市的汽车保有量超过200万辆。私人汽车保有量达 8613万辆，目前停车问题日益明显，每年预计需新增停车位400
15、万个。由于我国 停车场建设的严重滞后导致机动车违章停靠，侵占道路和绿地，致使道路通行 能力下降，影响了社会总体效率。 停车设备建设是汽车工业和城市发展的基本条件之一，停车设备本身也是 城市交通战略和城市道路产业政策不可缺少的组成部分，对于确保安全、流畅 的交通环境，整洁优美的生活环境以及保持社会的安定起着重要的作用。立体 车库，以其占地面积少、停车率高、布置灵活等优点，越来越受到人们的青睐。 智能立体车库以其操作方便、安全可靠、高效低耗等优点，并且可最大限 度地利用空间，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。 从现有停车位的缺口情况和今后市场的需求可以看出，立体车库的市场前景
16、十 分良好。它的发展对于促进国民经济快速增长，尤其在缓和汽车与车位相对紧 张之间的矛盾方面具有广泛的社会意义。由此可以预见立体车库具有广阔的市 场前景。 四层升降横移式立体车库钢结构设计及有限元分析 1.2 国内外关于立体车库研究状况及发展趋势国内外关于立体车库研究状况及发展趋势 1.2.1 国外状况国外状况 机械式立体车库发源于上世纪 20 年代的美国，是在繁华拥挤的都市里为解 决停车难而采取的一种措施。20 世纪 80 年代中期，德国的 Krupp 制造公司在 当地安装了两台较大的机械式立体停车设备，一个是在萨尔布吕肯，另一个是 在慕尼黑，这两台设备目前都仍在运营。意大利从事停车设备开发和生产也比 较早，较好的公司有：意大利 Sotefin、Interpark 等。由于欧洲国家土地资 源比较富余，停车问题表现不很突出，停车设备应用量不是很大。日本公司有 新
