鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫抗震性能分析

潘佳偉　辛友萌

摘要：機(jī)械式立體停車庫能夠?qū)ΜF(xiàn)代城市發(fā)展中存在的停車難的問題進(jìn)行有效緩解，其本身采用的多是非常規(guī)框架式鋼結(jié)構(gòu)，沒有設(shè)置相應(yīng)的樓板，也缺乏標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的設(shè)計要求。從保證鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫性能發(fā)揮的角度，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計的過程中，需要加強對其抗震性能的研究。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);機(jī)械式立體停車庫;抗震性能

前言：社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展背景下，人們的生活水平得到了顯著提升，汽車的保有量也在不斷增長，但是對于絕大部分城市而言，停車難的問題始終存在，尤其是在寸土寸金的城市繁華區(qū)域，想要建立起大面積的停車場幾乎不可能，也嚴(yán)重影響了城市的進(jìn)一步發(fā)展。機(jī)械式立體停車庫的出現(xiàn)，實現(xiàn)了對于有限空間的高效利用，也在一定程度上緩解了城市的停車壓力，值得進(jìn)行推廣。

1鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫概述

鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫包括了鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)械式以及立體化三個方面的內(nèi)容，首先，停車庫建設(shè)中采用的多是鋼框架結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性和安全性強，具備綠色環(huán)保的特點，而且對比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量更輕，施工周期更短，配合裝配式施工方案，能夠最大限度地減輕對于周邊環(huán)境的影響;其次，機(jī)械式指的是車輛的停放和存取全部由機(jī)械設(shè)備負(fù)責(zé)，精準(zhǔn)度更高，可以實現(xiàn)對于空間的高效利用;然后立體化指通過立體的方式來對車輛進(jìn)行存放，同樣的一片區(qū)域，傳統(tǒng)停車位只能停放一輛車，立體化停車庫可以停放復(fù)數(shù)的車輛，具體數(shù)量受車庫高度的影響。

對比常規(guī)的鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫最大的區(qū)別，在于其沒有樓板的束縛。普通鋼框架結(jié)構(gòu)因為功能層面的要求，需要設(shè)置混凝土現(xiàn)澆樓板或者鋼結(jié)構(gòu)樓板，其對于結(jié)構(gòu)存在十分明顯的約束作用。鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫從方便車輛存取的角度，一般都會設(shè)置能夠和承重構(gòu)件分離的載車板，不會受到固定樓板的束縛。這樣的結(jié)構(gòu)形式能夠極大減輕結(jié)構(gòu)自重，但是也會導(dǎo)致其豎向抗側(cè)力構(gòu)件在水平面的約束減小，一旦受到水平地震荷載的作用，結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)位移，影響其使用的安全性?；诖?，加強對于鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫抗震性能的研究非常必要。

2鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫抗震性能

某城市鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫位于城市中心商業(yè)區(qū)域，占地面積接近5000㎡，規(guī)劃車位200個，采用了鋼框架結(jié)構(gòu)，主體部分的柱網(wǎng)尺寸有兩種，分別是6.1m×7.3m和6.6m×7.3m，單柱荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值為5000kN。上部結(jié)構(gòu)的尺寸如表1所示。

2.1水平支撐對抗震性能的影響

對于平面及豎向不規(guī)則的特殊結(jié)構(gòu)類型，受樓板不連續(xù)、豎向剛度以及結(jié)構(gòu)質(zhì)量突變等因素的影響，結(jié)構(gòu)的高階振動影響比較突出，容易引發(fā)異常情況?；诖?，在對不規(guī)則特殊鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時，需要選擇多組地震波開展相應(yīng)的時程補充分析，提升結(jié)構(gòu)抗震性能評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在輸入同一地震波的情況下，有水平支撐的結(jié)構(gòu)模型計算出的基底剪力值超過了無水平支撐結(jié)構(gòu)模型的數(shù)值，換言之，水平支撐的存在可以提升模型的剛度。而依照相應(yīng)的地震反應(yīng)譜可知，在周期相同時，有水平支撐的模型在地震剪力方面，大于無水平支撐模型。另外，在輸入的地震波相同時，有水平支撐模型計算出的最小剪重比要超過無水平支撐模型的相關(guān)數(shù)值，而對照有關(guān)規(guī)范可知，剪重比不能小于3.2%，無水平支撐模型在結(jié)構(gòu)剛度方面小于這個數(shù)值，表明結(jié)構(gòu)中存在有比較明顯的薄弱區(qū)域，必須進(jìn)行調(diào)整。通過增加水平支撐的方式，可以提高剪重比的數(shù)值，也非常直觀的說明了增加水平支撐能夠改善鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫的剪重比指標(biāo)。對比有水平支撐和無水平支撐模型的計算結(jié)果，在輸入同一條地震波的情況下，有水平支撐的模型計算出的層間位移角相對較小，而在去掉水平支撐的情況下，模型的樓層側(cè)向剛度下降，層間位移角增大，這也表明水平支撐能夠為鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫提供一定的側(cè)向剛度，有效改善其層間位移角參數(shù)。

2.2屋蓋對抗震性能的影響

對比有屋蓋和無屋蓋兩個模型的計算結(jié)果，在輸入同一條地震波的情況下，有屋蓋模型計算得到的基底剪力值超過了無屋蓋模型，也就是說，增加屋蓋會使得模型本身的質(zhì)量增大，受到的地震力也會增加，在層間剪力參數(shù)上大于無屋蓋停車庫結(jié)構(gòu)。同樣，有屋蓋模型計算出的最小剪重比小于無屋蓋模型，對照有關(guān)規(guī)范可知，剪重比不能小于3.2%，否則表明結(jié)構(gòu)剛度相對于水平地震剪力偏小，存在明顯的薄弱區(qū)域。屋蓋的增加，會使得結(jié)構(gòu)最小剪重比降低，超出規(guī)范允許的數(shù)值，表明屋蓋的增加會對立體式停車庫結(jié)構(gòu)的剪重比指標(biāo)帶來一定負(fù)擔(dān)。在輸入同一條地震波的情況下，有屋蓋模型的層間位移角大于無屋蓋模型，在去掉屋蓋的情況下，結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低，地震剪力較小，層間位移角也相對較小。

3結(jié)語

結(jié)合上述分析，可以得到如下結(jié)論：

（1）在鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫中，設(shè)置水平支撐可以使得其層間剪力和最小剪重比增大，使層間位移角減小。因此，在立體停車庫設(shè)計中，應(yīng)該增加相應(yīng)的水平支撐來提高結(jié)構(gòu)整體的抗震性能，不過也需要注意其所帶來的自重增加問題，對水平支撐進(jìn)行優(yōu)化。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫中，設(shè)置屋蓋會使得結(jié)構(gòu)層間剪力和層間位移角增大，最小剪重比減小，提升結(jié)構(gòu)頂部的剛性?？傮w而言，屋蓋的設(shè)置并不利于停車庫抗震性能的提高。不過一般來講，鋼結(jié)構(gòu)機(jī)械式立體停車庫的頂層為設(shè)備中，從功能角度分析十分必要，因此在設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)該對屋蓋設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，如采用輕質(zhì)屋蓋等，保證結(jié)構(gòu)具備良好的抗震性能。

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作者簡介：潘佳偉（1995.05.23-）男，漢，浙江，本科，研究方向：機(jī)械車庫的耐久性