钢结构机械式立体停车库抗震性能分析

潘佳伟　辛友萌

摘要：机械式立体停车库能够对现代城市发展中存在的停车难的问题进行有效缓解，其本身采用的多是非常规框架式钢结构，没有设置相应的楼板，也缺乏标准化规范化的设计要求。从保证钢结构机械式立体停车库性能发挥的角度，在进行规划设计的过程中，需要加强对其抗震性能的研究。

关键词：钢结构;机械式立体停车库;抗震性能

前言：社会经济飞速发展背景下，人们的生活水平得到了显著提升，汽车的保有量也在不断增长，但是对于绝大部分城市而言，停车难的问题始终存在，尤其是在寸土寸金的城市繁华区域，想要建立起大面积的停车场几乎不可能，也严重影响了城市的进一步发展。机械式立体停车库的出现，实现了对于有限空间的高效利用，也在一定程度上缓解了城市的停车压力，值得进行推广。

1钢结构机械式立体停车库概述

钢结构机械式立体停车库包括了钢结构、机械式以及立体化三个方面的内容，首先，停车库建设中采用的多是钢框架结构，稳定性和安全性强，具备绿色环保的特点，而且对比钢筋混凝土结构的质量更轻，施工周期更短，配合装配式施工方案，能够最大限度地减轻对于周边环境的影响;其次，机械式指的是车辆的停放和存取全部由机械设备负责，精准度更高，可以实现对于空间的高效利用;然后立体化指通过立体的方式来对车辆进行存放，同样的一片区域，传统停车位只能停放一辆车，立体化停车库可以停放复数的车辆，具体数量受车库高度的影响。

对比常规的钢框架结构，钢结构机械式立体停车库最大的区别，在于其没有楼板的束缚。普通钢框架结构因为功能层面的要求，需要设置混凝土现浇楼板或者钢结构楼板，其对于结构存在十分明显的约束作用。钢结构机械式立体停车库从方便车辆存取的角度，一般都会设置能够和承重构件分离的载车板，不会受到固定楼板的束缚。这样的结构形式能够极大减轻结构自重，但是也会导致其竖向抗侧力构件在水平面的约束减小，一旦受到水平地震荷载的作用，结构很容易出现扭转位移，影响其使用的安全性。基于此，加强对于钢结构机械式立体停车库抗震性能的研究非常必要。

2钢结构机械式立体停车库抗震性能

某城市钢结构机械式立体停车库位于城市中心商业区域，占地面积接近5000㎡，规划车位200个，采用了钢框架结构，主体部分的柱网尺寸有两种，分别是6.1m×7.3m和6.6m×7.3m，单柱荷载标准组合值为5000kN。上部结构的尺寸如表1所示。

2.1水平支撑对抗震性能的影响

对于平面及竖向不规则的特殊结构类型，受楼板不连续、竖向刚度以及结构质量突变等因素的影响，结构的高阶振动影响比较突出，容易引发异常情况。基于此，在对不规则特殊钢结构进行研究时，需要选择多组地震波开展相应的时程补充分析，提升结构抗震性能评估结果的准确性。

在输入同一地震波的情况下，有水平支撑的结构模型计算出的基底剪力值超过了无水平支撑结构模型的数值，换言之，水平支撑的存在可以提升模型的刚度。而依照相应的地震反应谱可知，在周期相同时，有水平支撑的模型在地震剪力方面，大于无水平支撑模型。另外，在输入的地震波相同时，有水平支撑模型计算出的最小剪重比要超过无水平支撑模型的相关数值，而对照有关规范可知，剪重比不能小于3.2%，无水平支撑模型在结构刚度方面小于这个数值，表明结构中存在有比较明显的薄弱区域，必须进行调整。通过增加水平支撑的方式，可以提高剪重比的数值，也非常直观的说明了增加水平支撑能够改善钢结构机械式立体停车库的剪重比指标。对比有水平支撑和无水平支撑模型的计算结果，在输入同一条地震波的情况下，有水平支撑的模型计算出的层间位移角相对较小，而在去掉水平支撑的情况下，模型的樓层侧向刚度下降，层间位移角增大，这也表明水平支撑能够为钢结构机械式立体停车库提供一定的侧向刚度，有效改善其层间位移角参数。

2.2屋盖对抗震性能的影响

对比有屋盖和无屋盖两个模型的计算结果，在输入同一条地震波的情况下，有屋盖模型计算得到的基底剪力值超过了无屋盖模型，也就是说，增加屋盖会使得模型本身的质量增大，受到的地震力也会增加，在层间剪力参数上大于无屋盖停车库结构。同样，有屋盖模型计算出的最小剪重比小于无屋盖模型，对照有关规范可知，剪重比不能小于3.2%，否则表明结构刚度相对于水平地震剪力偏小，存在明显的薄弱区域。屋盖的增加，会使得结构最小剪重比降低，超出规范允许的数值，表明屋盖的增加会对立体式停车库结构的剪重比指标带来一定负担。在输入同一条地震波的情况下，有屋盖模型的层间位移角大于无屋盖模型，在去掉屋盖的情况下，结构质量降低，地震剪力较小，层间位移角也相对较小。

3结语

结合上述分析，可以得到如下结论：

（1）在钢结构机械式立体停车库中，设置水平支撑可以使得其层间剪力和最小剪重比增大，使层间位移角减小。因此，在立体停车库设计中，应该增加相应的水平支撑来提高结构整体的抗震性能，不过也需要注意其所带来的自重增加问题，对水平支撑进行优化。

（2）在钢结构机械式立体停车库中，设置屋盖会使得结构层间剪力和层间位移角增大，最小剪重比减小，提升结构顶部的刚性。总体而言，屋盖的设置并不利于停车库抗震性能的提高。不过一般来讲，钢结构机械式立体停车库的顶层为设备中，从功能角度分析十分必要，因此在设计环节，应该对屋盖设计进行优化，如采用轻质屋盖等，保证结构具备良好的抗震性能。

参考文献：

[1]王永红，杜平，赵永兵，等.智能立体停车库在提升停车效率方面的解决措施[J].科学技术创新，2021，（27）：193-194.

[2]徐涛.垂直升降类机械式停车库建筑和结构设计要点探析[J].安徽建筑，2021，（08）：98，116.

[3]张勤，曾超，林理科.城市更新背景下老旧城区机械式立体停车库方案[J].起重运输机械，2021，（01）：44-48.

作者简介：潘佳伟（1995.05.23-）男，汉，浙江，本科，研究方向：机械车库的耐久性