12层垂直升降停车设备结构设计计算书xxxx年x月x日产品名称：梳齿式垂直升降式停车设备产品型号：PCS型12层产品用途：用于大型轿车的停放产品性能：采用以梳齿架交换车辆来完成存取车辆的机械式停车设备1．前言1-1设计内容：PCS型12层机械式立体停车设备1-2设计依据：本公司自行研制开发1-3设计标准：JBJ100-98《汽车库建筑设计规范》GB50067-97《汽车库、修车库、停车场设计规范》JB/T10475-2004《垂直升降类机械式停车设备》GB50084-2001《自动喷水灭火系统设计规范》GB50116-98《火灾自动报警设计规范》GB/T3811-2008《起重机设计规范》GB17907-1999《机械式停车设备通用安全要求》JB/T8713-1999《机械式停车设备类别、型式与基本参数》GB50017-2003《钢结构设计规范》1-4 设计计算标准PCS型12层机械式立体停车设备钢结构件的强度、稳定性计算符合GB/T 3811-2008的规定2．PCS型12层机械式立体停车设备设计计算基本数据2-1 产品组成：钢结构部分、梳齿升降装置、梳齿交换装置，梳齿横移装置、驱动系统、控制系统等。

2-2 PCS型12层机械式立体停车设备使用等级U5 （N=5×105 ）2-3 PCS型12层机械式立体停车设备工作级别Q2 （经常吊运额定载荷kp 0.25）A5 (工作级别)2-4 PCS型12层机械式立体停车设备的钢结构使用等级T5 (经常中等的使用寿命h≤6400小时)2-5 PCS型12层机械式立体停车设备的钢结构工作级别L2(机构有时承受最大载荷,一般承受中等载荷Km 0.25)M5 (工作级别)2-6 PCS型12层机械式立体停车设备电气控制级别3．PCS型12层机械式立体停车设备设计计算PCS型12层机械式立体停车设备钢结构部分采用八柱结构型式，结构框架稳定性好，有较好的强度和刚度，特别适用于多层式或重列式的停车设备。

3-1 PCS型12层机械式立体停车设备载荷组合与计算PCS型12层机械式立体停车设备载荷组合包括：常规载荷；偶然载荷；特殊载荷及其他载荷等。

常规载荷：PCS型12层机械式立体停车设备正常工作时经常发生的载荷，包括由重力产生的载荷，由驱动机构或制动器的作用使PCS型12层机械式立体停车设备加速或减速而产生的载荷及因PCS型12层机械式立体停车设备结构的位移或变形引起的载荷。

3-1-1 自重载荷：PCS型12层机械式立体停车设备本身的钢结构部分；机械设备；电气设备及最多停放车辆的质量的重力总和。

自重载荷P G=(钢结构部分+机械设备+包装框架+电气设备+停放车辆（22台）)×9.8=（36556+22×1800 ）×9.8 (车重1800Kg)= 746328.8(N)=746.3288(KN) (GB3811-83 2.2.1)额定起升载荷P Q=(提升梳齿架组件+停放车辆(1台))×9.8 =（（（345.66+96.48×2）×2）+1800）×9.8=28194 (N) =28.194(KN) (GB3811-83 2.2.2)自重振动载荷=自重载荷×1.1= 820961.68(N)=820.96(KN)启动速度v=1.8m/min=0.03m/s起升载荷动载系数ψ=1+1×v=1+1×1.8/60=1.03(GB3811-83 2.2.4)起升动载荷=额定起升载荷28.194×1.03=29.0398 (KN)3-1-2 偶然载荷：偏斜运行时的水平侧向载荷、坡道载荷、风载荷、雪和冰载荷、温度变化引起的载荷等不予考虑3-1-3 特殊载荷：碰撞载荷与缓冲碰撞力不予考虑。

碰撞载荷：PCS型12层机械式立体停车设备的水平运行最大速度是：0.144米/秒。

按GB/T 3811-2008《起重机设计规范》第4.2.3.2.2.1中规定的：当水平运行速度，不须考虑此缓冲碰撞力。

3-2 PCS型12层机械式立体停车设备钢结构部分设计计算PCS型12层机械式立体停车设备一般放置室外（外加雨棚）PCS型12层机械式立体停车设备钢结构所选用Q235钢材，主框架结构图PCS型12层机械式立体停车设备钢结构所选用Q235钢材，横梁选用槽钢（GB/T-707）16a,材料：Q235An=21.9cm2 ；Ix =866cm4；Iy =73.3cm4 ix =3.500cm；iy =1.83cm; Sx=63.9cm3；I y 1=144 cm3；Wx=108cm3；Wy=16.3cm3；Z0=1.8cm。

纵梁选用H-型钢（GB/T-11263）300×150×6.5×9,材料：Q235-A立柱选用H-型钢（GB/T-11263）200×200×8×12,材料：Q235-A横梁选用槽钢（GB/T-707）16a,材料：Q235-A提升梳齿架主构件采用矩形管200×100×6横移梳齿架主构件采用槽钢16aPCS型12层机械式立体停车设备钢结构自重36.556吨(约358.2488 KN)主框架强度及稳定性计算槽钢16a横梁受力分析横梁结构图横梁受到弯矩。

主要载荷是横移梳齿架重量与小车重量之和因此：P总= (414.63+1800)×9.8=21703.374NP1=P总/6=21703.374/6=3617N等效受力图R A=R B=-3/2×P1=-1.5×3617=-5425.8NM max=P1×l/8+P1×a2/l=3617×2.4/8+3617×0.6572/2.4=3544.13N·mMA=MB=- P1×l/8-P1×a×(1-a/l)= -3617×2.4/8-3617×0.657×(1-0.657/2.4) =-2810.938 N·m(机械设计手册第5版第1卷1-133、1-134)σ=M A/W X=2810.938/ 108=26.027 N/mm2< [σ]=215 N/mm2最大挠度(机械设计手册第5版第1卷1-133、1-134)fmax= P1×a2×l×(3-4α)/(24×E×I)+P1×l3/(192×E×I)= 3617×6572×2400× (3-4×657/2400)/(24×206000×8660000) + 3617×24003/(192×206000×8660000)=0.3127mm<[f]=2400/500=4.8mm(一般定位精度)(按GB3811-2008起重机设计规范5.5.2.1.1.2)因此横梁符合要求。

H 300×150×6.5×9纵梁受力分析P’=P1 =28.194/4=7.26KN=7260N支座反力：R A=R B=P1 =7260NM A=M B=-P1×a× (1-α)=-7260×0.2205×(1-0.2205/6.020) = -1542.195N·m M max=P1×a2/l=7260×0.22052/6.020=58.635 N·m最大应力σ=M A/W X=1542.195/490=3.147N/mm2<[σ]=215N/mm2最大挠度(机械设计手册第5版第1卷1-133、1-134)fmax= P1×a2×l×(3-4α)/(24×E I)=7260×220.52×6020×(3-4×220.5/6020)/(24×206000×73500000)≈0.016mm<[f]=6020/1000=6.02mm（高定位精度）(按GB3811-2008起重机设计规范5.5.2.1.1.2)因此纵梁符合要求。

H200×200×8×12中间立柱构件受力分析单根立柱P ’=746328.8/8=93291.1N（总重746328.8N）1截面特性计算An=64.28cm2Ix =4770cm4；Iy =1600cm4ix =8.61cm；iy =4.99cm;Wx=477cm3；Wy=160cm32根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）5.1.1条式5.1.1-1立柱构件强度计算最大应力(N/mm2):σ=N/An=93291.1/6428=14.513N/mm2< f=215.000(f查表3.4.1-1) 立柱构件强度验算满足。

3、柱构件平面内稳定验算结果平面内计算长度(m)：取最大值2.465 （因立柱与横梁成刚性连接），平面内长细比λx=2465/86.1=28.63对x轴截面分类：a 类轴心受压稳定系数：φx：0.965柱平面内长细比：λx=28.63 < [λ]= 150.000 ([λ]查表5.3.8)根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）5.1.2条式5.1.2-1柱构件平面内稳定计算最大应力(N/mm2): N/ΨA= 93291.1/0.965/6428=15.04< [σ] =215.000柱构件平面内验算满足。

4、柱构件平面内稳定验算结果平面内计算长度(m)：取最大值6.51 （因立柱与纵梁成刚性连接），平面内长细比λy=6510/49.9=130.46对y轴截面分类：b类轴心受压稳定系数：φy：0.366柱平面内长细比：λy=130.46 > [λ]= 150.000 ([λ]查表5.3.8)根据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）5.1.2条式5.1.2-1柱构件平面内稳定计算最大应力(N/mm2):N/ΨA=93291.1/0.366/6428=39.65<[σ] =215.000柱构件平面内验算满足要求。

故：立柱构件安全稳定3-3 PCS型12层机械式立体停车设备机械装置设计计算提升机构结构图以上轴的扭矩图如下：剪力最大处扭矩M t=4×M1=4356N·m；最大剪切应力τmax=M t/W t；抗扭截面模数W t= 78.3cm3；（机械设计手册6-23查表6-1-29 Z p值）τmax=M t/W t=4356/78.3=55.632N/mm2；许用转应力计算（机械设计手册）T轴=T电机×i=9550000×P电机/n×i =9550000×15/58×(26/14)=4586.822 N·m [τ]≥5×T轴/d3=5×4586822/753 = 54.36 N/mm2（d=75）两种算法基本相合，安全系数取S p=1.5查45钢扭转疲劳极限τ-1=140N/mm2（机械设计手册6-19表6-1-19）τmax(或[τ])×S p=55.632(或54.36)*1.5=83.448(或81.54)<140故，轴安全可靠3-4 PCS型12层机械式立体停车设备关键部位的设计计算;钢丝绳直径选择：根据GB3811-2008起重机设计规范6.3.2.3.2.1式（125）确定查表44可知c=0.116（安全系数为7.1，钢丝绳抗拉强度1470）S=7260Nd=0.116×≈9.88（钢丝绳直径按φ11）根据GB3811-2008起重机设计规范6.3.3.3.1钢丝绳偏角推荐不大于5°实际设计3.6°～4.38°。