1、1.1 题目背景及研究意义1.1.1 题目背景进入到 21 世纪后，随着我国社会经济和城市建设的迅猛发展以及人民生活水平的逐步提高，汽车数量快速增加，而另一方面，停车位容量却远远跟不上汽车保有量的发展，特别是在中大型城市，停车难的问题已经非常突出。这是因为在寸土寸金的大都市，开发商总希望把所有的土地都用来建设高楼大厦，但是一个优质的生态环境又要求尽可能多地增加绿地面积，并且政府在楼宇规划审批上也对停车位有硬性指标，规定了每个建筑需配置的停车位数量，所以开发用地往往不能同时满足各项用地要求，造成汽车数量的不断增长与停车位容量有限之间的矛盾日趋尖锐。立体停车场是指多层式立体停车场采用高架式存放的方
2、式提供车辆停放所需场地，它的最大优点是节省土地面积，可根据场地的大小确定停车场的面积及层数。由于汽车消费与日俱增，城市停车位供应严重不足，传统停车场发展缓慢，建设立体停车场成为缓解大中城市停车难题的新思路。现如今我国立体停车场产业链已趋于完善，产品技术成熟度稳步提升、企业生产规模化、应用领域拓展迅速。目前在中国约有 130 余家企业从事立体停车相关设备的生产制造，其中主要品牌有杭州西子石川岛、深圳怡丰、唐山通宝等。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，立体停车的理念也日益深入人心。预计“十二五”期间，中国汽车保有量将保持较快增长，停车位紧缺形势仍将持续。 “停车经济”蕴藏巨大
3、商机，在商场、写字楼、住宅小区等车辆停放密集区均可投资建设立体停车场，市场前景值得期待。因此，发展占地面积小、空间利用率高、适应性强、操作简单、方便管理、安全性高、节能环保的机械式立体停车场就显得尤为必要。1.1.2 研究意义随着家用小型汽车的不断增加，公共场所及其所涉及到的停车矛盾、车用绿化地的问题变得越来越突出，在人们对生活质量还有生活环境意识逐渐增强之时， “停车场”越来越成为一个热门话题，立体停车场将会在新开发地段的楼盘和商业里崭露头角。而且，随着城市建设的迅猛加快和汽车的大量生产，今后立体停车场是停车场建设的主要方向，尤其在寸土寸金的大都市，采用只能立体停停车场是解决“停车难”的唯一
4、出路。立体停车场占地很少，容量也很大，利用效率相当高；泊车与取车全程自动化，省时、省力又省心；安全并且还能有效防盗，耗能少，冬暖夏凉，非常干净卫生，优点远远大于地上停车场。此外，同传统意义上的停车场相比，车辆进入立体停车场后就熄火，减少车辆在车场内的驾驶距离和尾气排放，明显有利于环保节能。毫无疑问，立体停车场将是整个停车行业未来关注的核心。1.2立体停车场的研究现状及其发展趋势1.2.1 立体停车场的研究现状立体停车场是一个新兴产业。国外已有 60 余年历史，国外的立体停车场技术已日趋成熟，在国际上代表立体停车场发展领先水平的国家有美国、德国、日本、韩国等。立体停车场发源于上世纪 20 年代的
5、美国，是在繁华拥挤的都市里未解决停车而采取的一种措施。50 年代以后，伴随着私人小汽车的大量涌现，在西欧、东南亚、韩国和日本都得到了广泛的应用。形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。其中，发展较早、较好的日本公司有石川岛播磨、新明和、日精、三菱重工等；欧洲有意大利 Sotefin、Interpark、德国 Palis等。这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备，经过几十年的不断发展，立体停车场从造型、结构、控制、驱动、监测、材料、保险等方面不断地更新换代，日趋完美。但现在德国Palis 公司的机器人搬运式停车设备是当今国际尖端产品。日本还在每年
6、 25%左右需求递增，日本、欧洲、俄罗斯、印度、泰国等对我国产品也有很大需求。我国在 20 世纪 80 年代初开始研制和使用立体停车场。90 年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，立体停车场的应用逐步推广。由于很多兴建小区内住户与车位的配比为 1：1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体停车场以其平均单位占地面积少的独特特性，已被广大用户接受。虽然已有近 20 年历史，但真正发展较快也是近几年。由于土地资源越来越少，汽车作为国家支柱产业每年 100 万辆速度递增，停车缺口总量已近 500 万个等情况，国家发改委指出：发展机械式立体停车场已是势在必行。国家和各省
7、市政府都极为重视，把推进立体停车场行业发展作为城市基础建设重要内容和解决城市“停车难”的必要手段。立体停车场的种类比较多，目前国内外比较流行的型式有：1、 升降横移式：采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备。特点：由于型式比较多，规模可大可小，对地的适应性较强，因此使用十分普遍。钢结构部分、载车板部分、链条传动系统、控制系统、安全防护措施等。在停车设备的市场份额约占 70%。不足点：每组设备必须留有至少一个空车位；为链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落功能。2、垂直循环式：采用垂直方向做循环运动来存取车辆的机械式停车设备。特点：省地,在 58m2的地方建起大型垂直循环类机械停停车场，可容
8、纳 34 辆轿车，可省去购置土地的大量费用。在停车设备的市场份额约占 3-5%。不足点：设备结构复杂，没有完善的闭锁和监测系统，采用足够的安全措施和消防系统，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需 2 分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差，因此有的用户开始拆除。3、水平循环式：采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆的机械式停车设备。特点：可以省去进出车道，提建于狭长地形的地方，降低拉通风装置的费用，若多层重叠可为大型停车场。但因一般只有一个出入口，所以存取车时间较长。在停车设备的市场份额约占 3-5%。不足点：但因一般只有一个出入口，所
9、以存取车时间较长，最远车位一般一次取车需 2 分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。4、多层循环式：采用通过使载车板作上下循环运动而实现车辆多层存放的机械式停车设备。特点：无需坡道，节省占地，自动存取，建于地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所。在停车设备的市场份额约占 1-2%。不足点：设备结构复杂，相对比较故障率高。 最远车位一般一次取车需 2 分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。5、平面移动式：在同一层上用搬运或起重机平面移动车辆或泊车板平面
10、横移存取车辆，亦可搬运机和升降机配合实现多层平面移动存取车辆的机械式停车设备。特点：一般设置在地上或半地下，准无人方式，地平面层为自走式，不仅降低建立立体停车场投资费用，而且地平面层可停放大尺寸车辆。在停车设备的市场份额约占 2-3%。不足点：设备结构复杂，相对比较故障率高。 存车超过 20 辆时，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差。6、堆垛式：以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式停车设备。特点：巷道堆垛类立体停停车场设备是 20 世纪 60 年代后欧洲根据自动化立体仓库原理设计的一种专门用
11、于停放小型汽车的立体停车设备。是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车设备，它的出现解决了人们希望解决的大型自动化停车难题；全封闭停车场，存车安全等特点。该类停车场主要适用于大型密集式存车。在停车设备的市场份额约占 3-5%。不足点：设备结构复杂，设有完善的闭锁和监测系统，采用足够的安全措施和消防系统，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需 2 分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。7、垂直升降式：垂直升降类汽车停车设备亦可称为塔式立体停车设备，通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现
12、存取车辆的机械式停车设备。特点：整个存停车场可多达 2025 层，即可停放 4050 辆车，占地面积不到50m2 ，空间利用率最高。适宜建筑在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。在停车设备的市场份额约占 3-4%。不足点：设备结构复杂，设有完善的闭锁和监测系统，采用足够的安全措施和消防系统，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需 2 分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第 20 辆约需 30 分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。8、简易升降式：车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车设备叫做简易升降类机械式停车设备。简易升
13、降类机械式停车设备一般为准无人方式，即人离开后移动汽车的方式。特点：这类停车设备的结构简单、操作容易，多用于私人住宅、企事业单位、地下室等。该类停车设备可充分利用地下室空间场所，在面积一定时将至少增加二倍以上的停车位。在停车设备的市场份额约占 5-8%。不足点：整体结构设计不科学，力学结构不合理，二层以下可以，三上升降运行时摆动幅度过大，风力过大时发生摇晃，连设计人员自己都担心，留有巨大的安全隐患，是停车设备需要技术改进的产品，否则将被淘汰。9、汽车专用升降机：汽车专用升降机是专门用作不同平面的汽车搬运的升降机，它只起搬运作用，无直接存取的作用。特点：可以代替汽车进出停车场的斜坡道，大大节省空
14、间，提高停车场利用率，汽车专用升降机常用于地下或楼层、屋顶或建筑内自走式停车场存取汽车的搬运。1.2.2 立体停车场发展趋势停车问题是一种社会环境问题，是城市发展过程中客观出现的社会现象。我国机械式立体停车场的应用与研究还处于起步阶段，立体停车场行业在我国还是新兴行业，建设的数量远远不足，规模也不大，大型的主要靠进口，小型的应用还不广泛，综合国内外市场的需求，可以断定拥有高技术含量、高附加值、采用机电一体化技术的机械式立体停车场具有广阔的市场前景。停车产业正向多元化方向发展，其停车场技术不单单是纯粹的机械设备，它还包括了当今的建筑、机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的大量先进技术。
15、多层垂直再提升装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位，汽车尺寸和重量自动识别，停车泊位自动跟踪，链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿，汽车安全检测、自动消防灭火等。机械式立体停车场的控制正向智能化、无人操作方向发展，一些新技术正在迅速进入该领域，如变频技术、全电脑（多微机）控制系统、传感技术、光纤通讯技术、垂直提升和水平平移机构、IC 卡的防伪技术、机电安全装置系统等。与各种先进技术的融合将促使机械式停车场向高技术方向发展，形成新的停车场产业。1.3结构的选用及停车场的型式1.3.1 结构的选用立体停车场一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在这里我们选用钢结构。钢结构与其他建筑结构相比，具有如下
16、特点：a.可靠性高钢材在生产时，整个过程可严格控制，质量比较稳定，性能可靠。钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体;钢材的物理力学特性与工程力学对材料性能所作的基本假定符合较好;钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，计算结果可靠，所以说钢结构的可靠性高b.材料的强度高，钢结构自重小与混凝土等材料相比，虽然钢材的重力密度大，但它的强度和弹性模量较高，而且强度与重力密度之比也高得多。钢结构自重小，从而便于运输与安装，可减轻基础的负荷，降低地基和基础部分的造价。c.材料的塑性和韧性好钢材的塑性好，钢结构在一般条件不会因超载等而突然断裂。破坏前一般都会产生显著的变形，易于被发现，可及时采取补
17、救措施，避免重大事故发生。钢材的韧性好，钢结构对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗震性能优越。d.钢结构制造简便，施工工期短钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。e.钢结构密闭性好钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性较好的常压和高压结构、管道等。f.钢材的耐锈蚀性差在没有腐蚀介质的一般环境中，普通钢材制成的钢结
18、构经除锈后再涂上合格的防锈涂料，锈蚀问题并不严重。立体停车场多在没有腐蚀介质的环境中，所以对钢结构本身的维护费用低。结构主体采用热制 H 型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，具有较好的强度和刚度，轻巧、美观，并可二次拆卸安装，运输方便。1.3.2 停车场的型式电梯升降式，这种停车场的高度可以做得较高，对设备的安全性、加工安装精度等要求也较高，但外型美观大方，可以与建筑物并设，也可单独设置，与环境融洽结合，高效利用土地。非常适宜小区这种车辆集中停放的集聚点。图 1停车场采用蜂窝状状如图 1 分布，优点在于减少车辆在水平方向的移动，通过机构的回转运动寻找到指定车位，消除在水平位移中移动惯量使移动平稳。效果图如下图所示：图 2 主视图 图 3 俯视图图 4 剖视图 图 5 使用状态参考图
