基于多尺度模型的立体车库在车辆撞击下的性能研究

发布时间：2020-09-23 07:44

　　随着经济的高速发展和科技的飞速进步,我国汽车的产销量也随之快速的增长,汽车的保有量也在不断地增加。但是,由于汽车数量的迅速增加而带来的交通拥堵问题与停车困难问题已经到了十分严峻的地步,几乎所有的大城市都存在着严重的道路拥堵与停车难的问题。由于城市的土地资源十分稀缺,所以将停车方式从传统的简单平面式向空间化的高层立体式转变则是从供给侧方面缓解停车难问题的有效手段。智能化的高层立体车库能够充分利用土地的上部空间,从而提高土地的利用率。智能化立体车库的内部停车方式简单而快捷,并且还能够增加汽车的防盗性与防护性。高层立体车库作为一种停车设施,其周边环境的车流量较大,在运行的过程中,难免会发生汽车碰撞车库的情况。加上近年来恐怖主义盛行,因此有必要对汽车撞击立体车库的情况进行研究,以指导立体车库的防撞设计。目前,我国关于立体车库的撞击研究尚处于起步阶段,撞击作用下结构的动力响应数据及撞击力数据都是十分匮乏的,立体车库的撞击研究指导思想和防撞设计要求都不明确。鉴于以上情况,研究高层钢结构立体车库在汽车撞击作用下的动力响应,以及进一步研究立体车库受到的撞击力的大小及特点,对于立体车库的设计和受撞击后的安全评估都具有重要的意义。本文以垂直升降类的高层钢结构立体车库为研究对象。通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件分别建立了立体车库的多尺度有限元模型和精细化有限元模型,并将这两种模型的立体车库在撞击作用下的动力响应进行了比较,验证了多尺度模型的适用性。在确定了立体车库的模型和研究方法的基础上,对撞击作用下立体车库的动力响应进行了的研究,总结了立体车库的受撞特性。随后,将影响立体车库撞击动力响应的各种因素进行逐一的考虑,采用参数化的分析方法研究了车辆的撞击速度、撞击质量、撞击位置以及立体车库的上部工况这四种因素。最后,分析了不同参数对撞击力的影响,归纳了撞击力峰值数据,并将撞击力结果与各国规范进行了比较。得出了以下的结论:(1)多尺度模型可以在大幅度提升计算效率的同时满足模拟精确度的要求。(2)车辆对立体车库的撞击作用具有局部性,撞击造成的塑性应变主要集中于立体车库受撞柱的撞击区域、柱脚以及柱顶区域。与受撞柱无直接关联的构件受车辆撞击作用的影响很小。立体车库各层的位移峰值随层数的增加而呈现先减小后增大的变化规律。(3)汽车的撞击速度与撞击质量对立体车库动力响应的影响较大,且车辆的撞击速度和质量越大,结构相应的动力响应就越大。撞击位置与上部工况对结构动力响应的影响则较小。(4)影响撞击力的主要因素为车辆的撞击速度与撞击质量,其中撞击速度对撞击力峰值的影响最为明显。在车辆撞击没有造成受撞柱失效的情况下,撞击力峰值随着车辆撞击速度的增加而迅速增加。在车辆撞击造成了受撞柱失效的情况下,撞击力峰值不再随车辆撞击速度和撞击质量的增加而改变。(5)将撞击力结果与四种现行规范进行了对比,认为在汽车撞击钢结构立体车库时,中国规范和欧洲规范对汽车撞击力的取值略显不安全,而美国规范的取值则较为安全。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U491.71
【部分图文】：

汽车撞击建筑物事件c)汽车失控撞进二楼诊所d)路虎车撞进健身房

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汽车恐怖袭击事件

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湖南省人民医院立体车库a)外观图b)内部图

【参考文献】