SEMA貨架結構設計規範簡介（三）

【設計原則、荷載與缺陷】

3.1 總則

        總的來說，貨架結構設計就是通過計算或測試保證承載力極限狀態與(yu) 正常使用極限狀態都滿足下式：

        其中，

        γf為(wei) 相應荷載分項係數

        γm為(wei) 材料強度係數

        F為(wei) 荷載效應計算值

        Rk為(wei) 相應極限狀態抗力特征值。

        左側(ce) 即為(wei) 我們(men) 常說的荷載組合，該規範中沒有清楚寫(xie) 明需要考慮的具體(ti) 荷載組合，需要參考BS 5950:Part1，然後采用本規範的荷載分項係數。

3.2 荷載        

3.2.1 恒載（永久作用）

        恒載包括貨架本身的重量，以及貨架支承的固定設備的重量，比如噴淋、電氣、供暖、通風、空調等設備。設計所需恒載的數據應以實際為(wei) 準。

        當結構總自重小於(yu) 其所承受的總豎向荷載的5%時，結構自重可以忽略。按筆者經驗，此條在實際中會(hui) 發生。
 

3.2.2 托盤貨載

        指托盤及其上貨物荷載，也稱存儲(chu) 單元荷載。與(yu) 建築結構中的風、雪、樓板活荷載相比，托盤貨載的統計不確定性遠小於(yu) 其他幾種荷載。因此，托盤貨載的分項係數大小介於(yu) 恒載分項係數與(yu) 活載分項係數之間。

        客戶、終端用戶或者作為(wei) 二者谘詢方的單位，應負責指定存儲(chu) 貨物的最大重量與(yu) 尺寸，以及關(guan) 於(yu) 托盤在貨架上如何分布等特殊需求。在結構整體(ti) 分析時，設計者可以假定整個(ge) 貨架每跨每層的貨載都是均勻分布的，除非設計者與(yu) 客戶以書(shu) 麵形式就其他分布方式達成一致。
 

3.2.3 活荷載（可變作用）

        活荷載指因貨架使用而產(chan) 生的額外荷載。與(yu) 貨架連接的設備上的活荷載，也應在設計中確定並考慮。
 

3.2.4 偶然豎向荷載

        在一個(ge) 存儲(chu) 單元正上方的貨架構件，應能承受一個(ge) 至少5kN的向上的偶然作用力。一般而言，這個(ge) 力應該作用於(yu) 一根橫梁的一端，由安全插銷抵抗，確保梁端連接件不從(cong) 立柱孔中脫出。

3.3 缺陷

        規範考慮了四種缺陷引起的作用，即框架缺陷、支撐體(ti) 係缺陷、構件缺陷與(yu) 加載缺陷。

3.3.1 框架缺陷

        框架的缺陷考慮了安裝後的貨架體(ti) 係不是完全豎直的實際情況。框架缺陷應在結構整體(ti) 分析中予以考慮，分析得到的力與(yu) 彎矩應用於(yu) 構件的設計。整體(ti) 分析模型中，可以使貨架模型具有一個(ge) 初始側(ce) 移缺陷，亦可由一組等效水平力代替。

（1）側(ce) 移缺陷

側(ce) 移缺陷φ由下式確定：

其中，

nc為(wei) 立柱數量（沿巷道方向）或相連的立柱組數量（垂直於(yu) 巷道方向）

ns為(wei) 橫梁層數

φs為(wei) 最大指定垂直度偏差（即頂部最大偏移距離除以對應高度）

φl為(wei) 梁柱節點的初始鬆動，需要根據本規範的測試方法確定（僅(jin) 無支撐框架需考慮，對支撐框架，φl=0）

        以上初始側(ce) 移缺陷在結構設計中需要沿所有水平方向考慮，但是每個(ge) 方向隻需單獨考慮不與(yu) 其他方向疊加。

        從(cong) 上式可以看出，φs對側(ce) 移缺陷的貢獻很大，它代表著實際貨架安裝的垂直度標準，由於(yu) φs是設計者人為(wei) 指定，因此貨架安裝後的垂直度是否達到指定標準，影響著貨架是否到達設計安全標準。

（2）等效水平力

        相對於(yu) 建立傾(qing) 斜的模型，比較方便的是使用等效水平力代替初始側(ce) 移缺陷。等效水平力應施加在貨架的每一層，與(yu) 每層承受的豎向荷載成比例。
 

3.3.2 支撐體(ti) 係缺陷

        包含支撐體(ti) 係的結構應在分析中考慮相應缺陷的影響，分析得到的力與(yu) 彎矩應用於(yu) 構件的設計。支撐體(ti) 係缺陷有以下兩(liang) 種情況。

（1）沿巷道方向的垂直支撐體(ti) 係初始整體(ti) 側(ce) 移缺陷

        如下圖所示，此缺陷應根據3.3.1節的方法確定，此時nc為(wei) 一排相連貨架的跨數。

（2）垂直於(yu) 巷道方向的橫斜撐體(ti) 係初始整體(ti) 側(ce) 移缺陷

        垂直於(yu) 巷道方向，立柱組通過巷道頂拉杆、立柱組連杆或中間層樓板相連，初始側(ce) 移缺陷應根據3.3.2.1節的方法確定，此時nc為(wei) 相連的立柱組數目，（1/5+1/ns）項值取1。

        規範還規定了支撐體(ti) 係應能抵抗的最小水平剪力Fq，為(wei) 所支撐框架最大軸力的2%。對於(yu) 沿巷道方向的垂直支撐體(ti) 係，除了支撐跨的2%，Fq還應附加被支撐跨的1%，累計不超過7%。如果支撐體(ti) 係提供N個(ge) 平麵的框架側(ce) 向穩定性，那麽(me) 該水平剪力還要乘以N（比如單深貨架背靠背垂直支撐N=4，雙深貨架背靠背垂直支撐N=8。同時，規範規定了設置水平支撐將所有平麵的水平力傳(chuan) 遞至中間垂直支撐的重要性，目前市麵大部分貨架產(chan) 品不滿足此要求）。

        筆者認為(wei) ，支撐係統水平剪力是可以通過整體(ti) 結構分析計算得到的，而以上規定為(wei) 本規範考慮的構造措施，以保證支撐係統的安全性。但"累計不超過7%"，可以認為(wei) ，規範暗含的意思為(wei) ，一跨垂直支撐可以提供支撐效果的跨數為(wei) 6，即每隔5跨橫梁設置一道背拉杆。
 

3.3.3 構件缺陷

        構件缺陷指構件實際加工與(yu) 名義(yi) 設計之間的偏差，會(hui) 影響構件的承載力。構件缺陷通過相應的屈曲公式在構件設計中考慮。
 

3.3.4 加載缺陷

        如果荷載的重心偏離貨架重心，那麽(me) 會(hui) 導致一組橫梁承受不均等的荷載，見下圖。

        如果荷載偏心引起的最大應力、變形的偏差小於(yu) 12%，那麽(me) 加載缺陷的影響可以忽略。如果設計與(yu) 操作允許係統性的偏心，那麽(me) 在整體(ti) 分析中應考慮其影響。