我們做的貨架結構計算到底有什麽特點

• event2022-08-08 09:40:09
• person 米兰竞技足球俱乐部官网WESAFE
• local_library 原創
• visibility 閱讀:117

非著名相聲演員郭德綱曾說過：“不是我很優(you) 秀，全靠同行的襯托”。貨架結構計算類似，不是這個(ge) 工作有多難，而是很多做的人不專(zhuan) 業(ye) 。看著一份份委托米兰竞技足球俱乐部官网審核的貨架結構計算報告，我們(men) 哭笑不得。貨架結構計算需要按照結構設計的套路來，不能隨便算個(ge) 壓力、壓強，就認為(wei) 是結構計算了。下麵來看看我們(men) 做的貨架結構計算有什麽(me) 特點，即在進行貨架結構計算時，我們(men) 都做了哪些結構專(zhuan) 業(ye) 方麵的考量。注意，以下內(nei) 容並不是全麵的結構計算體(ti) 現，隻是部分相對比較關(guan) 鍵、值得拿出來講一講的。更多的結構基礎知識需要相關(guan) 專(zhuan) 業(ye) 的科班訓練。

一、鋼材設計指標

鋼材的設計強度並不能直接采用牌號標示的屈服強度，更不能直接采用實際測試的屈服強度。比如Q235熱軋鋼帶，牌號標示屈服強度235MPa，設計采用值也就到210MPa左右。加工成貨架立柱前的鋼帶實測屈服強度可達265MPa甚至更高，在滿足一定檢測周期與(yu) 統計要求的前提下，應該可采用實測值（之所以說“應該“，是因為(wei) 歐標有而中國貨架標準暫無具體(ti) 條文規定）。加工成貨架立柱後的實測屈服強度可達295MPa甚至更高，這裏由於(yu) 冷作硬化效應而提升的強度部分，是不可以利用的（因為(wei) 不是全截麵有效）。

二、貨架部件特性

1. 立柱

立柱的截（斷）麵一般是開口的Ω形狀，其全截麵、最小淨截麵、等效截麵、有效截麵特性都需要準確獲取，以滿足不同計算之需。這些截麵特性計算比較複雜，尤其是剪心坐標、自由扭轉常數、扇性慣性矩等，手算基本無望，隻能通過專(zhuan) 門的軟件進行計算。需要特別注意的是，如果按照中國的規範設計校核立柱，有一個(ge) 截麵參數Uy是無論如何也繞不過的，而這個(ge) 參數目前隻能通過手動積分進行計算。

2. 梁柱節點

橫梁與(yu) 立柱的交點處，連接方式是掛鉤，這種節點在結構上既不是可以自由轉動的鉸接，也不是不能轉動的剛接，而是處於(yu) 兩(liang) 者之間的半剛接。半剛接的程度，即節點剛度，對於(yu) 貨架尤其是無背拉杆體(ti) 係的平庫貨架，影響較大，應通過測試獲取，然後準確應用到計算中。

3. 柱腳節點

立柱與(yu) 地坪的交點處，連接方式是底板加螺栓，這種節點同樣是半剛性，亦應通過測試獲取，然後準確應用到計算中。

4. 立柱組

兩(liang) 根立柱之間通過一係列撐杆組成立柱組，撐杆與(yu) 立柱一般是通過螺栓連接，螺栓與(yu) 螺栓孔之間的間隙、變形，導致立柱組的麵內(nei) 剪切剛度相對於(yu) 理論值有折減，計算時應采用折減後的剪切剛度。

5. 背拉杆體(ti) 係

對於(yu) 高度較高、承載較大、要求抗震的貨架，如自動化立體(ti) 庫貨架，就不得不設置背拉杆體(ti) 係。背拉杆體(ti) 係包括背拉杆、水平拉杆、加強立柱、拉杆連接件等。關(guan) 於(yu) 背拉杆體(ti) 係如何設置才合理有效，可參考已發布的文章：立體(ti) 庫貨架拉杆（支撐）體(ti) 係設置要求。如果嫌文章太冗長，直接上結論：

a)背拉杆必須配備合理的、連續的水平拉杆才能發揮作用；

b)單排貨架背部，若背拉杆沒有緊貼立柱而是與(yu) 立柱之間有一定距離時，必須設置加強立柱，兩(liang) 根加強立柱之間對應背拉杆設置水平橫梁，水平橫梁與(yu) 貨架橫梁之間設置水平傳(chuan) 力構件，如水平交叉拉杆、抗剪板；

c)貨架背靠背的位置也需要設置水平交叉拉杆。

6. 柔性構件

由於(yu) 背拉杆與(yu) 水平拉杆長細比很大，因此不能抵抗壓力，內(nei) 力分析中應考慮此類構件隻拉不壓，否則導致結果偏於(yu) 不安全。

三、荷載工況

1. 存儲(chu) 單元荷載的偏置

對於(yu) 橫梁式貨架，托盤貨物放置不居中會(hui) 導致一組兩(liang) 根橫梁偏載，特別是當托盤深度比貨架深度大200mm及以上時（歐標是100mm）。如果偏載超12%，則必須考慮承載較大的那根梁的超載。

2. 存儲(chu) 單元荷載的不利布置

除了考慮所有儲(chu) 位滿布存儲(chu) 單元荷載的情況外，還需要考慮在滿載基礎上個(ge) 別儲(chu) 位空載，從(cong) 而導致立柱軸力稍微減小但是彎矩卻大幅增大的不利情況。

3. 放置荷載

對於(yu) 搬運設備存貨取貨引起的放置荷載，需要分別考慮縱向和橫向的作用。

4. 背擋荷載

當設置背擋杆時，如果設計初衷是允許貨物接觸到背擋杆，那麽(me) 還需要考慮對背擋杆造成的水平作用力。

5. 缺陷荷載

貨架的整體(ti) 初始傾(qing) 斜、節點之間的初始鬆動，都會(hui) 導致豎向荷載產(chan) 生水平的分力，這是引起貨架倒塌的最主要水平力，因此必須嚴(yan) 格按照標準，沿縱向與(yu) 橫向分別考慮。

6. 衝(chong) 擊荷載

在設計直接承受貨物的構件如承載梁、牛腿等構件時，需要考慮向下放貨的動力衝(chong) 擊荷載。

7. 偶然荷載

叉車偶然撞擊到貨架立柱的荷載，雖然應盡量避免，但是對於(yu) 無防護的立柱無法避免，還是應沿水平方向考慮一個(ge) 適當的力。

8. 地震荷載

對於(yu) 有抗震需求的工程項目，應按照抗震規範進行計算。

四、荷載組合

全麵考慮了以上荷載工況，不是每種工況單獨驗算，而是要根據標準把不同工況按照一定係數組合起來。比如存儲(chu) 單元荷載必須與(yu) 缺陷荷載組合，存儲(chu) 單元荷載必須與(yu) 地震荷載組合等等。在組合的過程中，需要區分：

a)承載能力極限狀態與(yu) 正常使用極限狀態；

b)滿載與(yu) 不利荷載布置；

c)非對稱結構上荷載的正向與(yu) 負向。

五、整體內力分析

1. 有限元模型

荷載組合之後，將組合後的各組荷載施加在貨架上，計算貨架每個(ge) 構件裏產(chan) 生的效應，這就是內(nei) 力分析。對於(yu) 極其簡單的貨架，這一過程可以通過手算完成。但是對於(yu) 稍微複雜一點的貨架，則需要借助於(yu) 計算機軟件完成，軟件裏所采用的技術是一種稱為(wei) 有限元的技術。在軟件裏按照貨架圖紙，考慮以上材料指標、部件特性、荷載工況與(yu) 組合，創建有限元模型，用於(yu) 下麵提到的各種分析。

2. 屈曲分析

在正式進行內(nei) 力分析之前，可以進行一下屈曲分析。屈曲分析結果決(jue) 定了內(nei) 力分析是否需要考慮二階效應以及如何考慮二階效應。

3. 非線性分析

一般來講，貨架的屈曲係數都不會(hui) 超過10，除非用最大規格的立柱、放最輕的貨物，這在實際中是不現實的。因此，分析設計都必須考慮二階效應，不考慮二階效應，設計的結果都是錯誤的。我們(men) 所有荷載組合下的內(nei) 力分析都采用考慮P-Δ效應的非線性分析，以充分考慮二階效應。

4. 地震力計算

地震力的計算采用振型分解反應譜法，比底部剪力法計算更加準確。

六、構件校核

計算構件自身的承載力，保證承載力不低於(yu) 上文所述計算得到的內(nei) 力，這個(ge) 過程就是構件校核。所有構件校核通過了，貨架整體(ti) 結構承載也就滿足了。

目前沒有哪款軟件把貨架結構設計標準寫(xie) 入了代碼中，所以無法通過軟件自動校核構件。我們(men) 嚴(yan) 格按照貨架結構設計標準，開發出各種類型構件的校核excel表格，逐一進行計算校核。

1. 立柱

校核立柱在軸力與(yu) 彎矩同時作用下的承載，考慮立柱的局部屈曲、畸變屈曲、彎扭屈曲對穩定承載力的影響。

2. 撐杆節點

撐杆本身的校核一般沒有問題，但是撐杆與(yu) 立柱連接處的螺栓節點，需要單獨校核，在考慮地震時，一般校核不通過。

3. 拉杆節點

背拉杆、水平拉杆本身的校核一般也沒有問題，但是拉杆端部的螺栓節點，需要單獨校核，在考慮地震時，需要特殊設計構造。

4. 柱腳節點

柱腳節點的受壓校核。

5. 上拔力

貨架空載時頂部受到水平推力，或者在含地震工況荷載組合作用下，為(wei) 了避免貨架傾(qing) 覆，需要驗算柱腳節點的上拔力。