蘇州貨架之鋼結(jié)構(gòu)荷載及荷載效應(yīng)的分析
貨架的荷載分為恒荷載、貨架活荷載、豎向沖擊荷載、水平荷載以及風(fēng)載、屋面活荷載(或雪載)和地震作用。貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按上述荷載效應(yīng)的最不利組合設(shè)計(jì)。
實(shí)際上可以將貨架各組成件簡(jiǎn)化為軸線，上述荷載在一定程度上可以進(jìn)行軸力簡(jiǎn)化處理。其中恒荷載指貨架結(jié)構(gòu)的自重；活荷載指擱置在貨架結(jié)構(gòu)上的貨物和貨箱(或托盤)的重量；豎向沖擊荷載指儲(chǔ)運(yùn)機(jī)械存放貨物時(shí)產(chǎn)生的對(duì)模梁的沖擊力，通�？扇∫粋�(gè)貨箱或托盤(含貨物重)靜載設(shè)計(jì)值的50％考慮；作用于組裝式貨架結(jié)構(gòu)的水平荷載指由貨架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初彎曲、安裝偏差、荷載偏心以及儲(chǔ)運(yùn)機(jī)械的輕度碰撞等引起的水平力；貨架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)可僅考慮水平地震作用的影響，不計(jì)豎向地震作用。
貨架立柱多采用冷彎薄壁多孔結(jié)構(gòu)，且通過(guò)多折面截面形式來(lái)提高貨架的屈曲后實(shí)際承載能力。蘇州貨架廠《鋼貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范CECS23:90》中規(guī)定，若孔位于板件的無(wú)效部位，此開孔板件的有效寬度可按相應(yīng)無(wú)孔板件的有效寬度取用；若孔位于板件的有效部位，則此開孔板件的有效寬度可按相應(yīng)無(wú)孔板件的有效寬度扣除位于有效區(qū)內(nèi)的孔寬取用。
冷彎薄壁多孔立柱是輕型貨架鋼結(jié)構(gòu)體系中最復(fù)雜的構(gòu)成組件之一，其彎扭失穩(wěn)問(wèn)題一直是貨架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，直接決定了貨架鋼結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)、計(jì)算復(fù)雜程度，其他冷彎結(jié)構(gòu)組件可直接應(yīng)用《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50018-2002》中的原理和方法處理，依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全截面有效的冷彎型鋼貨架結(jié)構(gòu)的受拉、受壓或受彎構(gòu)件的強(qiáng)度校核，力求在貨架新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)初期就進(jìn)行有限元分析或計(jì)算；或根據(jù)該規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合冷彎薄壁多孔貨架立柱的特點(diǎn)，計(jì)算全截面有效的冷彎型鋼貨架結(jié)構(gòu)的受拉、受壓或受彎構(gòu)件的強(qiáng)度。
貨架體系是一個(gè)三維空間桁架結(jié)構(gòu)，但在計(jì)算橫梁承載時(shí)可以把計(jì)算模型簡(jiǎn)化為平面模型，且橫梁的跨度遠(yuǎn)大于其截面尺寸。根據(jù)材料力學(xué)的相關(guān)理論可以將其簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧w，通常的處理方法是把梁的兩端作為鉸支或半鉸支來(lái)處理。然后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定基本橫梁的截面特性參數(shù)，確定基本判斷標(biāo)準(zhǔn)為平面內(nèi)或者空間中的撓度值不超過(guò)梁總長(zhǎng)的1／200，最后采用《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50018-2002》、蘇州貨架廠《鋼貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范CECS23:90》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2002進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)，或通過(guò)有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。
橫梁的實(shí)際受力效果是部分鉸支加部分固支，鉸支或固支可以由標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)模型分別獲得橫梁的撓度值；針對(duì)不同的橫梁與立柱的連接結(jié)構(gòu)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)來(lái)測(cè)得鉸支效應(yīng)和固支效應(yīng)的比例；進(jìn)行力學(xué)效應(yīng)疊加計(jì)算，可以得到接近實(shí)際的橫梁變形特征，在獲得橫梁的最大變形量限制后，采用應(yīng)力法和撓度法計(jì)算梁的最大承載。
傳統(tǒng)的貨架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程是基于手工設(shè)計(jì)完成的，分為初步設(shè)計(jì)與技術(shù)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以利用CAD軟件提供的復(fù)合建模功能，探索貨架設(shè)計(jì)規(guī)劃新方法，或開發(fā)專用貨架軟件包，以縮短設(shè)計(jì)規(guī)劃周期，降低開發(fā)成本。
有限元輔助分析手段是把倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)實(shí)體(或圖紙)抽象為一組由力學(xué)元件構(gòu)成的模型，把貨架單元轉(zhuǎn)換成能為計(jì)算機(jī)接受的計(jì)算模型，同時(shí)給出載荷及支持狀態(tài)的數(shù)學(xué)描述。
