摘要： 介紹了自動(dòng)化立體倉庫鋼貨架的設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際工程的設(shè)計(jì)，概括了該類結(jié)構(gòu)在體系布置、內(nèi)力分析及構(gòu)件承載力驗(yàn)算等方面的基本原則，為同類工程的設(shè)計(jì)提供了范例和設(shè)計(jì)依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞： 庫架合一;風(fēng)荷載;位移

　　Abstract: the article introduces the automated multi-layered storehouse steel shelves design, combining the actual engineering design, summarized the structure in the system arrangement, internal force analysis and bearing capacity of component checking the basic principle for the design of similar projects provides a model and design basis.

　　Keywords: library frame unity; The wind load; displacement

　　中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　1、引言

　　立體倉庫近幾年在國內(nèi)有了較大的發(fā)展，以其庫房的高度優(yōu)勢、較大的庫存量、優(yōu)美現(xiàn)代的外形受到物流界的青睞。當(dāng)前國內(nèi)的立體倉庫多采用組合式貨架，組合式貨架是由立柱、橫梁等承載構(gòu)件組裝而成的儲存貨物的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施，一般由專業(yè)的貨架公司設(shè)計(jì)、安裝。本文就這一類型的貨架設(shè)計(jì)依據(jù)、技術(shù)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)體系分析計(jì)算作以闡述。

　　立體倉庫分為庫架合一式和庫架分離式，前者是指立體倉庫的貨架除承受貨物的荷載外，還作為庫房的骨架支撐著屋面和墻面圍護(hù)，承擔(dān)水平風(fēng)荷載及地震力。后者是指立體倉庫的貨架與庫房結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，立體倉庫的貨架安裝在完工后的庫房內(nèi)。兩者的特點(diǎn)比較如下：1.庫架分離式立體倉庫因其高度受到結(jié)構(gòu)廠房的限制，一般不能過高。而庫架合一式立體倉庫由于實(shí)現(xiàn)了庫架合一，能夠承受較大的風(fēng)載，因此其高度較高，能夠更有效合理地利用空間。2.對于立體倉庫方案設(shè)計(jì)而言，最忌諱的是庫內(nèi)的結(jié)構(gòu)立柱，它的存在使立體倉庫的貨架所占用的空間加大，會(huì)浪費(fèi)整列貨位，使得立體倉庫的寬度增大。庫架合一可實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)無立柱，在空間上更有優(yōu)勢。3.在受力性能上，庫架合一實(shí)現(xiàn)貨架、屋架、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)形成了一個(gè)剛體，整體結(jié)構(gòu)承受風(fēng)荷載和抗震能力大大提高。4.庫架合一式立體倉庫的綜合造價(jià)低于庫架分離式立體倉庫。5.施工安裝方面，庫架合一式立體倉庫施工順序是：基礎(chǔ)——貨架安裝——堆垛機(jī)安裝——彩鋼板圍護(hù)，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)安裝前吊裝堆垛機(jī)大件設(shè)備更加便利。由此可見庫架合一式立體倉庫更具優(yōu)勢和發(fā)展前景。

　　本文以實(shí)際工程為例，重點(diǎn)探討庫架合一式立體倉庫的受力分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算。

　　2、工程概況

　　某自動(dòng)化立體倉庫，寬度7.9米，長度72米，高度23米，橫向?yàn)閮膳咆浖?，每?層貨格，貨格尺寸：6000mm×2700mm×2400mm(H)，每個(gè)貨格承受車身工件荷載700kg。兩排貨架中間為巷道，由堆垛機(jī)完成貨格存取貨物的工作?？v向貨架立柱間距6.06米，立柱頂部設(shè)置橫梁支撐屋面系統(tǒng)。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g,第一組。設(shè)計(jì)基本風(fēng)壓:0.55kN/㎡(重現(xiàn)期n=50);基本雪壓：0.50kN/㎡(重現(xiàn)期n=50)。

　　3、 貨架結(jié)構(gòu)體系布置和建模分析

　　庫架合一式貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮的荷載有恒荷載、貨架活荷載(貨物重量)、屋面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載和地震力作用，應(yīng)按上列荷載效應(yīng)的最不利組合設(shè)計(jì)。本工程貨架鋼結(jié)構(gòu)采用平面桿系結(jié)構(gòu)分析建模，采用建研院編制的PKPM系列STS程序進(jìn)行建模計(jì)算，分別計(jì)算橫向和縱向平面桿系的受力。貨架結(jié)構(gòu)構(gòu)件與連接的計(jì)算、構(gòu)造要求、支撐布置以及柱腳底板設(shè)計(jì)等均符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。貨架立柱除按照壓彎構(gòu)件計(jì)算整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及柱頂側(cè)移外，尚應(yīng)計(jì)算柱肢及腹桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

　　貨架橫向按有側(cè)移剛架計(jì)算，貨架縱向設(shè)柱間支撐，按無側(cè)移剛架計(jì)算。除兩端單元內(nèi)設(shè)置柱間支撐，中間位置也設(shè)一道柱間支撐。由于沿巷道兩側(cè)要滿足貨物的存取，在巷道側(cè)無法設(shè)置垂直支撐，在巷道兩側(cè)的邊列柱設(shè)置垂直支撐，貨架縱向通過貨格橫梁連接，橫梁兼做縱向系桿。此外，每兩層貨格設(shè)一道水平支撐，在平面內(nèi)形成封閉系統(tǒng)，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。在巷道頂部設(shè)有天軌，天軌與貨架頂部橫梁連接，天軌對堆垛機(jī)起導(dǎo)向作用，必須保證其水平度與垂直度。

　　4、設(shè)計(jì)目標(biāo)及控制要點(diǎn)

　　庫架合一式貨架的加工和安裝精度要求很高，為了保證堆垛機(jī)設(shè)備的正常使用，貨架立柱的垂直偏差、位移、沉降差均有很高的要求。

　　本項(xiàng)目貨架立柱截面采用Q235國標(biāo)熱軋型鋼，12.79m以下采用HW150X150,12.79m以上采用HW125X125，橫桿及斜腹桿采用圓鋼管(后為熱鍍鋅方便改為熱軋H型鋼)，貨格橫梁采用冷彎C型鋼C200x80x20x2.5，橫梁撓度限值為l/200，且≤15mm。計(jì)算模型的節(jié)點(diǎn)選取，假定貨架片橫桿和斜腹桿與立柱連接均為鉸接，立柱柱腳和基礎(chǔ)埋板在兩水平方向均按鉸接考慮。貨架桿件截面的選擇及長細(xì)比應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》的要求，構(gòu)件的強(qiáng)度及撓度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

　　風(fēng)荷載是庫架合一式立體倉庫受力計(jì)算的重點(diǎn)。本工程立體庫高23米，風(fēng)荷載作用下貨架頂部的位移控制是關(guān)鍵所在，根據(jù)歐盟標(biāo)準(zhǔn)FEM9.831《有軌巷道堆垛起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范高架倉庫的公差、變形和間隙》，貨架柱頂水平位移限值的控制條件為：在50%風(fēng)壓力作用下柱頂水平位移不大于高度的1/1000，即位移量不大于23mm。根據(jù)所選構(gòu)件截面計(jì)算，柱頂位移為22.9mm，滿足位移控制條件要求。風(fēng)荷載作用下全庫空載狀態(tài)時(shí)，貨架柱底會(huì)出現(xiàn)向上拉力，應(yīng)進(jìn)行貨架結(jié)構(gòu)的整體傾覆計(jì)算。為了保證柱腳節(jié)點(diǎn)的安全可靠性，柱腳基礎(chǔ)埋板采用2根[20a槽鋼(帶端板)錨固于基礎(chǔ)。所有柱腳底板均用可調(diào)螺栓調(diào)平后與基礎(chǔ)埋板圍焊固定。

　　貨架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)除滿足上部結(jié)構(gòu)的承載要求外，還應(yīng)根據(jù)使用要求嚴(yán)格控制基礎(chǔ)的不均勻沉降，因此采用足夠剛度的整體式基礎(chǔ)是必要的。本工程地基經(jīng)過強(qiáng)夯處理，處理后承載力達(dá)到280KPa。貨架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用600厚整體筏板，滿足整體結(jié)構(gòu)的抗傾覆計(jì)算，同時(shí)有利于控制不均勻沉降。

　　5、圍護(hù)結(jié)構(gòu)

　　墻面圍護(hù)采用橫板布置，橫板跨度4500，沿貨架高度方向間隔4800左右設(shè)置水平放置的工形傳遞梁HN198x99，沿外墻周圈間隔4500布置方鋼管160x3.0，橫板與方鋼管固定，方鋼管通過水平傳遞梁將風(fēng)荷載傳至貨架。

　　屋面采用復(fù)合夾芯板，連續(xù)搭接檁條。

　　6、結(jié)論及應(yīng)用前景

　　本文針對貨架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，通過工程實(shí)例分析，詳細(xì)介紹了貨架結(jié)構(gòu)的荷載取值、模型建立、結(jié)構(gòu)體系布置，可作為類似工程的設(shè)計(jì)參考。庫架合一式立體倉庫設(shè)計(jì)需要了解立體倉庫的用途和工藝要求。重點(diǎn)在柱頂位移的控制，連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法也非常重要，要保證節(jié)點(diǎn)的可靠性，不但要滿足受力特性的要求，還要考慮施工安裝的便利。結(jié)構(gòu)體系要滿足工藝使用要求，在計(jì)算分析和施工圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中作進(jìn)一步的細(xì)化分析處理。

　　在我國，庫架合一自動(dòng)化立體倉庫有很好的發(fā)展前景，無論是生產(chǎn)過程倉庫還是產(chǎn)成品倉庫，庫架合一非常適合現(xiàn)代化工廠的理念，貨位數(shù)、效率和空間能夠最合理配置，隨著我院承接各類設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的涉及面不斷擴(kuò)展，接觸到組合式貨架體系的結(jié)構(gòu)形式越來越多。以前立體倉庫的上部結(jié)構(gòu)基本由專業(yè)貨架公司設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目貨架承包商將設(shè)計(jì)任務(wù)委托給我院，由結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)貨架結(jié)構(gòu)，這對我院是一次有意義的嘗試，可為我院今后承接類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。貨架結(jié)構(gòu)是一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，想要掌握并精通這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還需要接觸更多的實(shí)際工程并進(jìn)行深入的分析研究。

　　參考文獻(xiàn)

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