货架结构设计中的典型问题

event2022-01-17 17:06:54
person 稳图WESAFE
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最近越来越多的客户关注货架的结构承载安全，委托我们进行结构计算。大部分项目已经安装完工等待验收，甚至是已经放上货投入使用。然而实际发现货架存在很多问题，导致结构计算通不过承载校核，甚至是设计的货架根本就不是结构，而是一个机构，连计算的必要性都没有，一看就不过。（注：“结构”能承受一定荷载，“机构”是结构的反义词，不能承受任何荷载）。

货架主要承受竖向的货物荷载，这句话没有问题，所以立柱要设计得足够强。但是硬生生地把立柱竖直向下压坏，这种情况还是比较少见的，货架倒塌主要的诱因还是在于水平荷载。不考虑地震就没有水平荷载了吗？错。首先搬运设备正常操作对货架有水平荷载作用，其次立柱永远不可能安装得绝对竖直，总会有倾斜，一旦放上货物，就会产生一个水平分力作用在货架上。在水平荷载作用下，货架是否会产生较大的侧向变形？如果是，那么立柱的承载能力就下降得多；如果否，那么立柱的承载能力就下降得少。货架侧向变形与组成货架的所有部件都相关。也就是说，立柱的承载力不仅仅与其本身的强弱有关，还与货架其他构件息息相关。举个恰当的例子，即使让一名巅峰时期的世界一流球员归化，国足还是出不了线。

以下是遇到的几个影响货架侧向变形的典型问题，请诸位货架设计人员多多留意。

一、背拉杆问题

背拉杆是最有效的抵抗货架侧向变形的构件，俗称抗侧力构件。关于背拉杆的设置，在立体库货架拉杆（支撑）体系设置要求一文中有详细的分析。见得最多的背拉杆体系如下图所示，从背部立柱伸出一段悬臂连杆，连杆上拉几道交叉拉杆。先说结论，这种设置就等于没有设置，所以结构计算时就不能考虑背拉杆的作用。说实话，图中设置还算是好的，没有踩中所有雷点，至少它背拉杆接地了，至少它悬臂连杆连在梁柱交点位置而不是立柱层高中间位置。但是由于货架与交叉拉杆之间存在一定偏心距离（即悬臂连杆长度），导致货架侧向很容易变形。不要指望货架侧向变形一点后背拉杆能通过悬臂连杆把它拉住，真到那个时候货架早已经塌了。

典型无效背拉杆设置

无效背拉杆货架变形

背拉杆设置应：

1. 货架与背拉杆之间应该有有效的水平传力方式，比如水平交叉拉杆或水平贴板，仅仅悬臂连杆是不够的；

2. 应在背拉杆上下端高度处设置水平传力构件，水平传力构件应该从货架最内侧一直布置到背拉杆位置；

3.较可靠的方式是设置加强立柱支承住悬臂连杆的另一端，并设置背拉杆平构件将左右两个悬臂连杆连接起来，与货架横梁形成一矩形框，框对角线设置水平交叉拉杆；

4.背拉杆应接地；

5.悬臂连杆应靠近梁柱节点处而不是上下横梁之间立柱中间位置。

二、梁柱节点问题

对于不设置背拉杆的货架，比如普通横梁式货架，在构件规格已定的情况下，节点提供了主要的抵抗侧向变形贡献。传统的挂片连接方式，梁柱节点是半刚性，有一定的刚度，需要测试获得。但是需要注意的是，如果横梁与立柱通过螺栓连接，并且螺栓在横梁截面范围内，那么梁柱节点刚度很小，在结构上会简化为铰接，抵抗侧向变形的作用降低到可以忽略。

螺栓连接的梁柱节点