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)計應(yīng)按上述荷載效應(yīng)的最不利組合設(shè)計。
實際上可以將貨架各組成件簡化為軸線，上述荷載在一定程度上可以進行軸力簡化處理。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；豎向沖擊荷載指儲運機械存放貨物時產(chǎn)生的對模梁的沖擊力，通常可取一個貨箱或托盤(含貨物重)靜載設(shè)計值的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、荷載偏心以及儲運機械的輕度碰撞等引起的水平力；貨架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計可僅考慮水平地震作用的影響，不計豎向地震作用。
貨架立柱多采用冷彎薄壁多孔結(jié)構(gòu)，且通過多折面截面形式來提高貨架的屈曲后實際承載能力。蘇州貨架廠《鋼貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范CECS23:90》中規(guī)定，若孔位于板件的無效部位，此開孔板件的有效寬度可按相應(yīng)無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)問題一直是貨架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題，直接決定了貨架鋼結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計、計算復(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)試驗結(jié)果進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)件的強度校核，力求在貨架新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)初期就進行有限元分析或計算；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，計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)件的強度。
貨架體系是一個三維空間桁架結(jié)構(gòu)，但在計算橫梁承載時可以把計算模型簡化為平面模型，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)理論可以將其簡化為梁單元體，通常的處理方法是把梁的兩端作為鉸支或半鉸支來處理。然后根據(jù)設(shè)計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梁總長的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)計規(guī)范CECS23:90》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2002進行驗算設(shè)計，或通過有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)軟件進行設(shè)計校核。
橫梁的實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；針對不同的橫梁與立柱的連接結(jié)構(gòu)，通過標(biāo)準(zhǔn)試驗來測得鉸支效應(yīng)和固支效應(yīng)的比例；進行力學(xué)效應(yīng)疊加計算，可以得到接近實際的橫梁變形特征，在獲得橫梁的最大變形量限制后，采用應(yīng)力法和撓度法計算梁的最大承載。
傳統(tǒng)的貨架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程是基于手工設(shè)計完成的，分為初步設(shè)計與技術(shù)設(shè)計兩個階段。隨著計算機技術(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)計規(guī)劃新方法，或開發(fā)專用貨架軟件包，以縮短設(shè)計規(guī)劃周期，降低開發(fā)成本。
有限元輔助分析手段是把倉庫貨架系統(tǒng)實體(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)換成能為計算機接受的計算模型，同時給出載荷及支持狀態(tài)的數(shù)學(xué)描述。
