本號(hào)擬對(duì)SEMA規(guī)范(Code of Practice for the Design of Adjustable Pallet Racking)做一些簡(jiǎn)單的介紹,不定期推出系列文章簡(jiǎn)述貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容,以饗讀者。本篇為第五篇。
橫梁與立柱連接區(qū)域范圍內(nèi)的所有組件構(gòu)成了梁柱節(jié)點(diǎn)。對(duì)于貨架結(jié)構(gòu),梁柱節(jié)點(diǎn)的主要組件為掛片,還包括節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)的部分立柱與橫梁、螺栓或插銷。
梁柱節(jié)點(diǎn)的性能對(duì)貨架結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的設(shè)計(jì)都有重要的影響。梁柱節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)包括初始松動(dòng)、彎曲承載力、彎曲剛度、剪切承載力、安全插銷抗剪承載力。初始松動(dòng)
梁柱節(jié)點(diǎn)的初始松動(dòng)意味著橫梁與立柱之間的角度,在安裝后是可以隨意轉(zhuǎn)動(dòng)的,轉(zhuǎn)動(dòng)幅度即為初始松動(dòng)的大小。初始松動(dòng)會(huì)在貨架初始安裝傾斜的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加傾斜,因此需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中予以考慮。規(guī)范給出了初始松動(dòng)的測(cè)試方法,裝置示意圖如下所示,規(guī)范給出的數(shù)據(jù)處理方法不予贅述。梁柱節(jié)點(diǎn)初始松動(dòng)測(cè)試彎曲承載力與彎曲剛度
梁柱節(jié)點(diǎn)的彎曲承載力與彎曲剛度,對(duì)結(jié)構(gòu)(尤其是沒(méi)有垂直拉桿的結(jié)構(gòu))的側(cè)向穩(wěn)定性有重要影響,同時(shí)對(duì)橫梁的設(shè)計(jì)有影響。由于貨架的梁、柱與掛片樣式多種多樣,理論計(jì)算困難,規(guī)范規(guī)定通過(guò)測(cè)試獲得梁柱節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線,然后經(jīng)過(guò)處理得到相應(yīng)的承載力與剛度參數(shù)。梁柱節(jié)點(diǎn)彎曲測(cè)試
梁柱節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角曲線剪切承載力與安全插銷剪切承載力
梁柱節(jié)點(diǎn)除了受到彎矩外,還受到剪力作用,抗剪承載力同樣也是通過(guò)測(cè)試確定。另外為了防止橫梁端部掛片掛齒從立柱孔中脫出,應(yīng)設(shè)置安全插銷,安全插銷應(yīng)能抵抗5kN的剪力。規(guī)范給出的兩個(gè)參數(shù)的測(cè)試裝置相同,如下。梁柱節(jié)點(diǎn)剪切測(cè)試
對(duì)于正常使用極限狀態(tài),橫梁跨中相對(duì)于兩端的撓度不應(yīng)超過(guò)跨度的1/200(有特殊需求時(shí)按照實(shí)際取值),橫梁截面繞橫梁縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不應(yīng)超過(guò)0.1弧度。對(duì)于承載力極限狀態(tài),橫梁的彎曲承載力應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)荷載的需求。
7.1 側(cè)向穩(wěn)定的橫梁
如果橫梁截面是閉口的,或者受彎時(shí)截面沒(méi)有非加勁板件受壓,那么可以認(rèn)為橫梁側(cè)向是穩(wěn)定的。典型示例如下圖所示,橫梁繞y-y軸彎曲,且截面上部受壓,下部受拉。側(cè)向穩(wěn)定橫梁彎曲承載力與撓度
考慮梁柱節(jié)點(diǎn)彎曲剛度的影響,一根橫梁的彎曲承載力Wult為下列兩式計(jì)算的較小值:
其中,Mc為考慮有效面積(受壓薄壁構(gòu)件必須考慮)的橫梁截面彎矩承載力;Mconn為梁柱節(jié)點(diǎn)的彎曲承載力;Kb為梁柱節(jié)點(diǎn)彎曲剛度;L或Lb為橫梁跨度,Ib為橫梁截面慣性矩;Ke為考慮立柱彎曲剛度的修正梁柱節(jié)點(diǎn)彎曲剛度,按下式計(jì)算:
其中,Ic為立柱截面慣性矩,h為橫梁間距。
考慮梁柱節(jié)點(diǎn)彎曲剛度的影響,一根承載為W的橫梁最大撓度為:腹板剪切
按照合理的彈性分析方法計(jì)算的腹板最大剪應(yīng)力,不應(yīng)超過(guò)0.7py,py為鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度。腹板平均剪應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)剪切屈服強(qiáng)度pv,亦不能超過(guò)剪切屈曲強(qiáng)度qcr:
其中,D為腹板高度,t為腹板厚度。腹板壓屈
在距離橫梁端部1.5倍橫梁腹板高度的位置,有一個(gè)集中荷載作用時(shí),每個(gè)腹板的壓屈承載力Pw為:
其中,N為承壓長(zhǎng)度,單位mm;D為腹板高度,單位mm;r為內(nèi)經(jīng),單位mm;t為腹板厚度,單位mm;k=py/228。橫梁集中荷載彎曲與剪切組合
對(duì)于同時(shí)承受彎曲與剪切的橫梁腹板,應(yīng)滿足下式:
其中,F(xiàn)v為剪力,Pv為剪切承載力;M為Fv作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彎矩,Mc同前。彎曲與腹板壓屈組合
承受集中荷載的橫梁,腹板同時(shí)彎曲與壓屈,應(yīng)滿足下式:
其中,F(xiàn)w為集中荷載,Pw為腹板壓屈承載力。
7.2 側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲的橫梁
對(duì)于容易發(fā)生側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲的橫梁,比如卷邊槽鋼截面橫梁繞對(duì)稱軸彎曲,應(yīng)參考BS 5950:Part5的相關(guān)條文計(jì)算,或者通過(guò)測(cè)試進(jìn)行設(shè)計(jì)。規(guī)范給出了進(jìn)行橫梁彎曲承載力的測(cè)試方法。橫梁彎曲測(cè)試