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1、貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分析20411(2009-02-0412:06:21.0)貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分析貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析過程是非常復(fù)雜的。如果設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，或者會(huì)浪費(fèi)材料，增加自重，提高成本，或者會(huì)因局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠而埋下安全隱患。由于超靜定桁架結(jié)構(gòu)、靜定桁架結(jié)構(gòu)或鋼架結(jié)構(gòu)是貨架鋼結(jié)構(gòu)中的主體形式，其中超靜定桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)屬于離散變量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，設(shè)計(jì)變量的離散性給數(shù)學(xué)規(guī)劃的設(shè)計(jì)方法帶來很大困難，目前貨架對于較復(fù)雜的貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)多采用專用分析軟件或有限元分析技術(shù)、實(shí)際承載模擬試驗(yàn)以確定貨架結(jié)構(gòu)體的實(shí)際工作特性，以確定其設(shè)計(jì)荷載、結(jié)構(gòu)體細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等。貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析過程是非常

2、復(fù)雜的。如果設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，或者會(huì)浪費(fèi)材料，增加自重，提高成本，或者會(huì)因局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠而埋下安全隱患。由于超靜定桁架結(jié)構(gòu)、靜定桁架結(jié)構(gòu)或鋼架結(jié)構(gòu)是貨架鋼結(jié)構(gòu)中的主體形式，其中超靜定桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)屬于離散變量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，設(shè)計(jì)變量的離散性給數(shù)學(xué)規(guī)劃的設(shè)計(jì)方法帶來很大困難，目前對于較復(fù)雜的貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)多采用專用分析軟件或有限元分析技術(shù)、實(shí)際承載模擬試驗(yàn)以確定貨架結(jié)構(gòu)體的實(shí)際工作特性，以確定其設(shè)計(jì)荷載、結(jié)構(gòu)體細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等。　　　　貨架結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造原理及力學(xué)分析　　　　貨架鋼結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)造滿足最基本的三角形規(guī)律，且實(shí)際結(jié)構(gòu)在承載情況下的力學(xué)計(jì)算也很復(fù)雜，特別是在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)呈現(xiàn)比較復(fù)雜

3、的空間結(jié)構(gòu)體系以承受各個(gè)方向可能出現(xiàn)的荷載，因此可以在忽略一些次要的空間約束的前提下，將實(shí)際結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)?！　?、貨架立柱、橫梁、支撐等組件的截面幾何尺寸(包括寬度、板料厚度)比其長度尺寸要小很多，如：一般貨架立柱的截面尺寸為30×30mm～150×120mm不等，其節(jié)點(diǎn)長度尺寸在300mm～1200mm之間，基本比例在10倍以上；支撐的長寬比更大，有時(shí)可超過100倍，故可將貨架結(jié)構(gòu)中的組件作桿件簡化處理?！　?、組裝式貨架立柱與橫梁之間的連接形式可以看作一種半剛性的連接，一般按照鉸接方式處理。其實(shí)鉸節(jié)點(diǎn)是組裝式貨架鋼結(jié)構(gòu)中的主要節(jié)點(diǎn)形式，對于焊接式貨架體系需要作部分剛節(jié)點(diǎn)考慮

4、，實(shí)際上貨架鋼結(jié)構(gòu)在任何荷載作用下，若不計(jì)桿件的變形，其幾何形狀與位置均保持不變，也可將貨架結(jié)構(gòu)簡化為鋼架結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，這也是貨架鋼結(jié)構(gòu)體可以用有限元進(jìn)行分析處理的力學(xué)基礎(chǔ)?！　?、貨架鋼結(jié)構(gòu)一般為超靜定結(jié)構(gòu)，由于部分結(jié)構(gòu)組件存在大變形，需要通過超靜定結(jié)構(gòu)來增加約束，并通過一定的結(jié)構(gòu)簡化手段將靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為每個(gè)個(gè)體組件“桿”的內(nèi)力計(jì)算問題。超靜定結(jié)構(gòu)的全部內(nèi)力和反力僅靠平衡條件計(jì)算不出，還必須考慮變形條件；如在力法計(jì)算中，多余未知力由力法方程(變形條件)計(jì)算。再由M=∑MiXi+MP疊加內(nèi)力圖。如只考慮平衡條件畫出單位彎矩圖和荷載彎矩圖，Xi是沒有確定的任意值。因此單

5、就滿足平衡條件來說，超靜定結(jié)構(gòu)有無窮多組解答?！　〕o定結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于：　　(1)超靜定結(jié)構(gòu)的多余約束破壞，仍能繼續(xù)承載，具有較高的防御能力?！　?2)超靜定結(jié)構(gòu)的整體性好，內(nèi)力較均勻且峰值小?！　?3)超靜定結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的剛度和穩(wěn)定性，從根本上滿足了貨架的基本應(yīng)用力學(xué)原理?！　〕o定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與材料的物理性能和截面的幾何特征有關(guān)，即與剛度有關(guān)。在設(shè)計(jì)貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)時(shí)需事先假定各組件的截面尺寸和選用的材料特性、厚度系列等，才能求出內(nèi)力；然后再根據(jù)內(nèi)力重新優(yōu)化選擇組件截面特性等設(shè)計(jì)參數(shù)；另外，也可以通過調(diào)整各桿剛度比值達(dá)到調(diào)整內(nèi)力的目的，以改善某些薄弱環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)性能，提高貨架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6、規(guī)劃中的性價(jià)比?！　∪粼趯?shí)際計(jì)算中不考慮結(jié)構(gòu)組件的變形，還可以進(jìn)一步簡化為桁架結(jié)構(gòu)，因?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)的整體性比靜定結(jié)構(gòu)好，內(nèi)力較均勻且峰值小，結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定性都有所提高，此為偏安全性考慮；從簡化處理的角度可以用平面靜定結(jié)構(gòu)來替代；采用節(jié)點(diǎn)法或截面法來計(jì)算結(jié)構(gòu)中各組件的軸力，并利用相關(guān)計(jì)算原理和方法對各組件進(jìn)行承載性、剛性和穩(wěn)定性等的校核及優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對以上方法也可采取一般的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序或相關(guān)有限元軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析，并進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)際的貨架鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)?！　　　∝浖茕摻Y(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

7、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)?！　?shí)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(jìn)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(chǔ)運(yùn)機(jī)械存放貨物時(shí)產(chǎn)生的對模梁的沖擊力，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)