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貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：荷載組合、分項(xiàng)系數(shù)、材料與耐久性

event2021-11-20 13:40:45
person 穩(wěn)圖WESAFE
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基于上篇的荷載種類介紹，接下來看看不同荷載的組合。有些荷載肯定會同時(shí)作用，有些荷載肯定不同時(shí)作用，有些荷載可能同時(shí)作用。

一、荷載組合

-存儲單元荷載與貨架整體傾斜缺陷應(yīng)共同組成一個(gè)荷載，即同時(shí)考慮。

-放置荷載應(yīng)單獨(dú)考慮。

-偶然荷載與放置荷載無需同時(shí)施加，無需進(jìn)行組合。

-貨架整體傾斜缺陷與水平放置荷載應(yīng)每次僅在一個(gè)方向組合，即沿巷道方向的貨架整體傾斜缺陷或水平放置荷載與垂直于巷道方向的貨架整體傾斜缺陷或水平放置荷載不進(jìn)行組合。

-正常使用極限狀態(tài)無需考慮放置荷載。

1.1承載能力極限狀態(tài)

荷載設(shè)計(jì)值應(yīng)按照以下原則組合，取較大值：

——僅考慮最不利可變荷載

∑γGGk+γQQk,1

——考慮所有可同時(shí)發(fā)生的不利可變荷載

∑γGGk+0.9∑γQQk,i

——考慮偶然荷載設(shè)計(jì)組合

∑γAGk+∑γAQk,i+γAAk

其中

Gk為永久荷載特征值；

Qk,1為一最不利可變荷載特征值；

Qk,i為某一可變荷載特征值；

Ak為一偶然荷載特征值；

γG為永久荷載分項(xiàng)系數(shù)；

γQ為可變荷載分項(xiàng)系數(shù)；

γA為偶然荷載分項(xiàng)系數(shù)。

1.2正常使用極限狀態(tài)

荷載應(yīng)按照以下原則組合，取較大值：

——僅考慮最不利可變荷載

∑Gk+Qk,1

——考慮所有可同時(shí)發(fā)生的不利可變荷載

∑Gk+0.9∑Qk,i

二、分項(xiàng)系數(shù)

1、荷載分項(xiàng)系數(shù)

表1　荷載分項(xiàng)系數(shù)

荷載

承載能力極限狀態(tài)

永久荷載γG

起不利作用

起有利作用

施加的地坪變形起不利作用

施加的地坪變形起有利作用

1.3

1.0

1.3

0.0

可變荷載γQ

存儲單元荷載

堆垛機(jī)貨架的存儲單元荷載

放置荷載

其他可變荷載

1.4

1.4或1.3a

1.4

1.5

偶然荷載γA

1.0

a 適用于配備堆垛機(jī)的倉庫貨架系統(tǒng)，能進(jìn)行所有存儲單元稱重并拒收超重存儲單元，對結(jié)構(gòu)整體分析可將存儲單元荷載分項(xiàng)系數(shù)由1.4降至1.3。對橫梁設(shè)計(jì)荷載分項(xiàng)系數(shù)至少為1.4。

注：表1給出的最小荷載分項(xiàng)系數(shù)與設(shè)計(jì)使用年限無關(guān)。

2、材料分項(xiàng)系數(shù)

材料分項(xiàng)系數(shù)γM建議值見表2。

表2　材料分項(xiàng)系數(shù)γM

抗力		承載能力極限狀態(tài)
橫截面抗力	γM0	1.1
構(gòu)件失穩(wěn)校核抗力	γM1	1.1
連接節(jié)點(diǎn)抗力	γM2	1.25
基于測試（例如梁端連接件）與質(zhì)量控制的連接節(jié)點(diǎn)抗力	γM2	1.1
注1：材料分項(xiàng)系數(shù)γM0與γM1是根據(jù)EN 1990，結(jié)合表1的荷載分項(xiàng)系數(shù)，通過可靠度分析得出。

三、鋼材材料

加工貨架的鋼材應(yīng)適合冷加工成型、焊接以及需要時(shí)候的鍍鋅。

其他鋼材亦可用，只要滿足：

a)鋼材性能與化學(xué)成分至少等同于相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；

b)用于冷加工成型的鋼材，滿足相關(guān)彎曲測試的要求，且極限抗拉強(qiáng)度特征值fu與屈服強(qiáng)度特征值fy的比fu/fy≥1.05，但國家標(biāo)準(zhǔn)可能限制使用。

上面強(qiáng)屈比要求不同于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，但對于貨架產(chǎn)品而言是可接受的。以下是EN貨架標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于低強(qiáng)屈比冷軋鋼可接受性背景介紹。

在冷軋過程中，標(biāo)準(zhǔn)鋼帶通過冷軋獲得了強(qiáng)度的提升。在一定質(zhì)量控制體系下確定與管理屈服強(qiáng)度fy與抗拉強(qiáng)度fu的特征值，以確保一致的抗拉與物理性能。除了強(qiáng)度獲得提升，這種特殊的冷軋鋼厚度加工精度可以非常高（公差小于熱軋鋼的一般）。采用冷軋鋼制作貨架的歷史超過四十年。

EN 1993-1-1：2005 3.2.2要求非標(biāo)鋼材的強(qiáng)屈比fu/fy不應(yīng)小于1.10,這樣規(guī)定的原因是不確定的，可能是基于歷史原因（屈強(qiáng)比是近些年由1.20降至1.10的）。EN 1993-1-3：2006 表3.1允許使用的鋼材，屈強(qiáng)比低至1.09。美國AISI標(biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)值為1.08，同時(shí)有伸長率的要求。某些歐洲貨架制造商有多年使用fu/fy<1.10的冷軋鋼的經(jīng)驗(yàn)，因此稍微降低限值的要求理由有三：

a)鑒于以上敘述，強(qiáng)屈比限值保持1.10的論據(jù)難以維持；

b)貨架因鋼材低延性導(dǎo)致的問題很少見，即使出現(xiàn)了，要么是在冷加工成型過程中，要么是連接接節(jié)點(diǎn)性能問題。貨架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可通過彎曲測試來消除冷加工成型中的潛在問題。貨架中最重要的連接節(jié)點(diǎn)是梁柱節(jié)點(diǎn)，針對此類節(jié)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行測試。

c)使用冷軋鋼的貨架制造商發(fā)起的一項(xiàng)廣泛的研究計(jì)劃，證明他們的產(chǎn)品一點(diǎn)也不劣于采用標(biāo)準(zhǔn)鋼材的產(chǎn)品。

然而，當(dāng)使用的冷軋鋼厚度大于3mm時(shí)或低溫環(huán)境使用時(shí)，需要加以留心。較厚的冷軋鋼一般通不過彎曲測試。

1、鋼材性能

結(jié)構(gòu)鋼材的屈服強(qiáng)度fy與抗拉強(qiáng)度fu的名義值應(yīng)通過以下方法獲?。?/p>

a)直接采用相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值；

b)采用下面第3條的簡化值；

c)采用下面第2條的測試值。

一般鋼材的設(shè)計(jì)參數(shù)

彈性模量 E=206000N/mm2

剪切模量 G=E/2(1+υ)N/mm2

泊松比 υ=0.3

線膨脹系數(shù) α=12×10-6/°C

密度 ρ=7850kg/m3

2、無力學(xué)性能保證的鋼材

無力學(xué)性能保證的鋼材包括：

——屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度最小值未確定或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未保證的鋼材（即冷加工用軟鋼）；

——通過二次加工提升了力學(xué)性能的鋼材（即冷軋鋼）；

——力學(xué)性能采用高于相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的鋼材。

對于此類鋼材需要進(jìn)行一系列的拉伸測試證明采用的值，或采用較低范圍的屈服強(qiáng)度。

附加測試

基材的力學(xué)性能應(yīng)根據(jù)拉伸測試確定。拉伸測試的結(jié)果應(yīng)基于統(tǒng)計(jì)控制。

當(dāng)鋼卷進(jìn)行以下操作時(shí)：

·測試確定鋼材產(chǎn)品最小保證力學(xué)性能

·驗(yàn)證設(shè)計(jì)用屈服強(qiáng)度高于保證值

·證明延性足夠

測試頻率應(yīng)為每個(gè)鋼卷（分條與冷軋后）測試一次。試樣應(yīng)在靠近鋼卷端部的寬度中間，沿著長度方向取樣。

力學(xué)測試結(jié)果應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以得到設(shè)計(jì)所需的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度的特征值。當(dāng)一定周期內(nèi)累積的測試結(jié)果超過100個(gè)時(shí)，100個(gè)以外的測試時(shí)間過去12個(gè)月以上的數(shù)據(jù)不應(yīng)再用于統(tǒng)計(jì)分析。

對于鋼板與鋼構(gòu)件，未測試的鋼材的力學(xué)性能應(yīng)采用下面第3條的規(guī)定。

3、未經(jīng)測試的鋼材

如果沒有指定鋼材等級或無法獲得基材進(jìn)行拉伸測試，那么應(yīng)假定以下fyb值：

熱軋型鋼 200N/mm2

其他鋼材 140N/mm2

4、截面平均屈服強(qiáng)度

需要時(shí)應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定確定構(gòu)件截面的平均屈服強(qiáng)度fya。

5、特別選用的生產(chǎn)鋼材

為特殊應(yīng)用而特別選擇的一批鋼材可以考慮使用根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)測試得到的實(shí)際力學(xué)性能。用于設(shè)計(jì)的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度名義值不應(yīng)超過測試值的90%。

6、斷裂韌性

鋼材應(yīng)具有足夠的斷裂韌性，避免在貨架結(jié)構(gòu)在使用周期內(nèi)可預(yù)期的極低溫度使用環(huán)境下發(fā)生脆性斷裂。

7、尺寸公差

冷加工成型構(gòu)件的尺寸公差應(yīng)符合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

構(gòu)件在安裝完成后的初始扭轉(zhuǎn)，對于對稱截面跨中不超過1°每米，對于非對稱截面跨中不超過1.5°每米。

四、地坪材料

1、混泥土地坪

柱腳底板設(shè)計(jì)中，局部壓應(yīng)力作用下的混凝土或灌漿的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定，或采用下面的簡化方法：

fjd=βjfck/γc

其中

βj=2/3為基礎(chǔ)材料系數(shù)

fck為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度特征值；

γc為材料分項(xiàng)系數(shù)，混凝土取1.5。

當(dāng)無法確認(rèn)混凝土等級且目測混凝土合適時(shí)，可假定：

fck=20N/mm2

可采用其他測試方法確定混凝土實(shí)際強(qiáng)度。

2、瀝青地坪

參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3、其他材料地坪

當(dāng)?shù)仄杭确腔炷烈卜菫r青材料時(shí)，應(yīng)咨詢地坪材料供應(yīng)商關(guān)于承載強(qiáng)度的信息。在評估材料特征強(qiáng)度時(shí)應(yīng)考慮可能發(fā)生的徐變及溫度對材料性能的影響。不僅要注意表面層，而且要關(guān)注地坪以下的其他可以影響柱腳底板性能的面層。