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作用,有些荷載肯定不同時作用,有些荷載可能同時作用。
-存儲單元荷載與貨架整體傾斜缺陷應共同組成一個荷載,即同時考慮。
-放置荷載應單獨考慮。
-偶然荷載與放置荷載無需同時施加,無需進行組合。
-貨架整體傾斜缺陷與水平放置荷載應每次僅在一個方向組合,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行組合。
-正常使用極限狀態無需考慮放置荷載。
1.1承載能力極限狀態
荷載設計值應按照以下原則組合,取較大值:
——僅考慮最不利可變荷載
∑γGGk+γQQk,1
——考慮所有可同時發生的不利可變荷載
∑γGGk+0.9∑γQQk,i
——考慮偶然荷載設計組合
∑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為永久荷載分項系數;
γQ為可變荷載分項系數;
γA為偶然荷載分項系數。
1.2正常使用極限狀態
荷載應按照以下原則組合,取較大值:
——僅考慮最不利可變荷載
∑Gk+Qk,1
——考慮所有可同時發生的不利可變荷載
∑Gk+0.9∑Qk,i
1、荷載分項系數
表1 荷載分項系數
荷載 | 承載能力極限狀態 |
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 適用于配備堆垛機的倉庫貨架系統,能進行所有存儲單元稱重并拒收超重存儲單元,對結構整體分析可將存儲單元荷載分項系數由1.4降至1.3。對橫梁設計荷載分項系數至少為1.4。 注:表1給出的最小荷載分項系數與設計使用年限無關。 |
2、材料分項系數
材料分項系數γM建議值見表2。
表2 材料分項系數γM
抗力 | 承載能力極限狀態 | |
橫截面抗力 | γM0 | 1.1 |
構件失穩校核抗力 | γM1 | 1.1 |
連接節點抗力 | γM2 | 1.25 |
基于測試(例如梁端連接件)與質量控制的連接節點抗力 | γM2 | 1.1 |
注1:材料分項系數γM0與γM1是根據EN 1990,結合表1的荷載分項系數,通過可靠度分析得出。 |
加工貨架的鋼材應適合冷加工成型、焊接以及需要時候的鍍鋅。
其他鋼材亦可用,只要滿足:
a)鋼材性能與化學成分至少等同于相關國家標準的要求;
b)用于冷加工成型的鋼材,滿足相關彎曲測試的要求,且極限抗拉強度特征值fu與屈服強度特征值fy的比fu/fy≥1.05,但國家標準可能限制使用。
上面強屈比要求不同于相關標準的規定,但對于貨架產品而言是可接受的。以下是EN貨架標準關于低強屈比冷軋鋼可接受性背景介紹。
在冷軋過程中,標準鋼帶通過冷軋獲得了強度的提升。在一定質量控制體系下確定與管理屈服強度fy與抗拉強度fu的特征值,以確保一致的抗拉與物理性能。除了強度獲得提升,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要求非標鋼材的強屈比fu/fy不應小于1.10,這樣規定的原因是不確定的,可能是基于歷史原因(屈強比是近些年由1.20降至1.10的)。EN 1993-1-3:2006 表3.1允許使用的鋼材,屈強比低至1.09。美國AISI標準中的相應值為1.08,同時有伸長率的要求。某些歐洲貨架制造商有多年使用fu/fy<1.10的冷軋鋼的經驗,因此稍微降低限值的要求理由有三:
a)鑒于以上敘述,強屈比限值保持1.10的論據難以維持;
b)貨架因鋼材低延性導致的問題很少見,即使出現了,要么是在冷加工成型過程中,要么是連接接節點性能問題。貨架設計標準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點是梁柱節點,針對此類節點應進行測試。
c)使用冷軋鋼的貨架制造商發起的一項廣泛的研究計劃,證明他們的產品一點也不劣于采用標準鋼材的產品。
然而,當使用的冷軋鋼厚度大于3mm時或低溫環境使用時,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
結構鋼材的屈服強度fy與抗拉強度fu的名義值應通過以下方法獲取:
a)直接采用相關產品標準規定值;
b)采用下面第3條的簡化值;
c)采用下面第2條的測試值。
一般鋼材的設計參數
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 α=12×10-6/°C
密度 ρ=7850kg/m3
2、無力學性能保證的鋼材
無力學性能保證的鋼材包括:
——屈服強度與抗拉強度最小值未確定或產品標準未保證的鋼材(即冷加工用軟鋼);
——通過二次加工提升了力學性能的鋼材(即冷軋鋼);
——力學性能采用高于相關產品標準的鋼材。
對于此類鋼材需要進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度。
附加測試
基材的力學性能應根據拉伸測試確定。拉伸測試的結果應基于統計控制。
當鋼卷進行以下操作時:
·測試確定鋼材產品最小保證力學性能
·驗證設計用屈服強度高于保證值
·證明延性足夠
測試頻率應為每個鋼卷(分條與冷軋后)測試一次。試樣應在靠近鋼卷端部的寬度中間,沿著長度方向取樣。
力學測試結果應進行統計分析,以得到設計所需的屈服強度或抗拉強度的特征值。當一定周期內累積的測試結果超過100個時,100個以外的測試時間過去12個月以上的數據不應再用于統計分析。
對于鋼板與鋼構件,未測試的鋼材的力學性能應采用下面第3條的規定。
3、未經測試的鋼材
如果沒有指定鋼材等級或無法獲得基材進行拉伸測試,那么應假定以下fyb值:
熱軋型鋼 200N/mm2
其他鋼材 140N/mm2
4、截面平均屈服強度
需要時應按照相關設計標準的規定確定構件截面的平均屈服強度fya。
5、特別選用的生產鋼材
為特殊應用而特別選擇的一批鋼材可以考慮使用根據測試標準測試得到的實際力學性能。用于設計的屈服強度與抗拉強度名義值不應超過測試值的90%。
6、斷裂韌性
鋼材應具有足夠的斷裂韌性,避免在貨架結構在使用周期內可預期的極低溫度使用環境下發生脆性斷裂。
7、尺寸公差
冷加工成型構件的尺寸公差應符合相關產品標準的規定。
構件在安裝完成后的初始扭轉,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。
1、混泥土地坪
柱腳底板設計中,局部壓應力作用下的混凝土或灌漿的設計強度應按照相關設計標準確定,或采用下面的簡化方法:
fjd=βjfck/γc
其中
βj=2/3為基礎材料系數
fck為混凝土軸心抗壓強度特征值;
γc為材料分項系數,混凝土取1.5。
當無法確認混凝土等級且目測混凝土合適時,可假定:
fck=20N/mm2
可采用其他測試方法確定混凝土實際強度。
2、瀝青地坪
參考相關標準。
3、其他材料地坪
當地坪既非混凝土也非瀝青材料時,應咨詢地坪材料供應商關于承載強度的信息。在評估材料特征強度時應考慮可能發生的徐變及溫度對材料性能的影響。不僅要注意表面層,而且要關注地坪以下的其他可以影響柱腳底板性能的面層。
為了保證結構在預期使用與預期壽命相關情況下的耐久性,在設計階段應考慮以下因素:
a) 環境;
b) 暴露程度;
c) 構件形狀與結構構造;
d) 防腐涂層是否可以維護。
當不同種金屬材料一起使用時,應防止因不同材料接觸引起的腐蝕。
在干燥的環境里,除非是由于碰撞或誤操作導致了損壞,常規的防腐涂層預計能在第一次維護前提供至少十年的保護作用。室外或腐蝕性環境需要特殊處理。
下篇將開始講述貨架結構設計的核心內容:結構分析。
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