摘要： 介紹了自動化立體倉庫鋼貨架的設計，結合實際工程的設計，概括了該類結構在體系布置、內力分析及構件承載力驗算等方面的基本原則，為同類工程的設計提供了范例和設計依據。

　　關鍵詞： 庫架合一;風荷載;位移

　　Abstract: the article introduces the automated multi-layered storehouse steel shelves design, combining the actual engineering design, summarized the structure in the system arrangement, internal force analysis and bearing capacity of component checking the basic principle for the design of similar projects provides a model and design basis.

　　Keywords: library frame unity; The wind load; displacement

　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

　　1、引言

　　立體倉庫近幾年在國內有了較大的發展，以其庫房的高度優勢、較大的庫存量、優美現代的外形受到物流界的青睞。當前國內的立體倉庫多采用組合式貨架，組合式貨架是由立柱、橫梁等承載構件組裝而成的儲存貨物的鋼結構設施，一般由專業的貨架公司設計、安裝。本文就這一類型的貨架設計依據、技術特點、結構體系分析計算作以闡述。

　　立體倉庫分為庫架合一式和庫架分離式，前者是指立體倉庫的貨架除承受貨物的荷載外，還作為庫房的骨架支撐著屋面和墻面圍護，承擔水平風荷載及地震力。后者是指立體倉庫的貨架與庫房結構相互獨立，立體倉庫的貨架安裝在完工后的庫房內。兩者的特點比較如下：1.庫架分離式立體倉庫因其高度受到結構廠房的限制，一般不能過高。而庫架合一式立體倉庫由于實現了庫架合一，能夠承受較大的風載，因此其高度較高，能夠更有效合理地利用空間。2.對于立體倉庫方案設計而言，最忌諱的是庫內的結構立柱，它的存在使立體倉庫的貨架所占用的空間加大，會浪費整列貨位，使得立體倉庫的寬度增大。庫架合一可實現庫內無立柱，在空間上更有優勢。3.在受力性能上，庫架合一實現貨架、屋架、圍護結構、基礎形成了一個剛體，整體結構承受風荷載和抗震能力大大提高。4.庫架合一式立體倉庫的綜合造價低于庫架分離式立體倉庫。5.施工安裝方面，庫架合一式立體倉庫施工順序是：基礎——貨架安裝——堆垛機安裝——彩鋼板圍護，在圍護結構安裝前吊裝堆垛機大件設備更加便利。由此可見庫架合一式立體倉庫更具優勢和發展前景。

　　本文以實際工程為例，重點探討庫架合一式立體倉庫的受力分析和結構計算。

　　2、工程概況

　　某自動化立體倉庫，寬度7.9米，長度72米，高度23米，橫向為兩排貨架，每排9層貨格，貨格尺寸：6000mm×2700mm×2400mm(H)，每個貨格承受車身工件荷載700kg。兩排貨架中間為巷道，由堆垛機完成貨格存取貨物的工作。縱向貨架立柱間距6.06米，立柱頂部設置橫梁支撐屋面系統。主體結構設計使用年限為50年，抗震設防烈度7度，設計基本地震加速度0.10g,第一組。設計基本風壓:0.55kN/㎡(重現期n=50);基本雪壓：0.50kN/㎡(重現期n=50)。

　　3、 貨架結構體系布置和建模分析

　　庫架合一式貨架結構設計考慮的荷載有恒荷載、貨架活荷載(貨物重量)、屋面活荷載、雪荷載、風荷載和地震力作用，應按上列荷載效應的最不利組合設計。本工程貨架鋼結構采用平面桿系結構分析建模，采用建研院編制的PKPM系列STS程序進行建模計算，分別計算橫向和縱向平面桿系的受力。貨架結構構件與連接的計算、構造要求、支撐布置以及柱腳底板設計等均符合鋼結構設計的相關要求。貨架立柱除按照壓彎構件計算整體結構的強度、穩定性及柱頂側移外，尚應計算柱肢及腹桿的強度和穩定性。

　　貨架橫向按有側移剛架計算，貨架縱向設柱間支撐，按無側移剛架計算。除兩端單元內設置柱間支撐，中間位置也設一道柱間支撐。由于沿巷道兩側要滿足貨物的存取，在巷道側無法設置垂直支撐，在巷道兩側的邊列柱設置垂直支撐，貨架縱向通過貨格橫梁連接，橫梁兼做縱向系桿。此外，每兩層貨格設一道水平支撐，在平面內形成封閉系統，以增強結構的整體性。在巷道頂部設有天軌，天軌與貨架頂部橫梁連接，天軌對堆垛機起導向作用，必須保證其水平度與垂直度。

　　4、設計目標及控制要點

　　庫架合一式貨架的加工和安裝精度要求很高，為了保證堆垛機設備的正常使用，貨架立柱的垂直偏差、位移、沉降差均有很高的要求。

　　本項目貨架立柱截面采用Q235國標熱軋型鋼，12.79m以下采用HW150X150,12.79m以上采用HW125X125，橫桿及斜腹桿采用圓鋼管(后為熱鍍鋅方便改為熱軋H型鋼)，貨格橫梁采用冷彎C型鋼C200x80x20x2.5，橫梁撓度限值為l/200，且≤15mm。計算模型的節點選取，假定貨架片橫桿和斜腹桿與立柱連接均為鉸接，立柱柱腳和基礎埋板在兩水平方向均按鉸接考慮。貨架桿件截面的選擇及長細比應滿足《鋼結構設計規范》和《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》的要求，構件的強度及撓度應滿足設計要求。

　　風荷載是庫架合一式立體倉庫受力計算的重點。本工程立體庫高23米，風荷載作用下貨架頂部的位移控制是關鍵所在，根據歐盟標準FEM9.831《有軌巷道堆垛起重機設計規范高架倉庫的公差、變形和間隙》，貨架柱頂水平位移限值的控制條件為：在50%風壓力作用下柱頂水平位移不大于高度的1/1000，即位移量不大于23mm。根據所選構件截面計算，柱頂位移為22.9mm，滿足位移控制條件要求。風荷載作用下全庫空載狀態時，貨架柱底會出現向上拉力，應進行貨架結構的整體傾覆計算。為了保證柱腳節點的安全可靠性，柱腳基礎埋板采用2根[20a槽鋼(帶端板)錨固于基礎。所有柱腳底板均用可調螺栓調平后與基礎埋板圍焊固定。

　　貨架結構的基礎除滿足上部結構的承載要求外，還應根據使用要求嚴格控制基礎的不均勻沉降，因此采用足夠剛度的整體式基礎是必要的。本工程地基經過強夯處理，處理后承載力達到280KPa。貨架基礎設計采用600厚整體筏板，滿足整體結構的抗傾覆計算，同時有利于控制不均勻沉降。

　　5、圍護結構

　　墻面圍護采用橫板布置，橫板跨度4500，沿貨架高度方向間隔4800左右設置水平放置的工形傳遞梁HN198x99，沿外墻周圈間隔4500布置方鋼管160x3.0，橫板與方鋼管固定，方鋼管通過水平傳遞梁將風荷載傳至貨架。

　　屋面采用復合夾芯板，連續搭接檁條。

　　6、結論及應用前景

　　本文針對貨架結構的受力特點，通過工程實例分析，詳細介紹了貨架結構的荷載取值、模型建立、結構體系布置，可作為類似工程的設計參考。庫架合一式立體倉庫設計需要了解立體倉庫的用途和工藝要求。重點在柱頂位移的控制，連接節點的設計及節點構造做法也非常重要，要保證節點的可靠性，不但要滿足受力特性的要求，還要考慮施工安裝的便利。結構體系要滿足工藝使用要求，在計算分析和施工圖設計環節中作進一步的細化分析處理。

　　在我國，庫架合一自動化立體倉庫有很好的發展前景，無論是生產過程倉庫還是產成品倉庫，庫架合一非常適合現代化工廠的理念，貨位數、效率和空間能夠最合理配置，隨著我院承接各類設計業務的涉及面不斷擴展，接觸到組合式貨架體系的結構形式越來越多。以前立體倉庫的上部結構基本由專業貨架公司設計，該項目貨架承包商將設計任務委托給我院，由結構專業設計貨架結構，這對我院是一次有意義的嘗試，可為我院今后承接類似項目的設計提供參考。貨架結構是一種特殊的結構形式，想要掌握并精通這類結構的設計還需要接觸更多的實際工程并進行深入的分析研究。

　　參考文獻

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