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淺析貨架立柱的設計與選用

前言:貨架是提高倉庫使用效率和增強倉庫存取效率的重要載體,在各行各業得到了越來越廣泛的運用。可拆卸式貨架又稱組合式貨架,層高可按節距任意調節,使貨架的層間距可隨擺放貨物尺寸的大小任意調整,增加了存貨的靈活性,同時具有構件尺寸小、倉庫利用率高、作業利便、可以互換組裝且安裝周期短等優點,成為貨架中應用廣泛的一種。貨架立柱是可拆卸式貨架的終極受力支承部件,其設計是整個貨架系統的樞紐,直接關系到結構的安全性和使用的經濟性。組裝式貨架主要由立柱片和橫梁等基本件及護角、地角、隔撐、隔擋、層板(鋼板或木板)等選配件組成。立柱片是貨架的主要受力支承部件,承重大可達21噸。那么,貨架立柱如何設計與選用?

通過分析計算和實踐都證明,貨架立柱所用材料的物理性能、模具的設計、制作精度是影響貨架立柱承載能力和穩定性的主要因素,貨架各種孔型的大小變化對穩定性有直接的影響,貨架材料的截面局部變薄對貨架穩定性的影響不大。

固然貨架立柱基本是由薄鋼板經軋制而成,貨架立柱截面經多次彎曲,不會引起局部失穩現象,但是跟隨貨架支柱截面形式的不斷豐富和高強鋼材的應用,使得受壓貨架立柱朝著輕型、薄壁的方向發展,易引起貨架立柱的整體失穩,因此受壓貨架立柱構件的穩定性顯得更加重要。

貨架在對立柱進行強度驗算時,根據其受載狀態的不同,需分別按軸壓構件和壓彎構件進行驗算,計算采用《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GB500182002)的相關公式。因為立柱是貨架的主要受力部件,結構外形相對復雜,并且大多數采用冷彎薄壁型鋼(本身殘存一定的加工應力),受載情況也比較復雜,尤其是高層貨架,層數多,受載大,從而使貨架立柱的設計冗繁,校核復雜,取值的合理與否,直接關系到貨架整體結構的安全性。

貨架立柱的正面平均分布著很多掛鉤孔和圓孔,用來掛接貨架橫梁的掛鉤、安裝安全銷。貨架孔型通常采用呈倒八字、菱形或倒梯形,使貨架立柱的長孔與垂直方向有一個小的角度。貨架橫梁掛鉤掛上以后,在貨架橫梁和貨物的重力作用下自動鎖緊,且橫梁掛鉤與貨架立柱長孔之間為面接觸,受力狀態較好,保證貨架使用時更加穩固可靠。但是,貨架立柱掛鉤孔的開設對立柱的承載能力有很大的影響,開孔后的承載能力是不開孔時承載能力的70%~95%,而且對小規格的貨架立柱的影響更大。因此,在滿足橫梁掛鉤承載能力的前提下,應該使立柱掛鉤孔的尺寸和數目盡可能地減少,以提升貨架的整體承載能力。

就截面看,貨架立柱的截面外形有許多種,但就目前市場份額來看,基本上主流型材仍是基本的型,其中有些型材結構相對比較簡樸,主要用于輕量型貨架;多邊輥軋結構相對比較復雜,加工工藝也相對復雜,主要用于中重型貨架。由基本型衍生的其它外形主要是在長度較長的邊上增加彎折,以增強貨架立柱的剛度和穩定性。在詳細設計上,除了要考慮貨架強度、剛度和結構的穩定性以外,一般還應考慮詳細的成型工藝對孔型的影響、坯料的預加工情況對貨架質量的影響,如預沖孔和不在冷彎輥線上產生的彎曲變形對貨架質量的影響,還需考慮到在冷彎過程中預沖孔的可能變形性等。在保證配合尺寸公差要求、保證孔距要求的前提下,貨架立柱截面外形的設計應兼顧不同板厚的要求,變形角度設計采用固定彎曲半徑。

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