GB T 28576-2012 工业货架设计计算.pdf
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1、道BICS 53.080 J 83 中华人民共和国国家标准G/T 28576-2012 工业货架设计计算Calculation of industrial rack design 2012-10-01实施2012-06-29发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会h飞SHh如J门JE 剧脚码。T1PME d. z j旦邓川吨。向百GB/T 28576-2012 目次前言.1 I 范围2 规范性引用文件.3 术语和定义4 工业货架结构.2 4. 1 自动化立体仓库货架.2 4.2 窄巷道托盘货架.6 4.3 普通托盘货架5 计算方法与计算模型.8 5.1 计算原则.
2、8 5.2 计算模型.6 计算工况与荷载组合四6.1 计算荷载.10 6.2 计算工况及荷载组合.117 强度校核.四7.1 强度设计值.7.2 强度校核.13 8 刚度校核.13 8.1 变形计算8.2 变形限值9 稳定性校核.14 附录A(资料性附录)荷载组合计算表达式.15 附录B(资料性附录)构件强度计算公式.18 附录c(资料性附录)构件稳定性计算公式.20参考文献GB/T 28576-2012 前言本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由全国物流标准化技术委员会CSAC/TC269)提出。本标准由全国物流标准化技术委员会CSAC/TC269)和全国物流仓储设备标
3、准化技术委员会CSAC/TC 499)归口。本标准起草单位:北京科技大学物流研究所、南京音飞储存设备工程有限公司、上海鼎虎工业设备有限公司、江苏六维物流设备实业有限公司、东莞市海力物流系统设备有限公司、南京万事达物流设备制造有限公司、南京音飞货架制造有限公司。本标准主要起草人:王转、金跃跃、钱孝刚、赵德平、王士祥、周韬、裴超、谭颖、许晓润。I G/T 28576-2012 工业货架设计计算范围本标准规定了组装式工业货架的基本结构、计算模型、计算工况与荷载组合以及强度、刚度与稳定性校核方法。本标准适用于组装式工业货架中的自动化立体仓库货架、窄巷道托盘货架、普通托盘货架的设计计算,其他类型货架可参
4、照本标准执行。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。3 3. 1 GB/T 18354 物流术语GB 50011-2010 建筑抗震设计规范钢结构设计规范GB 50017 GB 50018-2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范有轨巷道式高层货架仓库设计规范JB/T 9018 术语和定义GB/T 18354、GB50017和JB/T9018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。工业货架industrial rack 由立柱片、横梁(或悬臂梁)等承载构件组成,主要用
5、于存储的货架。3.2 自动化立体仓库货架AS/RS rack 由立柱片、横梁(或悬臂梁)等承载构件组成,专门在自动化立体仓库中使用,配合有轨堆垛机作业,主要用于存放托盘装载单元。3.3 窄巷道托盘货架very narrow aisle pallet rack 由立柱片、横梁等承载构件组成,配合三向回转式叉车(或无轨堆垛机)作业,主要用于存放托盘装载单元。3.4 普通托盘货架pallet rack 由立性片、横粱等承载构件组成,配合叉车作业,主要用于存放托盘装载单元。3.5 牛腿式托盘货架corbel pallet rack 由立柱片、悬臂梁等承载构件组成,主要用于存放托盘装载单元。1 GB/T
6、 28576-2012 4 工业货架结构4. 1 自动化立体仓库货架4. 1. 1 自动化立体仓库横梁式货架4. 1. 1. 1 总体结构及构成自动化立体仓库横梁式货架的总体结构包括立柱、横梁、顶梁、水平系杆、垂直斜拉杆、垂直支撑连接梁、水平支撑、横斜撑、隔撑、天轨、天轨吊梁等,如图1所示。除隔撑外其余均为必要结构。2 3 4 5 6 7 8 9 10 A-A 1一一立柱;8一一横斜撑12一一横梁;9一一天轨吊梁53一一顶梁;10 天轨;4一一垂直斜拉杆;11 隔撑;5一一水平系杆;12一一双排垂直支撑连接梁;6一一天轨支架;13-一一水平支撑。7一一单排垂直支撑连接梁;图1自动化立体仓库横梁
7、式货架总体结构4. 1. 1.2 立柱片结构立柱片由两根立柱和横斜撑组成,有V型、N型或K型三种类型,如图2所示。2 a) V型1一一立柱;2一一横斜撑。GB/T 28576-2012 b) N型c) K型图2立柱片类型及结构4. 1. 1.3 垂直支撑结构垂直支撑由水平系杆和垂直斜拉杆组成,有X型刚性、X型柔性和Z型刚性三种类型,如图3所示。每对垂直支撑可跨越1层或2层,也可跨越1列或2列,如图4所示。,/7.fffE/十/7,/ff,t/fBff E 段升/I V I阴阳IV I防Ir7V I V I阴阳II I阴阳II门切伊II I I伊|a) X型刚性一一一4 横梁;5一一螺栓。b)
8、X型柔性c) z型刚性圄3垂直支撑类型及布置院IIII 去二II 产买二|阳I I I 阳防II I I时时贮1I斥的|入II I I I入|a) 单列单层布置b) 双列布置c) 双层布置图4垂直支撑常见布置方式4. 1. 1. 4 水平支撑结构水平支撑有X型、K型和V型三种类型,在长度方向的布置宜与垂直支撑相对应,如图5所示。3 GB/T 28576-2012 DGXI IXD f/一IXDG IXD a) X型1-一水平系杆E2一水平支撑53一-横斜撑。b) K型图9水平支撑类型及布置c) V型5 GB/T 28576-2012 4.2 窄巷道托盘货架4.2. 1 总体结构及构成窄巷道托盘
9、货架的总体结构包括立柱、横梁、垂直支撑、垂直支撑连接梁、横斜撑、隔撑、龙门梁等,如图10所示。其中,立柱、横斜撑、横梁、龙门梁为必要结构,其余均为可选结构。2 3 4 5 6 7 1 1一立柱;6 横斜撑z2一一横梁;7一一龙门梁33一一垂直斜拉杆;8一一隔撑p4一一水平系杆;9一一双排垂直支撑连接梁。5-一单排垂直支撑连接梁;图10窄巷道托盘货架总体结构4.2.2 立柱片结构同4.l. l. 20 4.2.3 垂直支撑结构同4.l. l. 3,当货架层数大于6时,宜每5列6列增加一组垂直支撑,在长度方向宜布置在货架的两端和中间位置。4.2.4 水平支撑结构同4.l. l. 4,当货架层数大于
10、6时,宜增加水平支撑,在长度方向的布置宜与垂直支撑保持一致,高度方向可每层都布置,或每隔1层2层布置一组。6 GB/T 28576-2012 4.2.5 龙门梁结构龙门梁结构有全高和高低结合两种类型,如图11所示。a) 全高b) 高低结合图11龙门梁结构类型4.3 普通托盘货架4.3. 1 总体结构及构成普通托盘货架的总体结构包括立柱、横梁、垂直支撑、垂直支撑连接梁、横斜撑、隔撑等,如图12所示。其中,立柱、横斜撑、横梁为必要结构,其余均为可选结构。1-一一立柱52一一-横梁;3 垂直斜拉杆;4 水平系杆;1 2 3 4 1 5一一单排垂直支撑连接梁;6一-横斜撑;7一-隔撑;8一一双排垂直支
11、撑连接梁。图12普通托盘货架总体结构5 6 7 GB/T 28576-2012 4.3.2 立柱片结构同4.1.1. 2。4.3.3 垂直支撑结构同4.1.1. 3,当货架层数大于6时,宜每5列6列增加一组垂直支撑,在长度方向宜布置在货架的两端和中间位置。4.3.4 水平支撑结构同4.1.1. 4,当货架层数大于6时,宜增加水平支撑,在长度方向的布置宜与垂直支撑保持一致,高度方向可每层都布置,或每隔1层2层布置一组。4.3.5 龙门梁结构同4.2.5,当立柱片的高度和宽度的比例大于或等于8: 1时,宜增加龙门梁。5 计算方法与计算模型5. 1 计算原则5. 1. 1 本标准采用以概率理论为基础
12、的极限状态设计方法,以分项系数设计表达式进行计算。5. 1.2 对货架进行整体强度和稳定性分析时,应采用承载能力极限状态法进行设计计算;对货架进行刚度分析时,应采用正常使用极限状态法进行设计计算。5. 1. 3 按承载能力极限状态法计算货架结构时,应采用荷载设计值和强度设计值进行计算;按正常使用极限状态法计算货架结构时,应采用荷载标准值和变形限值进行计算。5.1.4 货架局部及单个构件的计算,可采用材料力学、结构力学、弹塑性力学方法,也可采用有限元方法。货架整体强度和稳定性分析宜采用有限元方法。5. 1.5 以下类型货架应采用有限元方法进行整体强度和稳定性分析和计算:-一一货架高度超过6m的普
13、通托盘货架和窄巷道托盘货架;-一所有自动化立体仓库货架;-一所有牛腿式托盘货架。5.2 计算模型5.2.1 绝对坐标系货架计算模型的绝对坐标如图13所示。5.2.2 网格剖分8 使用有限元方法进行货架整体分析时,应简化货架结构,建立适用于有限元分析的结构模型。货架的整体有限元计算模型宜简化成空间三维框架模型。取构件连接的自然节点为结构模型节点,相邻节点之间构件形成单元。GB/T 28576-2012 H y L x 图13货架计算模型的绝对坐标系5.2.3 模型简化货架整体的排、列、层数过多,可对结构进行简化,并满足以下条件:计算排数:巷道两侧货架之间有连接的货架,可取偶数排;巷道两侧货架之间
14、无连接的货架,可取奇数排;计算列数:不得小于6列,至少包括两组不相邻的垂直支撑列;计算层数:应取实际层数。5.2.4 单元简化货架结构单元包括杆单元和梁单元,其简化模型如表1所示。表1货架单元简化构件类别梁单元杆单元立柱、J横梁、J悬臂梁、/牛腿梁、J垂直支撑连接梁、J天轨吊梁、J天轨、/横斜撑、/水平系杆、/垂直斜拉杆、/水平支撑、J5.2.5 约束与边界条件约束包括节点的约束和单元的约束,约束方式包括刚接、钱接和半刚半钱。说明包括承载横梁、顶梁9 GB/T 28576-2012 边界条件包括地面、仓库外墙及其他货架结构之外的约束构件对货架节点、单元自由度的限制。各种构件的约束与边界条件简化
15、原则如表2所示。表2约束与边界条件简化原则约束方式与边界条件约束类型备注xOz yOz xOy 半刚半饺半刚半饺半刚半饺采用单螺杆连接立柱与地面半刚半饺刚接刚接采用双螺杆连接刚接刚接刚接采用预埋板连接立柱与横梁半刚半饺刚接刚接立柱与悬臂梁半刚半饺刚接刚接刚接刚接刚接采用双孔连接立柱与横斜撑刚接半刚半饺刚接采用单孔连接刚接刚接刚接采用双孔连接垂直支撑与垂直支撑连接梁半刚半饺刚接刚接采用单孔连接刚接刚接刚接采用双孔连接水平支撑与横梁刚接刚接半刚半饺采用单孔连接立柱与垂直支撑连接梁刚接刚接刚接立柱与隔撑刚接刚接刚接悬臂梁与牛腿梁刚接刚接刚接立柱与天轨吊梁刚接刚接刚接天轨与天轨吊梁刚接刚接刚接6 计算
16、工况与荷载组合6. 1 计算荷载货架的计算荷载包括恒荷载、活荷载、竖向冲击荷载、水平荷载、地震荷载。6. 1. 1 恒荷载货架结构的自重,包括横梁、立柱等所有构件的重量。6. 1. 2 活荷载搁置在货架上的货物和托盘的重量。按实际情况考虑的各层货物的荷载。6.1.3 竖向冲击荷载储运机械存取货物时对横梁(或悬臂梁)产生的冲击力,通常可取一个装载单元静载设计值的50%。按承载能力极限状态计算时,应计及作用在最不利位置处的竖向冲击荷载的影响,且由此冲击荷载 GB/T 28576-2012 所产生的应力不得大于强度设计值。计算横梁挠度时,不必考虑竖向冲击荷载的影响。6. 1.4 水平荷载由货架结构构
17、件的初弯曲、安装偏差、荷载偏心以及储运机械的轻度碰撞等因素所引起的水平力。水平荷载分别沿货架结构z方向、y方向两个主方向作用于横梁(或悬臂梁)与立柱的连接节点处。水平荷载可取为由横梁(或悬臂梁)传至该节点的全部恒荷载与最大活荷载之和的1.5%。自动化立体仓库货架的水平荷载还应考虑满荷载下堆垛机货叉伸叉时,由于偏载产生的对货架的作用力。堆垛机作业时对货架产生的水平作用力F可按式(1)计算:F=k. G. (l/h) 式中zh 加权系数,可取1.21.5;G一一货物单元的额定荷载,单位为千克(kg);1一一货叉伸叉长度,单位为毫米(mm);h一一堆垛机高度,单位为毫米(mm)。6. 1.5 地震荷
18、载( 1 ) 地震荷载仅考虑水平地震作用(即地震纵波,分工向和y向)对货架产生的影响,不考虑竖向地震作用。地震荷载的计算方法参见附录A。6.2 计算工况及荷载组合货架的计算工况可分为以下三种:一一正常工况z货架正常承载状态。应考虑恒荷载、活荷载、竖向冲击荷载、z向水平荷载和y向水平荷载等的影响,计算货架结构的强度、变形和稳定性。一一地震工况t货架地震时的承载状态。应考虑恒荷载、活荷载和地震荷载的影响,计算货架结构的强度。地震荷载分为z向水平地震荷载和y向水平地震荷载。地震工况下,活荷载按80%的满载率计算。在此工况下,不必校核货架结构的变形和稳定性。一一偏载工况:货架货物特殊摆放的承载状态。应
19、考虑恒荷载和不对称活荷载的影响,计算货架结构的强度和稳定性。各种计算工况的荷载组合如表3所示。表3各计算工况及荷载组合计算工况荷载状态荷载组合静态荷载(100%)恒荷载十活荷载静态荷载+冲击荷载恒荷载+活荷载+竖向冲击荷载正常工况a静态荷载十水平荷载恒荷载+活荷载+x向水平荷载静态荷载十水平荷载恒荷载十活荷载+y向水平荷载11 G/T 28576-2012 表3(续)计算工况荷载状态荷载组合静态荷载十地震荷载恒荷载+活荷载+x向水平地震荷载地震工况静态荷载十地震荷载恒荷载+活荷载+y向水平地震荷载偏载工况静态荷载恒荷载十不对称活荷载注:以上荷载组合的计算表达式参见附录A。a库架合一式货架应考虑
20、风载和雪载。在进行货架结构计算时,应根据实际情况考虑表3中所列举的荷载组合,并按其荷载状态下最不利的组合进行强度、变形和稳定性校核。按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计时,荷载组合中各荷载分项系数的取值如表4所示。表4荷载分项系数荷载类型承载能力极限状态正常使用极限状态恒荷载1. 2 1 活荷载1. 4 1 竖向冲击荷载1. 4 1 水平荷载1. 4 1 地震荷载1. 3 1 7 强度校核7. 1 强度设计值强度设计值的采用应按GB50018-2002中4.2.1的规定,如表5所示。表5钢材的强度设计值单位为牛顿每平方毫米抗拉、抗压和抗弯抗剪端面承压(磨平顶紧钢材牌号f f J Q23
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