利用仿真系統(tǒng)-實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)

利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)2024/3/24利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù)中,其高度達(dá)到三十米左右,單個(gè)庫(kù)的貨架排數(shù)也多在十排以上,每個(gè)托盤(pán)的承載也在一噸左右。作為大型倉(cāng)庫(kù)中重要組成部分的貨架系統(tǒng),其強(qiáng)度和剛度尤為顯得重要。但是由于我國(guó)的物利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)流業(yè)起步較晚,發(fā)展水平也相對(duì)滯后,對(duì)于廣泛使用的鋼貨架還沒(méi)有一套科學(xué)完善的設(shè)計(jì)規(guī)范,對(duì)于貨架抗震性能的要求也是參照《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的通用條款提出的。美國(guó)

1958

年就利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)成立了貨架制造業(yè)協(xié)會(huì),對(duì)貨架的設(shè)計(jì)、測(cè)試、使用發(fā)布指導(dǎo)性技術(shù)規(guī)范,最新的版本發(fā)布于2002

年

3

月。本文依據(jù)我國(guó)有關(guān)規(guī)范,參照美國(guó)最新的《工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)貨架設(shè)計(jì)、測(cè)試及使用利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)規(guī)范》,對(duì)大型立體自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的貨架系統(tǒng)進(jìn)行有限元(仿真系統(tǒng))分析,以考核其設(shè)計(jì)方案能否滿足強(qiáng)度和剛度要求。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)1、貨架系統(tǒng)說(shuō)明

該倉(cāng)庫(kù)為分體式,既貨架部分和建筑物為兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)。貨架類(lèi)型為橫梁式,主要由立柱、利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)橫梁、支撐、水平拉桿、垂直拉桿、吊梁、連接桿等構(gòu)成。貨架系統(tǒng)總高度為

29.1

米,長(zhǎng)度約

73米,總寬度約

21

米。各排貨架的高度一致,但層數(shù)不一,N01~N06

排層數(shù)為

16,N07~N10

排的層數(shù)利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)為14,多數(shù)貨格可放置兩個(gè)承載1噸的托盤(pán),貨架兩頭少數(shù)貨位僅能放置一個(gè)承載

1

噸的托盤(pán)。共有

4498

個(gè)貨格,滿載時(shí)承載貨物

8828

噸。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)

由于高度超過(guò)了

20

米,立柱設(shè)計(jì)時(shí)采用了不等厚度截面,在高度

13879mm

以下,采用壁厚為3.5mm

的開(kāi)口截面,在高度

13879mm

以上,采用壁厚為

3mm

的開(kāi)口截面。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)2、有限元模型的建立

該貨架系統(tǒng)的有限元模型在

MSCPatran2012中完成。在建模時(shí)以立柱的中心線為基準(zhǔn),認(rèn)為利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)各構(gòu)件之間的連接為固接方式,根據(jù)已知條件建立的有限元模型一,圖中“+”為坐標(biāo)原點(diǎn)。單元類(lèi)型均采用兩節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧?CBAR),每個(gè)單元共有9

個(gè)自由度,可承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉壓載荷。完成利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)的有限元模型共有

31163

個(gè)節(jié)點(diǎn),61555

個(gè)單元。圖一貨架系統(tǒng)的有限元模型根據(jù)設(shè)計(jì)方案,貨架系統(tǒng)所用的材料材料屬利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)性為:楊氏彈性模量

E=2.06×10MPa5,,泊松比μ

=0.3,密度ρ

=7800kg/m3,屈服強(qiáng)度:σ

s=240MPa。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)3、邊界條件和載荷分析3.1

邊界條件由于該貨架系統(tǒng)為分體式,外部約束只在立利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)柱底腳和地面的連接處,此處采用二次預(yù)埋形式,用地腳螺栓固定,可認(rèn)為是剛性連接,限制此處節(jié)點(diǎn)的六個(gè)自由度。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)3.2

載荷分析

通常情況下,貨架的載荷主要來(lái)自于自重及貨物的重量,按照貨架的設(shè)計(jì)要求,分析時(shí)按貨利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)架裝滿貨物計(jì)算。按照上海市的有關(guān)規(guī)定,該貨架須滿足七級(jí)設(shè)防烈度的的要求,因此還需要分析其地震載荷。按設(shè)計(jì)要求,在地震載荷下,貨架容量按滿載的

80%計(jì)算。這樣,該貨架系統(tǒng)共有如利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)下三種載荷:3.2.1

貨架自重

DL分析中以慣性載荷的方式施加在整個(gè)貨架利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)系統(tǒng),重力加速度取

9.8N/Kg。3.2.2

貨物載荷

PL滿載時(shí),存儲(chǔ)貨物的最大重量是

8828

噸,分利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)析時(shí)以分布力方式作用在貨架的橫梁上,對(duì)于長(zhǎng)度為

2440mm

的貨格,放置兩個(gè)重量為

1

噸的貨物,每

個(gè)

橫

梁

承

載

為

9800N,

轉(zhuǎn)

化

為

線

載荷:9800/2440=4.02N/mm。對(duì)于貨架兩端長(zhǎng)度為利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)1290mm

的貨格,只放置一個(gè)一噸重的貨物,每個(gè)橫

梁

承

載4900N,

轉(zhuǎn)

化

為

線

載荷:4900/1290=3.8N/mm。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)3.2.3

地震載荷

EL

按照我國(guó)《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,只需要計(jì)算水平方向的地震作用。本貨架的設(shè)防烈度為利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)7

級(jí),地震加速度取值為

0.10g。參照美國(guó)貨架制造業(yè)協(xié)會(huì)

2002

年版的《工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)貨架設(shè)計(jì)、測(cè)試及使用規(guī)范》,其總的水平載荷應(yīng)為:利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)V=CsIpWs(1)

式中:Cs—地震響應(yīng)系數(shù),和場(chǎng)地等級(jí)、基本振動(dòng)周期及地震加速度有關(guān),根據(jù)文獻(xiàn)[2]確定利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)的地震響應(yīng)系數(shù)為

0.1;

Ip—系統(tǒng)的重要因子,對(duì)于重要設(shè)施及系統(tǒng)中存在關(guān)鍵材料時(shí)

Ip=1.5,對(duì)于其他情況取利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)Ip=1.0,本分析中取

Ip=1.0;Ws—經(jīng)驗(yàn)公式,本分析中,Ws=0.8×((0.67×PL)+DL)。(2)利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)4、計(jì)算結(jié)果

分析中對(duì)該貨架系統(tǒng)分兩種工況分析,一種僅施加常規(guī)載荷:DL+PL;另一種包括常規(guī)載荷和利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)地震載荷:DL+0.8PL+EL。4.1

工況一:DL+PL常規(guī)載荷下,貨架的變形情況見(jiàn)圖二,最大利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)變形量為7.81mm,發(fā)生在節(jié)點(diǎn)16881處,此處的坐標(biāo)為(24470,3225,29100)。由于

N07~N10

四排貨架的層數(shù)為14,N01~N06排貨架的層數(shù)為16,貨架的重心偏向

N01

排貨架,所以整體有向

y

負(fù)方向利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)傾斜的趨勢(shì)。計(jì)算結(jié)果表明:在

z

方向的變形范圍

為

(-7.22~0)mm;

在

x

方

向

的

變

形

范

圍

為(-0.4~2.11)利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)

mm;在

y

方向的變形范圍為(-3.22~0.7)mm。貨架整體表現(xiàn)為受貨物的重壓在立柱方向的變形。在z方向的相對(duì)變形量為7.22/29100=0.02%。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)

貨架的軸應(yīng)力見(jiàn)圖三,其最大值為

103MPa,發(fā)

生

在

節(jié)

點(diǎn)

4399

處

,

它

的

坐

標(biāo)

位

置

是(25690,2800,0)。根據(jù)色帶可以看出,較大應(yīng)力點(diǎn)分布在貨架立柱的下端處,這與理論上的定性利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)分析是一致的。所用材料的屈服強(qiáng)度為

240MPa,因此這個(gè)應(yīng)力值是相對(duì)較小的。4.2

工況二:DL+0.8PL+EL利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)此工況下,對(duì)于貨物載荷按滿載的

80%計(jì)算,地震引起的水平力的大小為:EL=V=CsIpWs=0.1×(0.8×(0.67PL)+DL)=0利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí).0536PL+0.08DL(3)

上式中,對(duì)于

0.0536PL

部分,以分布力的形式沿

X

正方向加在立柱和橫梁上(加強(qiáng)立柱和頂利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)層橫梁除外)。對(duì)于

0.08DL

部分,以慣性力的方式沿

X

正方向施加在整個(gè)貨架上,加速度值為0.08×9.8=0.784N/Kg。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)圖二工況一下的貨架的變形圖三工況一下的貨架的軸應(yīng)力分布圖貨架系統(tǒng)在工況二下的變形情況見(jiàn)圖四,最利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)大變形量為

132mm,發(fā)生在節(jié)點(diǎn)

17466

處,此處的坐標(biāo)為(33010,19800,29100)。計(jì)算結(jié)果表明:在z方向的變形范圍為(-10.2~2.09)mm;在x方向的變形范圍為(-0.55~2.02)mm;在

y

方向的變形范利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)圍為(0~131)mm。貨架整體表現(xiàn)為受地震載荷作用在垂直通道方向上的變形。貨架的在工況二下的軸應(yīng)力見(jiàn)圖五,其最大利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)值為196MPa,發(fā)生在節(jié)點(diǎn)26698處,它的坐標(biāo)位置是(33010,15600,0)。根據(jù)色譜可以看出,較大應(yīng)力點(diǎn)仍然分布在貨架立圖四貨架在工況二下的變形柱的下端處。利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)萬(wàn)水千山總是吾。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)愧然嘆曰：“舍我其誰(shuí)5、結(jié)論

通過(guò)對(duì)該貨架系統(tǒng)的兩種工況分析,可知在通常情況下,如貨架滿載率達(dá)到

80%,其最大變形利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨架系統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)為

7.81mm,在

z

方向的相對(duì)變形量?jī)H為

0.02%,此時(shí)的最大軸應(yīng)力僅為

103Mpa;而在地震載荷下的最大應(yīng)力值為

196MPa,是所用材料屈服強(qiáng)度的81.7%,還有一定的安全儲(chǔ)備。因此,可以認(rèn)為此利用仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)