線網貨架的出現是為了適應現代工業高度自動化和大批量生產的需要,提高倉儲密度及效率,降低倉儲費用,各國相繼建設和發展了高度自動化的立體倉庫,普遍采用多層線網貨架結構作為其儲存系統。
線網貨架結構的種類繁多,根據不同的需要,大體可分為組裝式貨架、整體式貨架和庫架合一式貨架三類。因其裝配方便,形式靈活,適用范圍廣等特點,組裝式貨架的應用為普遍(下圖為一典型的橫梁式組裝鋼貨架)。橫梁式貨架主要由立柱、橫梁支撐及節點幾部分組成,是一種常用的線網貨架形式,其中:立柱為連接方便往往采用開孔的開口冷彎薄壁型鋼柱并在底部設置底座:橫梁往往采用冷彎薄壁矩形管端部焊接連接件的形式:支撐一般采用薄壁角鋼。從外形看,線網貨架結構與鋼框架結構極其相似,這為我們研究線網貨架結構提供了一定的參考,同時,線網貨架特有的截面形式及連接節點又構成了其特有的一些特點,并且不少問題在現行規范中尚未涉及,如設計不當,會造成不安全或是浪費材料等一系列不合理問題。
近些年來,國內外學者對線網貨架結構的研究主要集中在三大部分:開孔立柱的性能研究:梁柱連接節點的性能研究:立柱與底板連接的性能研究,分別考慮它們在正常使用狀態、極限承載力狀態及循環荷載、地震作用下的性能及表現。此外,還有一些學者提出了線網貨架的布置及跨度、高度、長度等方面的優化方案,并引入了新的貨架鋼結構設計方法。
1 立 柱
線網貨架立柱是貨架鋼結構的主要承重構件,由于貨架結構體系設計與裝配上的要求,往往會在特定冷彎型鋼的立面和側面沖出一系列的具有一定分布規律和精度要求的孔或不規則的連續孔洞,從而形成了冷彎薄壁多孔型鋼立柱構成的貨架鋼結構體系的特征。對于開孔的冷彎薄壁貨架立柱,它的極限承載力除受到整體屈曲、局部屈曲、畸變屈曲及其相互作用的影響外,還有孔洞的影響。由于立柱截面開孔大小及形狀的復雜性與多樣性,以及梁柱節點連接、支撐與柱連接和柱底板連接的特殊性,關于帶孔立柱性能的具體理論分析非常困難,因此采用通用程序來計算這類截面的承載力是不可行的。
2 梁柱節點
線網貨架的梁柱節點將立柱與橫梁連接到一起并形成結構,通過節點將橫梁上的荷載傳給立柱并終傳到基礎上。貨架鋼結構的梁柱節點主要有焊接節點、螺栓連接節點及機械式連接節點三大類。
其中,普遍的是在橫梁端部焊接連接件,再通過螺栓或機械式連接到立柱上。整體式貨架梁柱節點往往采用螺栓連接,對組裝式貨架,為滿足其裝卸方便及適用靈活等特點,往往采用無螺栓的插拔式機械連接節點,可見,這些節點具有非線性和剛度離散性等特點,這也是貨架結構區別于一般鋼框架結構性能的主要原因之一。這種節點有一定的剛度,往往按半剛性節點來處理,但由于其構造特點及類型的多樣性,很難從理論上加以分析研究,國內外規范上均建議采用試驗的方法來確定此類節點的強度和剛度。
3 立柱底板連接
線網貨架結構為便于與基礎連接,常在立柱底部連接一底板作為底座,兩者之間或焊接或機械連接,而不同的連接方式對立柱的承載力及整個線網貨架的性能均有一定的影響。目前,有關立柱與底板連接的研究較少,主要考慮連接對立柱端部的約束作用及其對立柱承載力的影響,以及其對整個結構承載力、穩定性及水平抗側剛度的影響。