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                  貨架鋼結構系統設計知識介紹

                  編輯:【海南康氏力拓空間結構工程有限公司】 更新時間:【2015.08.28】 瀏覽次數:【2746】

                    貨架鋼結構系統的設計分析過程是非常復雜的。如果設計不恰當,或者會浪費材料,增加自重,提高成本,或者會因局部結構強度不夠而埋下安全隱患。由于超靜定桁架結構、靜定桁架結構或鋼架結構是貨架鋼結構中的主體形式,其中超靜定桁架結構的優化設計屬于離散變量的優化設計問題,設計變量的離散性給數學規劃的設計方法帶來很大困難,目前對于較復雜的貨架鋼結構系統多采用專用分析軟件或有限元分析技術、實際承載模擬試驗以確定貨架結構體的實際工作特性,以確定其設計荷載、結構體細節設計等。

                    貨架鋼結構的幾何構造原理及力學分析
                    貨架鋼結構的幾何構造滿足最基本的三角形規律,且實際結構在承載情況下的力學計算也很復雜,特別是在實際應用中會呈現比較復雜的空間結構體系以承受各個方向可能出現的荷載,因此可以在忽略一些次要的空間約束的前提下,將實際結構分解為平面結構。
                    1、貨架立柱、橫梁、支撐等組件的截面幾何尺寸(包括寬度、板料厚度)比其長度尺寸要小很多,如:一般貨架立柱的截面尺寸為3030mm~150120mm不等,其節點長度尺寸在300mm~1200mm之間,基本比例在10倍以上;支撐的長寬比更大,有時可超過100倍,故可將貨架結構中的組件作桿件簡化處理。
                      2、組裝式貨架立柱與橫梁之間的連接形式可以看作一種半剛性的連接,一般按照鉸接方式處理。其實鉸節點是組裝式貨架鋼結構中的主要節點形式,對于焊接式貨架體系需要作部分剛節點考慮,實際上貨架鋼結構在任何荷載作用下,若不計桿件的變形,其幾何形狀與位置均保持不變,也可將貨架結構簡化為鋼架結構或桁架結構,這也是貨架鋼結構體可以用有限元進行分析處理的力學基礎。  3、貨架鋼結構一般為超靜定結構,由于部分結構組件存在大變形,需要通過超靜定結構來增加約束,并通過一定的結構簡化手段將靜定結構的內力計算問題轉化為每個個體組件“桿”的內力計算問題。超靜定結構的全部內力和反力僅靠平衡條件計算不出,還必須考慮變形條件;如在力法計算中,多余未知力由力法方程(變形條件)計算。再由M=∑MiXi+MP疊加內力圖。如只考慮平衡條件畫出單位彎矩圖和荷載彎矩圖,Xi是沒有確定的任意值。因此單就滿足平衡條件來說,超靜定結構有無窮多組解答! 
                    超靜定鋼結構的特點在于:  
                    (1)超靜定結構的多余約束破壞,仍能繼續承載,具有較高的防御能力! 
                    (2)超靜定結構的整體性好,內力較均勻且峰值小! 
                    (3)超靜定結構具有較強的剛度和穩定性,從根本上滿足了貨架的基本應用力學原理! 
                    超靜定結構的內力與材料的物理性能和截面的幾何特征有關,即與剛度有關。在設計貨架鋼結構系統時需事先假定各組件的截面尺寸和選用的材料特性、厚度系列等,才能求出內力;然后再根據內力重新優化選擇組件截面特性等設計參數;另外,也可以通過調整各桿剛度比值達到調整內力的目的,以改善某些薄弱環節的結構性能,提高貨架鋼結構設計規劃中的性價比! 
                    若在實際計算中不考慮結構組件的變形,還可以進一步簡化為桁架結構,因為超靜定結構的整體性比靜定結構好,內力較均勻且峰值小,結構剛度和穩定性都有所提高,此為偏安全性考慮;從簡化處理的角度可以用平面靜定結構來替代;采用節點法或截面法來計算結構中各組件的軸力,并利用相關計算原理和方法對各組件進行承載性、剛性和穩定性等的校核及優化設計。針對以上方法也可采取一般的結構計算程序或相關有限元軟件進行輔助設計分析,并進一步優化實際的貨架鋼結構系統。
                    本文章由海南康氏力拓空間鋼結構公司小編整理發表,官網:www.kiralyudvar.net
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