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浅析货架立柱的设计与选用

前言:货架是提高仓库使用效率和增强仓库存取效率的重要载体,在各行各业得到了越来越广泛的运用。可拆卸式货架又称组合式货架,层高可按节距任意调节,使货架的层间距可随摆放货物尺寸的大小任意调整,增加了存货的灵活性,同时具有构件尺寸小、仓库利用率高、作业利便、可以互换组装且安装周期短等优点,成为货架中应用最广泛的一种。货架立柱是可拆卸式货架的终极受力支承部件,其设计是整个货架系统的枢纽,直接关系到结构的安全性和使用的经济性。组装式货架主要由立柱片和横梁等基本件及护角、地角、隔撑、隔挡、层板(钢板或木板)等选配件组成。立柱片是货架的主要受力支承部件,承重最大可达21吨。那么,货架立柱如何设计与选用?

通过分析计算和实践都证明,货架立柱所用材料的物理性能、模具的设计、制作精度是影响货架立柱承载能力和稳定性的主要因素,货架各种孔型的大小变化对稳定性有直接的影响,货架材料的截面局部变薄对货架稳定性的影响不大。

固然货架立柱基本是由薄钢板经轧制而成,货架立柱截面经多次弯曲,不会引起局部失稳现象,但是跟随货架支柱截面形式的不断丰富和高强钢材的应用,使得受压货架立柱朝着轻型、薄壁的方向发展,易引起货架立柱的整体失稳,因此受压货架立柱构件的稳定性显得更加重要。

货架在对立柱进行强度验算时,根据其受载状态的不同,需分别按轴压构件和压弯构件进行验算,计算采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB500182002)的相关公式。因为立柱是货架的主要受力部件,结构外形相对复杂,并且大多数采用冷弯薄壁型钢(本身残存一定的加工应力),受载情况也比较复杂,尤其是高层货架,层数多,受载大,从而使货架立柱的设计冗繁,校核复杂,取值的合理与否,直接关系到货架整体结构的安全性。

货架立柱的正面平均分布着很多挂钩孔和圆孔,用来挂接货架横梁的挂钩、安装安全销。货架孔型通常采用呈倒八字、菱形或倒梯形,使货架立柱的长孔与垂直方向有一个小的角度。货架横梁挂钩挂上以后,在货架横梁和货物的重力作用下自动锁紧,且横梁挂钩与货架立柱长孔之间为面接触,受力状态较好,保证货架使用时更加稳固可靠。但是,货架立柱挂钩孔的开设对立柱的承载能力有很大的影响,开孔后的承载能力是不开孔时承载能力的70%~95%,而且对小规格的货架立柱的影响更大。因此,在满足横梁挂钩承载能力的前提下,应该使立柱挂钩孔的尺寸和数目尽可能地减少,以提升货架的整体承载能力。

就截面看,货架立柱的截面外形有许多种,但就目前市场份额来看,基本上主流型材仍是基本的型,其中有些型材结构相对比较简朴,主要用于轻量型货架;多边辊轧结构相对比较复杂,加工工艺也相对复杂,主要用于中重型货架。由基本型衍生的其它外形主要是在长度较长的边上增加弯折,以增强货架立柱的刚度和稳定性。在详细设计上,除了要考虑货架强度、刚度和结构的稳定性以外,一般还应考虑详细的成型工艺对孔型的影响、坯料的预加工情况对货架质量的影响,如预冲孔和不在冷弯辊线上产生的弯曲变形对货架质量的影响,还需考虑到在冷弯过程中预冲孔的可能变形性等。在保证配合尺寸公差要求、保证孔距要求的前提下,货架立柱截面外形的设计应兼顾不同板厚的要求,变形角度设计采用固定弯曲半径。