大型倉庫橫梁式貨架有限元分析
發布時間:2021-06-24

公司名稱:廣州市安普檢測技術服務有限公司6kmwv.cn

suizhexiandaiwuliuyedefazhan,youqishidisanfangwuliudexingqi,chuxianleyuelaiyueduodedaxinggaocenglitizidonghuacangkuzhong,qigaodudadaosanshimizuoyou,dangekudehuojiapaishuyeduozaishipaiyishang,meigetuopandechengzaiyezaiyidunzuoyou。zuoweidaxingcangkuzhongzhongyaozuchengbufendehuojiaxitong,qiqiangduhegangduyouweixiandezhongyao。

廣guang州zhou市shi安an普pu檢jian測ce技ji術shu服fu務wu有you限xian公gong司si對dui廣guang州zhou某mou家jia大da型xing倉cang庫ku橫heng梁liang式shi貨huo架jia係xi統tong進jin行xing了le貨huo架jia有you限xian元yuan分fen析xi,以yi考kao核he其qi設she計ji方fang案an能neng否fou滿man足zu強qiang度du和he剛gang度du要yao求qiu。

1. 貨架係統說明

該倉庫為分體式,既貨架部分和建築物為兩個獨立係統。貨架類型為橫梁式,主要由立柱、橫梁、支撐、水平拉杆、垂直拉杆、吊梁、連接杆等構成。高層貨架總高度為29.1米,長度約73米,總寬度約21米。各排貨架的高度一致,但層數不一,NO1-NO6排層數為16,NO7-N10排的層數為14,多數貨格可放置兩個承載1噸的托盤。共有4498個貨格,滿載時承載貨物8828噸。由於高度超過了20米,立柱設計時采用了不等厚度截麵,在高度13879mm以下,采用壁厚為3.5mm的開口截麵,在高度13879mm以上,采用壁厚為3mm的開口截麵。

2. 貨架有限元模型的建立

橫梁式貨架的有限元模型在 MSC. Pat r an 20 01 中完成。在建模時以立柱的中心線為基準,認為各構件之間的連接為固接方式, 根據已知條件建立的有限元模型如圖一, 圖中“+”為坐標原點。 單元類型均采用兩節點梁單元(CBAR) , 每個單元共有 9 個自由度, 可承受彎曲、 扭轉、 拉壓載荷。 完成的有限元模型共有 3 1 1 63 個節點, 61 555 個單元。(圖一 橫梁式貨架係統的有限元模型)

3 邊界條件和載荷分析

3 . 1 邊界條件

由於該貨架係統為分體式, 外部約束隻在立柱底腳和地麵的連接處, 此處采用二次預埋形式, 用地腳螺栓固定, 可認為是剛性連接, 限製此處節點的六個自由度。

3.2載荷分析

通tong常chang情qing況kuang下xia,貨huo架jia的de載zai荷he主zhu要yao來lai自zi於yu自zi重zhong及ji貨huo物wu的de重zhong量liang,按an照zhao貨huo架jia的de設she計ji要yao求qiu,分fen析xi時shi按an貨huo架jia裝zhuang滿man貨huo物wu計ji算suan。同tong時shi貨huo架jia需xu滿man足zu七qi級ji設she防fang烈lie度du的de要yao求qiu,因yin此ci還hai需xu要yao分fen析xi其qi地di震zhen載zai荷he。按an設she計ji要yao求qiu,在zai地di震zhen載zai荷he下xia,貨huo架jia容rong量liang按an滿man載zai的de80%計算。這樣,該橫梁式貨架需要有三種載荷:

3.2.1貨架自重DL

分析中以慣性載荷的方式施加在整個貨架係統,重力加速度取9.8N/KG.

3.2.2貨物載荷PL

滿載時,存儲貨物的最大重量是8828噸,分析時以分布力方式作用在貨架的橫梁上,對於長度為2440mm貨格,放置兩個重量為1噸的貨物,每個橫梁承載為9800N,轉化為線載荷:9800/2440=4.02N/MM.對於貨架兩端長度為1290mm的貨格,隻放置一個一噸重的貨物,每個橫梁承載4900N,轉換為線載荷:4900/1290=3.8N/mm。

3.2.3地震載荷EL

按照我國《構築物抗震設計規範》,隻需要計算水平方向的地政作用。本橫梁式貨架設防烈度為7級,地震加速度取值為0.10g,其總的水平載荷應為:

4計算結果

分析中對該橫梁式貨架係統分兩種工況分析,一種僅施加常規載荷:DL+PL;另一種包括常規載荷和地震載荷:DL+0.8PL+EL。

4.1工況一:DL+PL

常規載荷下,橫梁式貨架變形情況見圖二,最大變形為7.81mm,發生在節點16881處,此處的坐標為(24470,3225,29100)。由於NO7-N10四排貨架的層數為14,NO1-NO6排貨架的層數為16,貨架的重心偏向N01排貨架,所以整體有向Y負方向傾斜的趨勢。計算結果表明:在Z方向的變形範圍為(-7.22-0)mm;在X方向的變形範圍為(-0.4-2.11)mm;在y方向的變形範圍為(-3.22-0.7)mm。橫梁式貨架整體表現為受貨物的重壓在立柱方向的變形。在Z方向的相對變形量為7.22/29100=0.02%

貨架的軸應力見圖三,其最大值為103MPa,發生在節點4399處,它的坐標位置式(25690,2800,0)。根據色帶可以看出,較大的應力分布點在貨架立柱的下端處,這與理論上的定性分析是一致的。所用材料的屈服強度為240MPA,因此這個應力值是相對較小的。

4. 2 工況二: DL+0 . 8PL+EL

此工況下, 對於貨物載荷按滿載的 80 %計算, 地震引起的水平力的大小為:

上式中, 對於 0. 0536PL 部分, 以分布力的形式沿 X 正方向加在立柱和橫梁上(加強立

柱和頂層橫梁除外)。 對於 0 . 0 8DL 部分, 以慣性力的方式沿 X 正方向施加在整個貨架上, 加速度值為 0 . 08×9. 8=0 . 784N/ Kg 。

橫梁式貨架在工況二下的變形情況見圖四,最大變形量為132mm,發生在節點17466處,此處的坐標為(33010,19800,29100)。計算結果表明:在Z方向的變形範圍為(-10.2-2.09)mm;在X方向的變形範圍為(-0.55-2.02)MM;在Y方向的變形範圍為(0-131)mm。貨架整體表現為受地震載荷作用在垂直通道方向上的變形。

橫梁式貨架在工況二下的軸應力見圖五,其最大值為196Mpa,發生在節點26698處,它的坐標位置是(33010,15600,0)。根據舍普可以看出,較大應力點仍然分布在橫梁式貨架立柱的下端處。

5結果

通過對該貨架係統的兩種工況分析,可知在通常情況下,若是貨物滿載率達到80%,其最大變形為7.81mm,在Z方向的相對變形量僅為0.02%,此時的最大軸應力僅為103MPA;而在地震載荷下的最大應力值為196MPA,是所有材料屈服強度的81.7%,還有一定的安全儲備。因此,可以認為此橫梁式貨架有較好的強度和剛性,能夠幫助足7級地震設防烈度的要求。

公司介紹:

廣州市安普檢測技術服務有限公司作為貨架第三方檢測機構擁有國家CNAS、CMA貨huo架jia第di三san方fang檢jian測ce資zi質zhi,服fu務wu優you勢shi在zai於yu以yi更geng短duan的de對dui貨huo架jia安an全quan檢jian測ce檢jian驗yan周zhou期qi和he更geng優you惠hui的de服fu務wu價jia格ge,為wei客ke戶hu節jie約yue成cheng本ben和he周zhou期qi,幫bang助zhu客ke戶hu快kuai速su獲huo取qu準zhun確que有you效xiao數shu據ju,並bing為wei客ke戶hu提ti供gong後hou期qi技ji術shu服fu務wu支zhi持chi。廣guang州zhou市shi安an普pu檢jian測ce技ji術shu服fu務wu有you限xian公gong司si作zuo為wei平ping台tai化hua運yun營ying品pin牌pai,與yu國guo內nei外wai多duo家jia實shi驗yan室shi建jian立li了le良liang好hao的de合he作zuo關guan係xi,旨zhi在zai為wei客ke戶hu、行業提供更詳細、更優質的國內貨架安全檢測谘詢服務。