仓储无忧丨组装式钢货架的结构安全隐患分析（下）

组装式钢货架的结构安全隐患分析（下）

 

 

 

货架安全

（货架倒塌图片来源网络）

 

新闻报道

●2019年长春市农安县一大型冷库14层货架倒塌，造成1人死亡，1人受伤

●2020年巴西一家超市货架连环倒塌，事故共造成1人死亡，8人重伤

●2021年上海松江一仓库7米高货架倒塌，造成多名工作人员受伤

 

货架的结构安全

       介于从设计、科研考虑的前沿范畴，再到运行维护的现场检测环节，货架检测针对于以下能代表安全隐患的侧重面实施现场抽验（结构安全重视度均用★和☆标出）

 

3.地脚螺栓紧固度★★★★☆

       在货架结构中，柱脚根据连接于底板的方式大致分为两类柱脚

       ①套接式柱脚：通过连接件将立柱连接到柱脚底板上，再采用锚栓将柱脚底板锚固于地坪上；因为装配式，成本较低，施工方便。

       ②端板式柱脚：立柱直接采用焊接方式连接于底板上，因需要焊接，成本较高，但安全性高，适用于需考虑风荷载的货架或高位货架，常见于自动化立体库和库架合一式货架。

       实际货架使用的地脚螺栓，普遍采用的是膨胀螺栓而不是高强螺栓，在实际检测中，地脚螺栓松动，扭矩值不达标几乎是常事。而且当螺栓孔位距立柱越近，所产生的弯矩抵抗矩越小，越容易出现底板一侧翘曲，越不安全。

 

 

偏心套接式柱脚（左） / 端板式柱脚（右）

 

4.立柱片损伤★★★★☆

       立柱片即为两根立柱通过横斜撑连接起来，在垂直于巷道方向提供抗侧移刚度的组合体。

       EN15512对于立柱片，可由其横斜支撑与立柱连接的角度进行如下分类：X型、常规D型、非常规D型、Z型、K型

 

立柱片分类

 

国标GB/T41514-2022中对于立柱片损伤的检测方法如下

 

EN 15635-2008对于立柱片损伤的测量办法

 

       以上可以看出无论是国标还是欧洲EN标准，对于立柱片损伤均是以“一米标距”的量程为计算原则，所以在实际测量中，以一根经计量后的笔直的一米钢直尺作为参照，在弯曲范围内测量取最大值，相较与直接将测量数据与规范值进行比较的做法，更为准确。

 

立柱片损伤的检验原理大致如下：

       立柱片的损伤常常是由于频繁存取货物造成的机器刮碰，随货物出入频次增多而增多。标准中将其定义为残余变形，其实也可以说是钢构件的弯曲屈曲模式下的残余变形。弯曲屈曲指构件受力时屈曲绕其截面的一个主轴产生的弯曲变形的模式，其属于整体屈曲的一种，常见于钢结构中。下面主要介绍下规范限值的大致思路。

 

对于弯曲屈曲模式下的破坏实际分析大致如下：

       参照GB/T28576-2012《工业货架设计计算》的说法，钢货架立柱片的立柱简化为梁单元，可承受横向力和弯曲力矩，稳定性指标是否满足要求是其主要条件；在此将弯曲屈曲作为主要的破坏模式，即最先发生弯曲屈曲模式，计算其弹性临界荷载，简化构件两端约束条件，由临界荷载值可得其极限应力强度；由荷载临界值去做现场试验，在主控失稳为弯曲失稳情况下（冷弯薄壁钢带开孔很难不考虑局部失稳），通过数值模拟和不断现场试验，得出屈曲模式下的屈曲半波长，可能再根据此屈曲模式下的实际半波长去拟合数据，再在此基础上乘以一个安全系数，即得出其残余变形限值。

 

       此值是一个比值，也可通过简单的一阶线弹性分析：梁的挠曲线微分方程，弹性临界荷载确立以后，挠度的确定与跨度、材质、截面形状有关。

 

       因此，实际的货架立柱片损伤，是借助于对于货架构件结构稳定性的考虑进行的检测，当然在T/CSCS032中提及考虑局部屈曲和畸变屈曲下的半波长进行的限值；出于设计保守考虑，其值可能有一定的安全冗余度，但对于立柱片损伤的检测不可小觑，应进行针对性的检测，否则将会对货架结构埋下安全隐患，造成企业损失。

 

5. 梁柱节点连接★★★★☆
       我国最早的钢货架结构设计规范CECS23:1990中对于组装式钢结构货架的定义：组成货架的横梁与立柱间采用机械式锁紧装置连接且与建筑物分离的可拆装的货架，由此可知道组装式货架的最大特点是梁柱连接并非刚接，而是处于刚接和铰接之间的半刚接连接。

 

市面上流行的钢货架梁柱连接通常为挂齿式连接和螺栓式连接

 

挂齿式连接（半刚接连接）（左） / 螺栓式连接（半刚接连接）（右）

 

所以对于梁柱节点的检查：

       ①首先应该对于安全销的脱落进行查找排除和记录（这一点很重要，从逻辑上解释：安全销脱落，多半是叉车错误操作，狠狠顶撞了上部横梁，它不经撞，横梁安全销脱落，但同时挂齿连接说不定也被顶撞而松动了，松动了无法承载过多重物，再一承载该货位将存在危险，也是为什么打四颗小星星的原因。）

       ②需要查看梁柱连接处是否有出现涉及结构安全的挂齿破坏情况、生锈情况

       ③对横梁与托板处的焊缝情况进行目测检查或磁粉探伤检查特别的：对于类似悬臂式货架的连接，也应该重点关注是否有其他屈曲模态的情况产生。

 

       悬臂式结构的梁柱连接通常为螺栓连接，在过载或某些极端使用情况下，超出设计时假定的承载能力极限状态的荷载设计值，应力集中明显，材料处于弹塑性工作阶段，连接处孔位出现撕裂、孔洞变形等情况。

 

应力集中现象

 

小结

       钢货架作为仓储物流重要的基础设施，全维度涉及物流、机械、工程等领域，货架种类多样，功能丰富；国内标准体系走向也由前沿的科研学术设计偏向于现场检验，从我国出版的第一本钢货架设计规范CECS23:1990，到最新出版的GB/T41514-2022《钢结构货架使用安全与评估规范》和T/CSCS032-2022《货架钢结构检测与评定标准》，不断整合迭代并规范货架重要安全指标的过程，如CECS23中钢货架垂直度指标为1/120，到最近变为1/160，也正符合事物发展的正常社会历史逻辑：由科研到一线的过程以国内潜在巨大的市场价值作为推动，而由一线回归至科研也是以科学严谨的态度去把控产品技术安全指标。服务直达：货架安全检查