GB/T 28576-2012 工业货架设计计算

　　ICS 53. 080 J 83

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28576—2012

　　工业货架设计计算

　　Calculation ofindustrialrack design

　　2012-06-29发布 2012-10-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 28576—2012

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 工业货架结构 2

　　4. 1 自动化立体仓库货架 2

　　4. 2 窄巷道托盘货架 6

　　4. 3 普通托盘货架 7

　　5 计算方法与计算模型 8

　　5. 1 计算原则 8

　　5. 2 计算模型 8

　　6 计算工况与荷载组合 10

　　6. 1 计算荷载 10

　　6. 2 计算工况及荷载组合 11

　　7 强度校核 12

　　7. 1 强度设计值 12

　　7. 2 强度校核 13

　　8 刚度校核 13

　　8. 1 变形计算 13

　　8. 2 变形限值 13

　　9 稳定性校核 14

　　附录 A (资料性附录) 荷载组合计算表达式 15

　　附录 B (资料性附录) 构件强度计算公式 18

　　附录 C (资料性附录) 构件稳定性计算公式 20

　　参考文献 23

　　GB/T 28576—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由全国物流标准化技术委员会(SAC/TC269)提出 。

　　本标准由全国 物 流 标 准 化 技 术 委 员 会 (SAC/TC 269) 和 全 国 物 流 仓 储 设 备 标 准 化 技 术 委 员 会(SAC/TC499)归 口 。

　　本标准起草单位 :北京科技大学物流研究所 、南京音飞储存设备工程有限公司 、上海鼎虎工业设备有限公司 、江苏六维物流设备实业有限公司 、东莞市海力物流系统设备有限公司 、南京万事达物流设备制造有限公司 、南京音飞货架制造有限公司 。

　　本标准主要起草人 :王转 、金跃跃 、钱孝刚 、赵德平 、王士祥 、周韬 、裴超 、谭颖 、许晓润 。

　　Ⅰ

　　GB/T 28576—2012

　　工业货架设计计算

　　1 范围

　　本标准规定了组装式工业货架的基本结构 、计算模型 、计算工况与荷载组合以及强度 、刚度与稳定性校核方法 。

　　本标准适用于组装式工业货架中的自动化立体仓库货架 、窄巷道托盘货架 、普通托盘货架的设计计算 ,其他类型货架可参照本标准执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 18354 物流术语

　　GB 50011—2010 建筑抗震设计规范

　　GB 50017 钢结构设计规范

　　GB 50018—2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范

　　JB/T 9018 有轨巷道式高层货架仓库设计规范

　　3 术语和定义

　　GB/T 18354、GB 50017和 JB/T 9018界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　工业货架 industrialrack

　　由立柱片 、横梁(或悬臂梁)等承载构件组成 ,主要用于存储的货架 。

　　3. 2

　　自动化立体仓库货架 AS/RS rack

　　由立柱片 、横梁(或悬臂梁)等承载构件组成 ,专门在自动化立体仓库中使用 ,配合有轨堆垛机作业 ,主要用于存放托盘装载单元 。

　　3. 3

　　窄巷道托盘货架 very narrow aislepalletrack

　　由立柱片 、横梁等承载构件组成 ,配合三向回转式叉车(或无轨堆垛机) 作业 , 主要用于存放托盘装载单元 。

　　3. 4

　　普通托盘货架 palletrack

　　由立柱片 、横梁等承载构件组成 ,配合叉车作业 ,主要用于存放托盘装载单元 。

　　3. 5

　　牛腿式托盘货架 corbelpalletrack

　　由立柱片 、悬臂梁等承载构件组成 ,主要用于存放托盘装载单元 。

　　1

　　GB/T 28576—2012

　　4 工业货架结构

　　4. 1 自动化立体仓库货架

　　4. 1. 1 自动化立体仓库横梁式货架

　　4. 1. 1. 1 总体结构及构成

　　自动化立体仓库横梁式货架的总体结构包括立柱 、横梁 、顶梁 、水平系杆 、垂直斜拉杆 、垂直支撑连接梁 、水平支撑 、横斜撑 、隔撑 、天轨 、天轨吊梁等 ,如图 1所示 。 除隔撑外其余均为必要结构 。

　　1— 立柱 ; 8— 横斜撑 ;

　　2— 横梁 ; 9— 天轨吊梁 ;

　　3— 顶梁 ; 10— 天轨 ;

　　4— 垂直斜拉杆 ; 11— 隔撑 ;

　　5— 水平系杆 ; 12— 双排垂直支撑连接梁 ;

　　6— 天轨支架 ; 13— 水平支撑 。

　　7— 单排垂直支撑连接梁 ;

　　图 1 自动化立体仓库横梁式货架总体结构

　　4. 1. 1. 2 立柱片结构

　　立柱片由两根立柱和横斜撑组成 ,有 V 型 、N 型或 K 型三种类型 ,如图 2所示 。

　　2

　　GB/T 28576—2012

　　a) V 型 b) N 型 c) K 型

　　1— 立柱 ;

　　2— 横斜撑 。

　　图 2 立柱片类型及结构

　　4. 1. 1. 3 垂直支撑结构

　　垂直支撑由水平系杆和垂直斜拉杆组成 , 有 X 型 刚 性 、X 型 柔 性 和 Z 型 刚 性 三 种 类 型 , 如 图 3 所示 。每对垂直支撑可跨越 1层或 2层 ,也可跨越 1列或 2列 ,如图 4所示 。

　　a) X型刚性 b) X型柔性 c) Z 型刚性

　　1— 水平系杆 ; 4— 横梁 ;

　　2— 垂直斜拉杆 ; 5— 螺栓 。

　　3— 立柱 ;

　　图 3 垂直支撑类型及布置

　　a) 单列单层布置 b) 双列布置 c) 双层布置

　　图 4 垂直支撑常见布置方式

　　4. 1. 1. 4 水平支撑结构

　　水平支撑有 X 型 、K 型和 V 型三种类型 ,在长度方向的布置宜与垂直支撑相对应 ,如图 5所示 。

　　3

　　GB/T 28576—2012

　　a) X 型 b) K 型 c) V 型

　　1— 横梁 ; 3— 横斜撑 。

　　2— 水平支撑 ;

　　图 5 水平支撑类型及布置

　　4. 1. 2 自动化立体仓库牛腿式货架

　　4. 1. 2. 1 总体结构及构成

　　自动化立体仓库牛腿式货架的总体结构包括立柱、横斜撑、悬臂梁、连续梁、牛腿梁、顶梁、水平系杆、垂直斜拉杆、水平支撑、垂直支撑连接梁、隔撑、天轨、天轨吊梁等 ,如图 6所示 。除隔撑外其余均为必要结构。

　　1— 立柱 ; 8— 横斜撑 ;

　　2— 悬臂梁 ; 9— 牛腿梁 ;

　　3— 顶梁 ; 10— 天轨 ;

　　4— 垂直斜拉杆 ; 11— 天轨吊梁 ;

　　5— 水平系杆 ; 12— 双排垂直支撑连接梁 ;

　　6— 天轨支架 ; 13— 水平支撑 。

　　7— 单排垂直支撑连接梁 ;

　　图 6 自动化立体仓库牛腿式货架总体结构

　　4

　　GB/T 28576—2012

　　4. 1. 2. 2 立柱片结构同 4. 1. 1. 2。

　　4. 1. 2. 3 垂直支撑结构

　　垂直支撑有 X 型刚性 、X 型柔性和 Z 型刚性三种类型 , 自动化立体仓库牛腿式货架的垂直支撑在长度方向应布满整个货架 ,如图 7所示 。每对垂直支撑可跨越 1层或 2层 ,也可跨越 1列或 2列 ,如图 8所示 。

　　a) X型刚性 b) X型柔性 c) Z 型刚性

　　1— 水平系杆 ; 4— 悬臂梁 ;

　　2— 垂直斜拉杆 ; 5— 螺栓 。

　　3— 立柱 ;

　　图 7 垂直支撑类型及布置

　　a) 单列单层布置 b) 双列布置 c) 双层布置

　　图 8 垂直支撑常见布置方式

　　4. 1. 2. 4 水平支撑结构

　　水平支撑有 X 型 、K 型和 V 型三种类型 ,如图 9所示 。 自动化立体仓库牛腿式货架的水平支撑在长度方向应布满整个货架 ,高度方向可每层都布置 ,或每隔 1层 ~ 2层布置一组 。

　　a) X 型 b) K 型 c) V 型

　　1— 水平系杆 ;

　　2— 水平支撑 ;

　　3— 横斜撑 。

　　图 9 水平支撑类型及布置

　　5

　　GB/T 28576—2012

　　4. 2 窄巷道托盘货架

　　4. 2. 1 总体结构及构成

　　窄巷道托盘货架的总体结构包括立柱 、横梁 、垂直支撑 、垂直支撑连接梁 、横斜撑 、隔撑 、龙门梁等 ,如图 10所示 。其中 ,立柱 、横斜撑 、横梁 、龙门梁为必要结构 ,其余均为可选结构 。

　　1— 立柱 ; 6— 横斜撑 ;

　　2— 横梁 ; 7— 龙门梁 ;

　　3— 垂直斜拉杆 ; 8— 隔撑 ;

　　4— 水平系杆 ; 9— 双排垂直支撑连接梁 。

　　5— 单排垂直支撑连接梁 ;

　　图 10 窄巷道托盘货架总体结构

　　4. 2. 2 立柱片结构同 4. 1. 1. 2。

　　4. 2. 3 垂直支撑结构

　　同 4. 1. 1. 3, 当货架层数大于 6 时 ,宜每 5列 ~ 6列增加一组垂直支撑 ,在长度方向宜布置在货架的两端和中间位置 。

　　4. 2. 4 水平支撑结构

　　同 4. 1. 1. 4, 当货架层数大于 6 时 ,宜增加水平支撑 ,在长度方向的布置宜与垂直支撑保持一致 ,高度方向可每层都布置 ,或每隔 1层 ~ 2层布置一组 。

　　6

　　GB/T 28576—2012

　　4. 2. 5 龙门梁结构

　　龙门梁结构有全高和高低结合两种类型 ,如图 11所示 。

　　a) 全高 b) 高低结合

　　图 11 龙门梁结构类型

　　4. 3 普通托盘货架

　　4. 3. 1 总体结构及构成

　　普通托盘货架的总体结构包括立柱 、横梁 、垂直支撑 、垂直支撑连接梁 、横斜撑 、隔撑等 ,如图 12所示 。其中 ,立柱 、横斜撑 、横梁为必要结构 ,其余均为可选结构 。

　　1— 立柱 ; 5— 单排垂直支撑连接梁 ;

　　2— 横梁 ; 6— 横斜撑 ;

　　3— 垂直斜拉杆 ; 7— 隔撑 ;

　　4— 水平系杆 ; 8— 双排垂直支撑连接梁 。

　　图 12 普通托盘货架总体结构

　　7

　　GB/T 28576—2012

　　4. 3. 2 立柱片结构

　　同 4. 1. 1. 2。

　　4. 3. 3 垂直支撑结构

　　同 4. 1. 1. 3, 当货架层数大于 6 时 ,宜每 5列 ~ 6列增加一组垂直支撑 ,在长度方向宜布置在货架的两端和中间位置 。

　　4. 3. 4 水平支撑结构

　　同 4. 1. 1. 4, 当货架层数大于 6 时 ,宜增加水平支撑 ,在长度方向的布置宜与垂直支撑保持一致 ,高度方向可每层都布置 ,或每隔 1层 ~ 2层布置一组 。

　　4. 3. 5 龙门梁结构

　　同 4. 2. 5, 当立柱片的高度和宽度的比例大于或等于 8 ∶ 1 时 ,宜增加龙门梁 。

　　5 计算方法与计算模型

　　5. 1 计算原则

　　5. 1. 1 本标准采用以概率理论为基础的极限状态设计方法 , 以分项系数设计表达式进行计算 。

　　5. 1. 2 对货架进行整体强度和稳定性分析时 ,应采用承载能力极限状态法进行设计计算 ;对货架进行刚度分析时 ,应采用正常使用极限状态法进行设计计算 。

　　5. 1. 3 按承载能力极限状态法计算货架结构时 ,应采用荷载设计值和强度设计值进行计算 ;按正常使用极限状态法计算货架结构时 ,应采用荷载标准值和变形限值进行计算 。

　　5. 1. 4 货架局部及单个构件的计算 ,可采用材料力学 、结构力学 、弹塑性力学方法 ,也可采用有限元方法 。货架整体强度和稳定性分析宜采用有限元方法 。

　　5. 1. 5 以下类型货架应采用有限元方法进行整体强度和稳定性分析和计算 :

　　— 货架高度超过 6 m 的普通托盘货架和窄巷道托盘货架 ;

　　— 所有自动化立体仓库货架 ;

　　— 所有牛腿式托盘货架 。

　　5. 2 计算模型

　　5. 2. 1 绝对坐标系

　　货架计算模型的绝对坐标如图 13所示 。

　　5. 2. 2 网格剖分

　　使用有限元方法进行货架整体分析时 ,应简化货架结构 ,建立适用于有限元分析的结构模型 。

　　货架的整体有限元计算模型宜简化成空间三维框架模型 。

　　取构件连接的自然节点为结构模型节点 ,相邻节点之间构件形成单元 。

　　8

　　GB/T 28576—2012

　　图 13 货架计算模型的绝对坐标系

　　5. 2. 3 模型简化

　　货架整体的排 、列 、层数过多 ,可对结构进行简化 ,并满足以下条件 :

　　— 计算排数 :巷道两侧货架之间有连接的货架 ,可取偶数排 ;巷道两侧货架之间无连接的货架 ,可取奇数排 ;

　　— 计算列数 :不得小于 6列 ,至少包括两组不相邻的垂直支撑列 ;

　　— 计算层数 :应取实际层数 。

　　5. 2. 4 单元简化

　　货架结构单元包括杆单元和梁单元 ,其简化模型如表 1所示 。

　　表 1 货架单元简化

　　构件类别

　　梁单元

　　杆单元

　　说明

　　立柱

　　√

　　横梁

　　√

　　包括承载横梁 、顶梁

　　悬臂梁

　　√

　　牛腿梁

　　√

　　垂直支撑连接梁

　　√

　　天轨吊梁

　　√

　　天轨

　　√

　　横斜撑

　　√

　　水平系杆

　　√

　　垂直斜拉杆

　　√

　　水平支撑

　　√

　　5. 2. 5 约束与边界条件

　　约束包括节点的约束和单元的约束 ,约束方式包括刚接 、铰接和半刚半铰 。

　　9

　　GB/T 28576—2012

　　边界条件包括地面 、仓库外墙及其他货架结构之外的约束构件对货架节点 、单元自由度的限制 。各种构件的约束与边界条件简化原则如表 2所示 。

　　表 2 约束与边界条件简化原则

　　约束类型

　　约束方式与边界条件

　　备注

　　xO≈

　　yO≈

　　xOy

　　立柱与地面

　　半刚半铰

　　半刚半铰

　　半刚半铰

　　采用单螺杆连接

　　半刚半铰

　　刚接

　　刚接

　　采用双螺杆连接

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　采用预埋板连接

　　立柱与横梁

　　半刚半铰

　　刚接

　　刚接

　　立柱与悬臂梁

　　半刚半铰

　　刚接

　　刚接

　　立柱与横斜撑

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　采用双孔连接

　　刚接

　　半刚半铰

　　刚接

　　采用单孔连接

　　垂直支撑与垂直支撑连接梁

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　采用双孔连接

　　半刚半铰

　　刚接

　　刚接

　　采用单孔连接

　　水平支撑与横梁

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　采用双孔连接

　　刚接

　　刚接

　　半刚半铰

　　采用单孔连接

　　立柱与垂直支撑连接梁

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　立柱与隔撑

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　悬臂梁与牛腿梁

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　立柱与天轨吊梁

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　天轨与天轨吊梁

　　刚接

　　刚接

　　刚接

　　6 计算工况与荷载组合

　　6. 1 计算荷载

　　货架的计算荷载包括恒荷载 、活荷载 、竖向冲击荷载 、水平荷载 、地震荷载 。

　　6. 1. 1 恒荷载

　　货架结构的自重 ,包括横梁 、立柱等所有构件的重量 。

　　6. 1. 2 活荷载

　　搁置在货架上的货物和托盘的重量 。按实际情况考虑的各层货物的荷载 。

　　6. 1. 3 竖向冲击荷载

　　储运机械存 取 货 物 时 对 横 梁 (或 悬 臂 梁) 产 生 的 冲 击 力 , 通 常 可 取 一 个 装 载 单 元 静 载 设 计 值的 50% 。

　　按承载能力极限状态计算时 ,应计及作用在最不利位置处的竖向冲击荷载的影响 ,且由此冲击荷载

　　10

　　GB/T 28576—2012

　　所产生的应力不得大于强度设计值 。

　　计算横梁挠度时 ,不必考虑竖向冲击荷载的影响 。

　　6. 1. 4 水平荷载

　　由货架结构构件的初弯曲 、安装偏差 、荷载偏心以及储运机械的轻度碰撞等因素所引起的水平力 。

　　水平荷载分别沿货架结构 x 方向、y方向两个主方向作用于横梁(或悬臂梁)与立柱的连接节点处 。水平荷载可取为由横梁(或悬臂梁)传至该节点的全部恒荷载与最大活荷载之和的 1. 5% 。

　　自动化立体仓库货架的水平荷载还应考虑满荷载下堆垛机货叉伸叉时 , 由于偏载产生的对货架的作用力 。堆垛机作业时对货架产生的水平作用力 F可按式(1)计算 :

　　F= k·G · (l/h) …………………………( 1 )

　　式中 :

　　k— 加权系数 ,可取 1. 2~ 1. 5;

　　G— 货物单元的额定荷载 ,单位为千克(kg) ;

　　l— 货叉伸叉长度 ,单位为毫米(mm) ;

　　h— 堆垛机高度 ,单位为毫米(mm) 。

　　6. 1. 5 地震荷载

　　地震荷载仅考虑水平地震作用(即地震纵波 ,分 x 向和 y 向) 对货架产生的影响 ,不考虑竖向地震作用 。

　　地震荷载的计算方法参见附录 A。

　　6. 2 计算工况及荷载组合