駛入式鋼貨架靜動力工作性能試驗研究

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1、博士學位論文駛入式鋼貨架靜動力工作性能試驗研究EXPERIMENTALRESEARCHONSTATICANDDYNAMICWORKINGPERFORMANCEOFSTEELDRIVE-INRACKS成博哈爾濱工業(yè)大學2015年9月國內圖書分類號：TU392.5學校代碼：10213國際圖書分類號：624.04密級：公開工學博士學位論文駛入式鋼貨架靜動力工作性能試驗研究博士研究生：成博導師：武振宇教授申請學位：工學博士學科：結構工程所在單位：土木工程學院答辯日期：2015年9月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TU392.5U.D.C:624.04Dissert

2、ationfortheDoctoralDegreeinEngineeringEXPERIMENTALRESEARCHONSTATICANDDYNAMICWORKINGPERFORMANCEOFSTEELDRIVE-INRACKSCandidate：ChengBoSupervisor：Prof.WuZhenyuAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：September,2015

3、Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要作為一種高存儲密度貨架，駛入式貨架近年來在倉儲行業(yè)中得到廣泛應用。為了保證貨物的高存儲密度，駛入式貨架的內部無法在垂直于貨物通道方向上設置支撐構件，使此方向的穩(wěn)定性成為貨架承載能力設計的關鍵問題。由于問題的復雜性，我國貨架設計規(guī)范尚未給出其穩(wěn)定承載力的具體理論設計方法，此外對其抗震設計也未涉及。有鑒于此，為建立和完善駛入式貨架的理論設計方法，本文對駛入式貨架的構件和節(jié)點性能、整體靜力承載性能和抗震性能進行了試驗研究和相應的有限元數(shù)值分析，并在此基礎上進行了理論分析

4、。主要研究內容及成果有如下：共進行了三組貨架節(jié)點試驗，包括一組掛鉤式梁柱節(jié)點、一組螺栓式梁柱節(jié)點和一組焊接式柱腳節(jié)點。對于掛鉤式梁柱節(jié)點，進行了抗彎、抗剪和抗拉試驗?？箯澓涂估囼灥闹饕茐默F(xiàn)象為節(jié)點掛鉤切入立柱的腹板?；谶@個現(xiàn)象，提出了節(jié)點極限抗彎承載力和初始抗彎剛度的簡化計算模型和計算公式。對于螺栓式梁柱節(jié)點，進行了單向加載和反復加載抗彎試驗。試驗結果表明，改變橫梁與連接件的相對位置對梁柱節(jié)點的初始抗彎剛度、極限承載力和變形特征均有影響。由于螺栓和螺栓孔壁之間存在著間隙，螺栓會發(fā)生滑移，使試件的彎矩-轉角曲線出現(xiàn)轉折。反復加載試驗得到的節(jié)點彎矩-轉角滯回曲線呈Z形。對于焊接式柱

5、腳節(jié)點，進行了繞其立柱截面對稱軸的抗彎性能試驗。試驗主要考慮立柱所受軸力對柱腳節(jié)點性能的影響。試驗結果表明，立柱中的軸力會增加節(jié)點的初始抗彎剛度和極限彎矩。由有限元模擬計算結果可知，隨著立柱軸力的增大，軸力變化對柱腳節(jié)點初始剛度的影響會減弱。對駛入式整體鋼貨架進行了單點受力側移試驗。試驗結果表明，頂部水平支撐和背部豎向支撐均能改變外力在貨架內部的傳遞途徑，增強貨架的抗側移能力；存儲的貨物不僅成為一種連接相鄰立柱的連系構件，同時其產生立柱中的軸力提高了柱腳節(jié)點的抗彎剛度，從而增強了駛入式貨架的整體側向剛度?；谠囼炟浖芴厥獾慕Y構形式，提出了一個計算此類貨架在垂直通道方向上側向剛度的計算

6、方法。此計算方法由多個平面簡化模型和相應公式組成。為了考慮支撐構件端部的局部變形的影響，在計算方法中引入了支撐桿件折減系數(shù)。對駛入式鋼貨架進行了靜力承載試驗，分析了貨架立柱的極限承載力和破壞模式。試驗貨架中承受彎矩較大的立柱在牛腿節(jié)點附近發(fā)生彎曲破壞，破壞-I-哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文后的立柱呈S形。使用彈塑性殼單元，對貨架中受力較大的垂直于貨物通道的一排立柱進行有限元模擬，其分析結果可較為保守地估計整體貨架的極限承載力?；谠囼灛F(xiàn)象，提出了駛入式貨架立柱的單柱模型和縱向柱列模型，用于確定立柱在垂直于貨物通道方向的計算長度系數(shù)。在單柱模型中，立柱上端用水平位移彈簧模擬其余結構構

7、件對其側向約束，立柱下端用抗彎彈簧模擬柱腳約束，采用平衡法推導了立柱彈性屈曲荷載計算公式。采用有限元計算方法分析了縱向柱列模型的彈性屈曲荷載?；跀?shù)值計算結果，擬合得到立柱計算長度系數(shù)的簡化計算公式。基于線彈性分析、二階彈性分析、特征值屈曲分析和彈塑性分析的結果，并結合GB50018-2002《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》的壓彎構件穩(wěn)定承載力計算公式，得到了貨架立柱承載力的三種計算方法。采用初始位移法對駛入式鋼貨架試件進行了自由振動試驗。試驗結果表明，貨架近