鋼貨架結構設計規范

第1章 總則

第1.0.1條為適應我國倉儲系統自動化、立體化發展的需要，為鋼貨架結構的設計提供依據，特制訂本規范。

第1.0.2條本規范適用于以冷彎型鋼或熱軋型鋼制作的組裝式貨架、整體式貨架和庫架合一式貨架，不適用于以其他材料制作的貨架。

第1.0.3條組裝式貨架系指組成貨架的橫梁與立柱間采用機械式鎖緊裝置連接且與建筑物分離的可拆裝的貨架;整體式貨架系指組成貨架的結構構件均采用焊接或螺栓連接且與建筑物分離的固定式貨架;庫架合一式貨架系指貨架兼作建筑物承重結構的固定式貨架，這類貨架除承受貨物荷載外，還作為庫房的骨架支承屋面和墻面圍護結構。

第1.0.4條設計貨架結構時，應綜合考慮使用要求、設備情況、荷載性質、材料供應及制作安裝條件等因素，合理選擇材料、結構型式和構造措施，做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量。

第1.0.5條本規范遵守《建筑結構設計統一標準》(GBJ68—84)的基本原則，符合《建筑結構設計通用符號、計量單位和基本術語》(GBJ83—85)的要求。

第1.0.6條鋼貨架結構的設計除應遵守本規范的規定外，尚應符合《建筑結構荷載規范》(GBJ9-87)、《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GBJ18—87)、《鋼結構設計規范》(GBJ17-88)以及現行《鋼結構施工驗收規范》等的要求。

 

第2章 材料

第2.0.1條鋼貨架承重結構的鋼材，應根據其重要性、荷載特征、連接方法、使用環境等具體情況選擇其鋼號和材質。

承重結構的鋼材通常宜采用《碳素結構鋼》(GB700-88)規定的Q235鋼和《低合金結構鋼》(GB1591-88)規定的16錳鋼。當有可靠根據時，可采用其他鋼號。

第2.0.2條工作溫度等于或低于-20℃的鋼貨架承重結構不宜采用Q235A、B級沸騰鋼。

第2.0.3條承重結構的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服點(或屈服強度)和硫、磷含量的合格保證，對焊接結構尚應具有碳含量的合格保證，對冷彎型鋼尚應具有冷彎試驗的合格保證。

第2.0.4條鋼貨架結構的連接材料應符合下列要求：

一、手工焊接用的焊條，應符合現行《碳鋼焊條》和《低合金鋼焊條》的規定，選用的焊條型號應與主體金屬強度相適應。

二、自動焊和半自動焊接用的焊絲，應符合現行《焊接用鋼絲》的規定，選用的焊絲和焊劑應與主體金屬強度相適應。

三、氣體保護焊應采用符合現行《焊接用鋼絲》規定的含有錳、硅等高脫氧元素的合金鋼焊絲。

四、普通螺栓宜采用《碳素結構鋼》(GB700-88)規定的Q235鋼制作。

五、高強度螺栓應符合現行《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈型式尺寸與技術條件》或《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接副型式尺寸與技術條件》的規定。

六、錨栓可采用《碳素結構鋼》(GB700-88)規定的Q235鋼和《低合金結構鋼》(GB1591—88)規定的16錳鋼制作。

 

第3章 基本設計規定

3.1設計原則

第3.1.1條本規范采用以概率理論為基礎的極限狀態設計法，以分項系數設計表達式進行計算。

第3.1.2條貨架結構的承重構件應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態設計，非承重構件應按構造要求設置。

第3.1.3條一般貨架結構的安全等級可取為三級，有特殊要求的貨架結構的安全等級可根據具體情況另行確定。

第3.1.4條按承載能力極限狀態設計貨架結構時，應采用荷載設計值和強度設計值進行計算;按正常使用極限狀態設計貨架結構時，應采用荷載標準值和容許變形進行計算。

第3.1.5條除本規范另有規定者外，計算貨架結構構件和連接所采用的荷載標準值、荷載分項系數和荷載組合值系數的取值以及荷載效應組合，均應符合《建筑結構荷載規范》(GBJ9-87)的規定;結構內力和變形可按結構力學方法確定;截面選擇應按《鋼結構設計規范》(GBJ17-88)或(和)《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GBJ18-87)中的規定。

第3.1.6條設計特殊型式的組裝式貨架結構時，若無適當計算方法可資利用，可按本規范第八章中列示的方法進行模型或足尺試驗，以確定有關參數及承載能力。

 

第3章 基本設計規定

3.2 強度設計值

第3.2.1條鋼材的強度設計值按表3.2.1采用。

鋼材的強度設計值(N/m㎡)表3.2.1

鋼號 鋼材種類 抗拉、抗壓、抗彎f 抗剪fv 端面承壓(磨平頂緊)fce

Q235鋼 熱軋型鋼 215 125 320

冷彎型鋼 205 120 310

16錳鋼 熱軋型鋼 315 185 445

冷彎型鋼 300 175 425

注：①Q235鎮靜鋼鋼材的抗拉、抗壓、抗彎和抗剪強度設計值可按表中數值提高5%。

②其他鋼材及進口鋼材的強度設計值可根據其屈服強度按相應鋼號的數值采用。

③表中熱軋型鋼的設計強度系第一組鋼材的值。

第3.2.2條計算全截面有效的冷彎型鋼貨架結構的受拉、受壓或受彎構件的強度時，可采用計及冷彎效應的強度設計值f′，其值由下式確定。

 

 

式中η——成型方式系數，對于冷彎高頻焊(圓變)方、矩形管，取η=1.7，對于圓管和其他開口型鋼，取η=1.0;

γ——鋼材的抗拉強度與屈服點的比值，對于Q235鋼，取γ=1.58，對于16錳鋼，取γ=1.48;

n——型鋼截面所含棱角數;

θi——型鋼截面上第i個棱角所對應的圓周角，以弧度為單位;

L——型鋼截面中心線的長度，可取型鋼截面積與其厚度的比值，也可按下式計算：

 

 

式中L′——型鋼平直部分寬度之和;

ri——型鋼截面上第i個棱角內表面的彎曲半徑;

t——型鋼壁厚。

第3.2.3條焊縫的強度設計值應按表3.2.3采用。

焊縫的強度設計值(n/m㎡)表3.2.3

鋼材 對接焊縫 角焊縫

鋼號 鋼材種類 抗壓 抗拉 抗剪 抗壓、抗拉、抗剪、

Q235鋼 熱軋型鋼 215 185 125 160

冷彎型鋼 205 175 120 140

16錳鋼 熱軋型鋼 315 270 185 200

冷彎型鋼 300 255 175 195

第3.2.4條普通螺栓連接的強度設計值應按表3.2.4采用。

普通螺栓連接的強度設計值(N/m㎡)表3.2.4

強度類別 螺栓的鋼號 構件的鋼號

Q235鋼 Q235鋼 16錳鋼

抗拉 170

(165) - -

抗剪 130

(125) - -

承壓 - 305 120

290 420

注：表中括號內數字適用于冷彎型鋼貨架結構。

第3.2.5條錨栓的抗拉強度設計值，對于Q235鋼取140N/m㎡，對于16錳鋼取180N/m㎡。

第3.2.6條承壓型高強螺栓的強度設計值應按表3.2.6采用。

承壓型高強螺栓的強度設計值(N/m㎡)表3.2.6

強度類別 承壓型高強螺栓性能等級 構件的鋼號

8.8級 10.9級 Q235鋼 16錳鋼

抗剪 250 310 - -

承壓 - - 465 640

第3.2.7條摩擦型高強度螺栓的設計承載力按下列規定計算：

一、在抗剪連接中，每個摩擦型高強度螺栓的抗剪設計承載力Nbv，應按下式計算：

Nbv=k·nf·μ·P(3.2.7-1)

式中k——系數，對于熱軋型鋼，取k=0.9，對于冷彎型鋼，取k=0.8;

nf——傳力摩擦面數;

μ——抗滑移系數，按表3.2.7-1采用;

P——高強度螺栓的預拉力，按表3.2.7-2采用。

抗滑移系數μ值表3.2.7-1

連接處鋼構件接觸面的處理方法 構件的鋼號

Q235鋼 16錳鋼

噴砂 0.45 0.55

(0.40) (0.45)

噴砂后生赤銹 0.45 0.55

噴砂后涂無機富鋅 0.35 0.40

鋼材軋制表面清除浮銹 0.30 0.35

(0.25) (一)

注：①括號內數字適用于冷軋鋼材。

②除銹方向應與受力方向相垂直。

每個摩擦型高強廢螺栓的設計預拉力P值(KN)表3.2.7-2

螺栓的性能等級 螺栓的公稱直徑(mm)

M12 M14 M16 M20 M22 M24 M27 M30

8.8級 45 60 80 110 135 155 205 250

10.9級 55 75 100 150 190 255 290 355

二、每個摩擦型高強度螺栓沿桿軸方向的抗拉設計承載力按下式計算：

=0.8P(3.2.7-2)

三、同時承受摩擦面的剪切和沿螺栓桿軸方向的外拉力Nt的摩擦型高強度螺栓的抗剪設計承載力可按下式計算：

 

 

且Nt≤0.8P(3.2.7-4)

第3.2.8條計算下列情況的貨架結構構件和連接時，本節前述各條款中規定的強度設計值應乘以下列相應的折減系數：

一、采用焊接方管的立柱：0.95。

二、單面連接的單角鋼構件：

按軸心受力計算強度和連接：0.85;

按軸心受壓計算穩定性：0.6+0.0014λ。

注：對中間無聯系的單角鋼壓桿，λ為按最小回轉半徑計算的桿件長細比。

三、無墊板的單面對接焊縫：0.85。

四、施工條件較差的高空安裝焊縫：0.80。

五、搭接連接、填墊板的連接及單蓋板的不對稱連接：0.90。

上述幾種情況同時存在時，其折減系數應連乘。

第3.2.9條貨架結構的抗震強度設計值fiE應按下式確定。

fiE=fi/RE(3.2.9)

式中fi——構件或連接的強度設計值，按本節第3.2.1～第3.2.7條采用;

RE——抗震強度設計值調整系數，通常，貨架結構梁、柱構件取RE=0.80，支撐及連接取RE=0.90。

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第3章 基本設計規定

3.3 構造的一般規定

第3.3.1條鋼貨架結構的型式、尺寸、連接、構造應根據貨物的類別、數量、尺寸、存取頻率以及儲運機械的種類、型式、性能和控制方式等使用要求，經綜合比較、分析確定。

第3.3.2條鋼貨架結構的巷道寬度應根據叉車、堆垛機或其他儲運機械的正常運行及操作要求確定。

第3.3.3條組裝式貨架結構的高度可按叉車或其他儲運機械的提升能力確定;整體式貨架及庫架合一式貨架多為固定式貨架結構，其高度通?？砂词褂靡蟠_定，一般不宜低于6m。

第3.3.4條組裝式貨架結構通常由若干榀豎向框架以及若干層與豎向框架相連接的橫梁組成，豎向框架寬度和橫梁長度取決于貨格尺寸，豎向框架寬度一般為0.8～1.5m，橫梁長度一般為1.0～4.0m。

第3.3.5條整體式貨架結構和庫架合一式貨架結構通常由若干個格構式立柱和支撐系統組成，立柱分肢間距和沿巷道方向的柱距應按貨格尺寸確定。

第3.3.6條確定鋼貨架結構的貨格尺寸時，貨箱之間以及貨箱與立柱之間的間隙值宜取50～100mm。

第3.3.7條組裝式貨架結構框架柱、固定式貨架結構格構式立柱的受壓分肢和柱頂桁架的受壓弦桿、支座壓桿等主要受壓構件的長細比不宜超過150，其他受壓腹桿和支撐壓桿的長細比不宜超過200;受拉構件的長細比不宜超過350，但張緊的圓鋼拉條的長細比不受此限。

第3.3.8條貨架立柱底部均應設置墊板。組裝式貨架結構的框架柱底部一般可不設錨栓僅作構造固定;固定式貨架結構的立柱應與基礎錨固。

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第4章 荷載及荷載效應組合

4.1 一般規定

第4.1.1條貨架結構上的荷載可分為恒荷載、貨架活荷載、豎向沖擊荷載、水平荷載以及可能有的風載、屋面活荷載(或雪載)和地震作用。貨架結構應按上列荷載效應的最不利組合設計。

第4.1.2條恒荷載系指貨架結構的自重，庫架合一式貨架結構的恒荷載尚應包括屋面和墻面等的自重。

第4.1.3條貨架活荷載系指擱置在貨架結構上的貨物和貨箱(或托盤)的重量。設計庫架合一式貨架結構時應計及屋面活荷載或雪載的影響。

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第4章 荷載及荷載效應組合

4.2 豎向沖擊荷載

第4.2.1條豎向沖擊荷載系指儲運機械存放貨物時產生的對橫梁的沖擊力，通?？扇∽饕粋€貨箱或托盤(含貨物重)靜載設計值的50%。

第4.2.2條按承載能力極限狀態設計直接承受貨架活荷載的牛腿、橫梁和端節點時，應計及作用在最不利位置處的豎向沖擊荷載的影響，且由此沖擊荷載所產生的應力不得大于強度設計值。

計算橫梁撓度時，毋須考慮豎向沖擊荷載的影響。

第4.2.3條設計組裝式貨架結構的豎向框架和固定式貨架結構的立柱時，均不計豎向沖擊荷載的影響。

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第4章 荷載及荷載效應組合

4.3 水平荷載

第4.3.1條作用于組裝式貨架結構的水平荷載系指由貨架結構構件的初彎曲、安裝偏差、荷載偏心以及儲運機械的輕度碰撞等因素所引起的水平力。

第4.3.2條水平荷載分別沿組裝式貨架結構縱、橫兩個主方向作用于托盤橫梁與豎向框架柱的連接節點處。對于有側移的組裝式貨架結構，此水平荷載可取為由橫梁傳至該節點的全部恒載與最大活載之和的1.5%，對于無側移的組裝式貨架結構，此值可取作1.0%。

第4.3.3條設有堆垛機的固定式貨架，其水平荷載應根據堆垛機制造廠商提供的有關資料(諸如：由堆垛機傳至貨架結構的最大靜荷載、最大動力荷載及其作用位置和相應的縱、橫向沖擊系數等)確定。

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第4章 荷載及荷載效應組合

4.4 地震作用

第4.4.1條貨架結構的抗震設計可僅考慮水平地震作用的影響，不計豎向地震作用。

第4.4.2條作用于固定式貨架結構縱、橫兩個主方向的水平地震作用的標準值應按下列公式確定：

FE=a1·Geq(4.4.2-1)

 

 

式中FE——貨架結構的總水平地震作用標準值;

a1——相應于貨架結構基本自振周期的水平地震影響系數，其值可按第4.4.3條確定;

Geq——貨架結構的等效總重量，一般可取Geq=0.85GE;

GE——貨架結構總重力荷載的代表值，;

;

 

Fi——貨架結構第i層的水平地震作用標準值;

Gi、Gj——分別為集中于貨架結構第i層、第j層處的重力荷載代表值，按第4.4.4條的規定確定;

Hi、Hj——分別為貨架結構第i層、第i層的計算高度。

第4.4.3條貨架結構的水平地震影響系數α1應根據近震、遠震、場地類別和貨架結構的基本自振周期按下列公式確定：

當T≤0.1秒時：

α1=(0.45+5.5T)·αmax(4.4.3-1)

0.1秒<T<Tg(秒)時：

α1=αmax(4.4.3-2)

Tg(秒)<T≤3秒時：

 

 

式中T——貨架結構的基本自振周期，可按理論計算或經驗公式確定;

Tg——根據場地類別和近震、遠震按表4.4.3-1采用;

αmax——水平地震影響系數的最大值，可按表4.4.3-2采用。

Tg值(秒)表4.4.3-1

遠、近震 場地類別

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

近震 0.20 0.30 0.40 0.65

遠震 0.25 0.40 0.55 0.85

水平地震影響系數的最大值αmax表4.4.3-2

烈度 6 7 8 9

αmax 0.04 0.08 0.16 0.32

第4.4.4條計算地震作用時，貨架結構的重力荷載代表值應取其自重的標準值和所有活荷載組合值之和。各活荷載的組合值系數應按表4.4.4采用。

貨架活荷載的組合值系數ΨQ1表4.4.4

活荷載種類 組合值系數(ΨQ1)

雪荷載 0.5

屋面活荷載 0

按實際情況考慮的貨架各層活荷載 1.0

按等效均布荷載考慮的貨架各層活荷載 0.8

第4.4.5條貨架結構的基本自振周期T1可按下列方法計算：

 

 

式中T1——按多質點體系算得的貨架結構的基本自振周期;

Gi——貨架結構第i層的重力荷載代表值(kN);

ui——貨架結構第i層承受相應于其重力荷載代表值的水平力時該層的位移(m)。

T1=0.03H(4.4.5-2)

式中H——貨架高度，以m計。

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第4章 荷載及荷載效應組合

4.5 荷載效應組合

第4.5.1條按承載能力極限狀態設計貨架結構時，應根據使用過程中貨架結構上可能同時出現的荷載，由下列荷載效應組合中的相應情況取最不利的荷載效應組合計算貨架結構的內力。

一、恒荷載+貨架活荷載：

 

 

式中G——恒荷載分項系數，當其效應對結構不利時取G=1.2，當其效應對結構有利時取G=1.0;

Q——活荷載分項系數，通常取Q=1.4;

CG、CQ——恒荷載和活荷載的荷載效應系數，通常按結構力學方法計算;

Gk、Qk——恒荷載和活荷載的標準值。

二、恒荷載+貨架活荷載+豎向沖擊荷載：

 

式中CQ1——豎向沖擊荷載的荷載效應系數，按結構力學方法計算;

Q1K——豎向沖擊荷載標準值，按本章第二節的規定采用。

三、恒荷載+貨架活荷載+水平荷載：

 

式中CQ2——水平荷載的荷載效應系數，按結構力學方法計算;

Q2K——水平荷載標準值，按本章第三節的規定采用。

四、恒荷載+貨架活荷載+風荷載：

 

式中CW——風荷載效應系數，按結構力學方法計算;

Wk——風荷載標準值。

五、恒荷載+貨架活荷載+風載+水平荷載：

 

 

六、恒荷載+貨架活荷載+水平地震作用

 

式中

 

ψQi——貨架活荷載的組合值系數，按表4.4.4采用;

Qki——貨架活荷載標準值;

E——水平地震作用分項系數，E=1.3;

C——水平地震作用效應系數;

FE——水平地震作用的標準值，按本章第四節的規定采用。

第4.5.2條按正常使用極限狀態設計貨架結構時，應根據使用過程中貨架結構上可能同時出現的荷載，由第4.5.1條第一至五種荷載效應組合中的相應情況取最不利的荷載效應組合計算其變形，計算時上列各荷載效應組合計算公式中的荷載分項系數(G，Q)均應取作1.0。

第4.5.3條設計室內的組裝式、整體式貨架結構不必考慮第4.5.1條中第四、五種荷載效應組合;設計庫架合一式貨架結構和室外的組裝式、整體式貨架結構時，不考慮風荷載效應和地震作用效應組合，但應考慮風荷載和按第4.3.3條確定的水平荷載同時作用。

第4.5.4條設計庫架合一式貨架結構時，尚應按下列荷載效應組合進行計算：

G·CG·GK+Q·CW·WK(4.5.4)

式中符號含義同前。

第4.5.5條設計貨架結構時，應按使貨架結構傾覆的水平地震作用或最大風載、水平荷載與使貨架結構保持穩定的最小重力荷載的最不利荷載效應組合進行貨架結構的整體傾覆計算，計算時應取Q=1.4，E=1.3，G=0.9。