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库架合一式货架结构是一种新型的结构形式,因其具有可以有效合理的利用空间、库内无结构立柱,较好的抗震性能,库内设备安装施工便利、速度快,基础受力比较均匀、基础设计比较单一等优点,目前在我国正在逐步兴起,有着广泛的应用前景和巨大的市场需求。
库架合一式货架结构,是由工业货架和库房的承重结构合为一体,它有两种属性:第一,它属于特种结构,需要承受所有的建筑荷载;第二,它属于设备货架,设计时库房的承重格构柱是按货格的尺寸设计的,其格构柱本身就是仓库的货架,承受建筑荷载的同时还承受货物的静载与动载。
地震是一种突发的自然灾害,会导致建筑物和构筑物产生破坏或倒塌,危害非常严重。我国是世界上多地震国家之一,有必要做好库架合一式货架结构的抗震设计。
本课题研究库架合一式货架结构横向抗震的计算方法。研究了进行结构抗震分析的三种计算方法,通过库架合一式货架结构的三维分析,得出:计算库架合一式货架结构的横向抗震性能,不适宜采用底部剪力法,反应谱分析方法与时程分析方法结果较为接近,可以采用反应谱分析方法进行计算。
对比多遇地震作用下库架合一式货架结构的三维空间模型和二维平面模型发现,平面模型能够较好反应空间模型的变化规律,采用平面分析模型是合理的;对比多遇地震下结构考虑P-Δ效应和不考虑P-Δ效应两个模型的结果,两者结果接近,说明P-Δ效应的影响较小,多遇地震下结构抗震分析可不考虑P-Δ效应的影响。
按照货物存储率相同和存储率不同两种原则,考虑各种可能的货物摆放方案,通过比较构件的最大承载力系数,得到库架合一式货架结构进行横向抗震分析时,主要应考虑两种货物布置方式:一种是全库满载,另一种是离结构一边最外侧第二个巷道内空载,其余满载。
对结构进行参数分析,包括结构的层数、货架片的宽度、巷道数,通过比较得出:①对于一个确定的库架合一式货架结构,其基本自振周期在全库满载时取得最大,随层数的增加逐渐变大;随着货架片宽度和巷道数的增加逐渐减小。②结构的最大顶点位移与高度的比值(侧高比)随着层数的增加逐渐变大,随着货架片宽度的增加略微呈现变小的趋势,随巷道数的增加数值基本保持不变。③结构基底剪力与结构总重的比值(剪重比)随着层数的增加逐渐减小,随着货架片宽度的增加逐渐变大,随着巷道数的增加呈现减小的趋势。④立柱的承载力系数着层数的增加逐渐增大,随着货架片宽度的增加略微呈现下降的变化趋势,随着巷道数的增加基本保持不变。⑤屋面梁承载力系数随着层数的增加逐渐增大,随着货架片宽度的增加略微呈现下降的变化趋势,随着巷道数的增加基本保持不变。
对结构进行非线性时程分析,通过分别对比考虑P-Δ效应和不考虑P-Δ效应的全库满载和一跨空载方案,得出结构进行非线性时程分析时必须考虑P-Δ效应的影响。材料的非线性通过对构件设置塑性铰来考虑,研究发现:在罕遇地震作用下,结构的塑性铰均是出现在斜撑上,屋面梁和立柱上没有出现塑性铰;塑性铰的形成,耗散了部分的地震能量,实现了结构罕遇地震不倒的目标。