CN113180398A - 一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，属于货架技术领域，包括立柱、横梁以及角撑，角撑由低屈服强度材料制造，角撑倾斜设置且角撑的两端分别连接立柱和横梁，角撑的中部设置有强度削弱区域。本发明通过角撑的设置使货架节点构成三角形，从而提高了节点区域的转动刚度以及货架结构整体稳定性能，又由于角撑的制造材料为低屈服强度材料以及角撑的中部位置强度削弱区域的设置，能够主动的控制货架结构在大变形下塑性出现及扩展区域，使货架结构塑性变形首先出现在角撑中部的强度削弱区域上，而不向货架结构中其他构件及节点扩展，通过角撑中部的强度削弱区域的塑性变形耗散地震作用下结构中输入的能量，避免货架中其他构件损坏。

Description

一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点

技术领域

本发明涉及货架技术领域，特别涉及一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点。

背景技术

货架结构是物流业仓储环节的核心要素之一，用于密集存储大量货物，其承载的货物重量可达结构自重的数十倍。

现有技术中的货架结构，一方面货架结构需根据盛放货物种类及尺寸的不同满足灵活组装、快速拆卸的仓储需求，因而其结构中的节点普遍采用挂齿连接等机械方式连接，这导致节点转动刚度弱且存在间隙，导致货架结构在水平荷载作用下抗侧刚度弱、结构整体稳定性能差；另一方面，货架结构构件普遍采用冷弯薄壁截面，构件细长、薄柔且其截面易发生局部屈曲，其结构中各类构件不具备在地震作用下的耗能能力，导致满载货物的货架极易在地震时发生结构的整体垮塌。

发明内容

针对现有技术存在的货架结构的节点抗侧刚度弱、整体结构稳定性差以及满载货物时抗震性差的问题，本发明的目的在于提供一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，包括立柱、横梁和角撑，所述角撑由低屈服强度材料制造，所述角撑倾斜设置且所述角撑的两端分别连接所述立柱和所述横梁，所述角撑的中部设置有强度削弱区域。

优选的，所述强度削弱区域为设置在所述角撑的两个相对侧上的缺口以使所述角撑呈工字型或者狗骨型。

优选的，所述角撑为板材。

优选的，所述低屈服强度材料为名义屈服强度不高于235MPa的碳素结构钢。

进一步的，还包括柱端连接件和梁端连接件，所述柱端连接件和所述梁端连接件分别固定在所述立柱和所述梁端上，所述角撑的两端分别可拆卸连接在所述柱端连接件和所述梁端连接件上。

优选的，所述角撑的两端均设置有螺孔以使所述角撑通过螺栓可拆卸连接。

优选的，在沿所述角撑的长度方向上，所述强度削弱区域的起始点到所述螺孔内侧边缘的距离不小于所述角撑端部尺寸的一半。

优选的，所述螺孔到所述角撑端部的长度方向边缘的距离不小于所述螺孔直径的1.5倍，所述螺孔到所述角撑端部的宽度方向边缘的距离不小于所述螺孔的直径。

优选的，所述柱端连接件包括腹板和两个分别连接在所述腹板的相对端部的翼缘，以使所述柱端连接件从三面包围所述立柱。

进一步的，还包括立柱加强件，所述立柱为一侧开口的非封闭结构，所述立柱加强件固定安装在所述立柱的开口内。

采用上述技术方案，由于角撑、立柱、横梁的设置，使得节点区域构成了三角形，从而提高了节点区域的转动刚度，进而提高货架结构整体稳定性能；又由于角撑的制造材料为低屈服强度材料，以及角撑的中部位置强度削弱区域的设置，能够主动的控制货架结构在大变形下塑性出现及扩展区域，使得货架结构塑性变形首先出现在角撑中部的强度削弱区域上，而不向货架结构中其他构件及节点扩展，通过角撑中部的强度削弱区域的塑性变形耗散地震作用下结构中输入的能量，避免货架中其他构件损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中立柱及柱端连接件和立柱加强件的连接示意图；

图3为本发明中角撑的结构示意图。

图中:1-角撑、11-强度削弱区域、12-端部、2-立柱、3-横梁、4-柱端连接件、5-梁端连接件、6-立柱加强件、7-螺栓、8-螺孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是焊接或螺栓连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，如图1所示，具体包括角撑1、立柱2和横梁3，其中，立柱2通常竖直设置，横梁3通常水平设置，角撑1则倾斜的连接在立柱2和横梁3之间，以使三者构成三角形区域，从而提高了节点区域的转动刚度，进而提高货架结构整体稳定性能。

角撑1为板材，例如由厚度为1-3mm的薄钢板切割而成。这一方面是在充分考虑货架结构经济性设计指标的情况下，便于货架生产企业可以使用价格低廉、与生产货架其他构件相同板材切割得到，也使得运用本实施例方案后不会显著提高货架结构总体生产成本；另一方面在角撑1安装到位后不会占用两排货架结构之间巷道的空间与宽度，不会造成仓库面积利用率的下降。

角撑1所用的钢板材质上，选用低屈服强度钢材，例如名义屈服强度不高于235MPa的碳素结构钢，从而使角撑1相对货架其他构件易于破坏。

另外，角撑1整体上呈长条形板状结构，但本实施例中，角撑1的中部设置有强度削弱区域11，该强度削弱区域11为设置在角撑1两个相对侧上的缺口，以使角撑1呈工字型或者狗骨型，其中，缺口优选为弧形，从而使角撑1整体呈狗骨型。即，角撑1整体上包括两个端部12以及位于两个端部12之间强度削弱区域11。如此设置，通过降低角撑1中部位置的截面尺寸，从而降低角撑1中部位置的强度，使角撑1受力后易于在其中部的强度削弱区域11发生变形，从而将外部冲击的能量消耗，以保护货架的其他构件。

本实施例中，立柱2和横梁3通过挂齿连接、螺栓连接、挂齿与螺栓混合连接或焊接等连接方式均可。

而为了避免角撑1变形时对立柱2和横梁3造成拉扯，本实施例中，还配置有柱端连接件4和梁端连接件5，柱端连接件4和梁端连接件5分别固定在立柱2和梁端3上，角撑1的两端(即两个端部12)分别可拆卸连接在柱端连接件4和梁端连接件5上。如此设置，使得角撑1的拉扯只作用在柱端连接件4和梁端连接件5上，从而有效的保护立柱2和横梁3。

具体在本实施例中，配置柱端连接件4包括一个腹板和两个分别连接在腹板的相对端部的翼缘，腹板通过螺栓固定连接在立柱2的外侧(面向巷道的一侧)，两个翼缘则分别通过螺栓固定连接在立柱2的另外两侧，从而使得柱端连接件4从三面包围立柱2。并且，为了提高柱端连接件4与立柱2之间连接的稳固性，设置腹板通过至少两排螺栓与立柱2固定，每排螺栓不少于两个，两侧翼缘上则至少各采用一根螺栓与立柱2连接。柱端连接件4的设置，使得角撑1在大变形下，能够避免立柱2被撕裂而导致立柱2承载力降低的情况出现，同时避免立柱2在角撑1横向力作用下发生局部屈曲而导致立柱2承载力降低的情况出现。

其中，梁端连接件5直接焊接在横梁3的外侧(面向巷道的一侧)。

本实施例中，角撑1的两个端部12上均设置有螺孔8以使该角撑1通过螺栓7可拆卸连接到柱端连接件4和梁端连接件5上。角撑1与横梁3连接的一侧的边缘，以及梁端连接件5边缘均不超出横梁3上翼缘，保证角撑1的设置不会影响货物在横梁3上的存放。

另外，上述的螺栓7采用普通螺栓，螺栓手动拧紧，不施加预紧力。角撑1两端采用螺栓连接是为了契合货架结构灵活拆装的结构特点，便于角撑1随货架结构拆除或横梁3位置调整时拆下与重新安装，亦是为了便于小震或中震后，角撑1的强度削弱区域进入塑性、发挥耗能作用后便于快速更换。

同时，在螺孔8的布置位置上，设置：在沿角撑1的长度方向上，强度削弱区域11的起始点到螺孔8内侧边缘的距离a不小于角撑端部12尺寸b的一半；以及，螺孔8到角撑端部12的长度方向边缘的距离c不小于螺孔8直径d的1.5倍，螺孔8到角撑端部12的宽度方向边缘的距离e不小于螺孔8的直径d，并且，螺孔8设置在角撑1长度方向的轴线上，如图3所示。如此设置，能够提高螺孔8抵抗拉扯撕裂的能力，防止螺孔8处首先出现撕裂，导致角撑1失效。

在一个实施例中，设置立柱2在整体上为由板材卷制而成的半封闭结构，其未封闭的位置形成一开口，开口具有向外延伸的背部翼缘，而上述的柱端连接件4则将立柱2未封闭的开口空出，并在上述的两个背部翼缘之间安装立柱加强件6，如图2所示。其中，立柱加强件6横向宽度与立柱2的背部翼缘内侧间距相同，立柱加强件6通过螺栓固定连接在背部翼缘上，且在沿立柱2的轴向方向上至少通过三排螺栓将立柱加强件6与立柱2的背部翼缘相连。如此设置，设置立柱加强件6目的在于避免立柱2在角撑1横向力作用下发生局部屈曲而导致立柱2承载力降低。

实施时：

角撑1在货架主体结构建造完成、结构上尚未盛放货物之前进行安装，梁端连接件5在工厂中焊接在横梁3的梁端，二者整体运输至货架结构建造现场；在货架主体结构建造完成后，在拟加装角撑1的梁柱节点的立柱2的端部外侧安装柱端连接件4，柱端连接件4通过连接螺栓7与立柱2的腹板与翼缘分别连接；

在拟加装角撑1的梁柱节点的立柱2端部的背部翼缘内侧安装立柱加强件6，立柱加强件6与立柱2背部翼缘通过螺栓7相连。随后将角撑1两端分别通过螺栓7与柱端连接件4及梁端连接件5连接。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，包括立柱、横梁和角撑，其特征在于：所述角撑由低屈服强度材料制造，所述角撑倾斜设置且所述角撑的两端分别连接所述立柱和所述横梁，所述角撑的中部设置有强度削弱区域。

2.根据权利要求1所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：所述强度削弱区域为设置在所述角撑的两个相对侧上的缺口以使所述角撑呈工字型或者狗骨型。

3.根据权利要求2所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：所述角撑为板材。

4.根据权利要求1所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：所述低屈服强度材料为名义屈服强度不高于235MPa的碳素结构钢。

5.根据权利要求1所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：还包括柱端连接件和梁端连接件，所述柱端连接件和所述梁端连接件分别固定在所述立柱和所述梁端上，所述角撑的两端分别可拆卸连接在所述柱端连接件和所述梁端连接件上。

6.根据权利要求1或5所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：所述角撑的两端均设置有螺孔以使所述角撑通过螺栓可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：在沿所述角撑的长度方向上，所述强度削弱区域的起始点到所述螺孔内侧边缘的距离不小于所述角撑端部尺寸的一半。

8.根据权利要求6所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：所述螺孔到所述角撑端部的长度方向边缘的距离不小于所述螺孔直径的1.5倍，所述螺孔到所述角撑端部的宽度方向边缘的距离不小于所述螺孔的直径。

9.根据权利要求5所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：所述柱端连接件包括腹板和两个分别连接在所述腹板的相对端部的翼缘，以使所述柱端连接件从三面包围所述立柱。

10.根据权利要求9所述的具有低屈服点角撑的货架结构耗能节点，其特征在于：还包括立柱加强件，所述立柱为一侧开口的非封闭结构，所述立柱加强件固定安装在所述立柱的开口内。

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