一、基礎載荷參數確定

1. 單一托盤載荷（P）

• 計算公式：$P=\text{貨物重量（kg）}+\text{托盤自重（kg）}$

• 示例：若貨物重量爲 800kg，托盤自重爲 50kg，則單一托盤載荷 $P=850\text{kg}$。

2. 貨架層載荷（Q）

• 每層貨架通常存放多個托盤（如單深位貨架每層 1 個托盤，雙深位貨架每層 2 個托盤），需根據貨位數量計算：$Q=P\times \text{每層托盤數}$

• 示例：雙深位貨架每層存放 2 個托盤，則層載荷 $Q=850\times 2=1700\text{kg}$。

二、貨架結構強度計算

1. 橫梁承重計算

• 受力分析：橫梁主要承受托盤傳遞的集中載荷，需計算其彎曲應力和撓度，確保不超過材料許用值。

• 關鍵公式：

• 彎曲應力：$\sigma =\frac{M}{W}\le [\sigma ]$
  （$M$ 爲彎矩，$W$ 爲截面抵抗矩，$[\sigma ]$ 爲材料許用應力）

• 撓度（變形量）：$\delta =\frac{5Q{L}^3}{384EI}\le [\delta ]$
  （$L$ 爲橫梁跨度，$E$ 爲材料彈性模量，$I$ 爲截面慣性矩，$[\delta ]$ 爲許用撓度，通常取 $L/250$）

• 材料選擇：橫梁常用 Q235B 或 Q355B 鋼材，許用應力分别爲 140MPa 和 210MPa。

2. 立柱承重計算

• 受力分析：立柱承受軸向壓力，需驗算抗壓強度和穩定性（防止失穩彎曲）。

• 關鍵公式：

• 抗壓強度：$\sigma =\frac{F}{A}\le [\sigma ]$
  （$F$ 爲立柱總載荷，$A$ 爲立柱截面積）

• 穩定性（歐拉公式）：$F_{\text{cr}}=\frac{{\pi }^{2}EI}{(\mu L{)}^2}$
  （$F_{\text{cr}}$ 爲臨界載荷，$\mu$ 爲長度系數，與立柱支撐方式相關）

• 結構強化：高層貨架立柱需增加橫向 / 斜向支撐，減小計算長度 $L$，提高穩定性。

三、動态載荷與安全系數

1. 動态系數（α）

• 叉車(chē)存取貨時的沖(chōng)擊載荷需通過動态系數放大靜态載荷，通常：

• 人工存取貨：

• 機械存取貨（如叉車）：

• 修正後層載荷：$Q^{\prime }=Q\times \alpha$

2. 安全系數（K）

• 爲避免偶然超載或結構老化，需設置安全系數（通常 ），最終設計載荷爲：$Q_{\text{設計}}=Q^{\prime }\times K$

• 示例：若靜态層載荷 $Q=1700\text{kg}$，機械存取貨動态系數 $\alpha =1.4$，安全系數 $K=1.3$，則：$Q_{\text{設計}}=1700\times 1.4\times 1.3=3094\text{kg}(\approx 3.1\text{噸})$

四、環境載荷與特殊工況

1. 地震載荷

• 按《建築抗震設計規範》計算水平地震力，作用於(yú)貨架重心，驗算立柱和支撐(chēng)系統的抗剪強度。

• 公式：$F_{\text{地震}}={\alpha }_{\text{max}}\times G$
  （${\alpha }_{\text{max}}$ 爲地震影響系數最大值，$G$ 爲貨架總重力）

2. 風載荷

• 高層(céng)貨架（如超過 15 米）需考慮風(fēng)壓作用，計算立柱和橫梁的附加彎曲應力。

• 公式：$W=\frac{1}{2}\rho v^{2}CA$
  （$\rho$ 爲空氣密度，$v$ 爲風速，$C$ 爲風載體型系數，$A$ 爲迎風面積）

五、地面承載能力驗算

• 貨架基礎載荷（F 地面）：$F_{\text{地面}}=\frac{\text{貨架總載荷}}{\text{貨架底面積}}$

• 要求：地面承載能力需大於 $F_{\text{地面}}$，通常工業倉庫地面設計承載≥3 噸 / 平方米，必要時進行混凝土硬化（如 C30 混凝土，厚度≥200mm）。

六、合規性與測試驗證

1. 國家标準：

• 參(cān)考《工業貨架規格尺寸與額定載荷》（GB/T 28576）、《倉(cāng)儲貨架工程技術規範》（CECS 23:2020）等規範。

2. 載荷測試：

• 空載測試：檢查貨架安裝精度（立柱垂直度≤1/1000，橫梁水平度≤2mm）。

• 滿載測試：加載設計載荷，靜置 24 小時，測量橫梁撓度（≤L/250）和立柱變形量。

• 超載測試：加載 1.2 倍設計載荷，驗證結構安全性（允許輕微變形但不可永久失效）。

總結