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钢货架结构一直是薄壁型钢构件的主要应用范围之一。近年来,随着技术的进步和仓储系统需求量的不断增大,重型货架,特别是组装式钢货架,以其独特的结构形式和广泛的应用范围,已成为仓储业中不可或缺的组成部分。因此,对钢货架的稳定及承载性能的研究变得日益重要。多孔立柱是组装式钢货架的主要竖向承力构件,然而专门针对此类构件设计方法和承载性能的研究还相对比较空白。
本文选取一具有代表性截面立柱作为研究对象。以通用有限元软件ANSYS为工具,对不同开孔类型、开孔大小、截面尺寸的轴压板件和立柱的单一屈曲模态——整体屈曲和局部屈曲进行了大量有限元分析。本文所做工作及主要成果如下:
验证了用外包矩形孔代替不规则孔对板件和构件进行简化处理的可行性;拟合出了单向均匀受压四边简支开孔板屈曲临界荷载和极限承载力的近似计算公式;编制Matlab程序实现了钢货架立柱毛截面参数计算和整体屈曲荷载计算;分析开孔对轴压立柱整体屈曲的影响,拟合出了轴压开孔立柱整体屈曲荷载和极限承载力的近似计算公式,并以此为基础,提出了偏压立柱整体屈曲荷载的近似计算方法;以开孔板为基础,参考我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的板组约束系数,提出了轴压开孔立柱局部屈曲荷载和极限承载力的近似计算方法;最后,分析了卷边、加劲肋、坡角、圆角等因素对立柱承载性能的影响,并为钢货架立柱的截面设计提供了参考。