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物流系统设计中的安全系数问题

发布日期:2022-08-17 15:29:03 79
01 基础承载问题

 

基础承载也是一个常见问题。人们对于物流系统的基础承载往往存在一些不正确的认识,往往是对实际的工况不了解或对载荷的性质不清楚所导致的。

 

平均荷载:所谓平均荷载,即一个区域内的所有载荷除以区域面积所得的值。平均荷载包括**大可能的货物重量,结构自重,以及随机的移动载荷等,其实要精确计算也是比较困难的。很多时候,我们会取一个上限作为设计依据。

平均荷载作为建筑物基础,对梁、柱,尤其是桩基的设计非常重要,是关键指标之一。

 

集中荷载:所谓集中荷载,是指局部的荷载。比如一个托盘、一辆叉车、一个柱脚的集中荷载等,或者是一个区域中某个小区域的荷载,如一座办公楼中的机房,保险柜室。 一般情形下,集中荷载是对于平均荷载而言的。集中荷载往往会远远的大于平均荷载。比如平面仓库中行驶的叉车形成的局部集中荷载,立体库货架柱脚的荷载,提升机的柱脚荷载等,往往是平均荷载的几倍。局部荷载主要影响建筑楼板的设计,有些设计,只要将局部荷载可能出现的区域进行加强,以降低建筑的成本。局部荷载的安全系数要计算清楚,一般情况下,对于不清楚的可能工况,要取一个大于1的安全系数,这是非常必要的。  

 

  02 抗震等级问题   我国的物流建筑设计,对抗震要求有严格的规定。抗震等级既与是否位于地震带即地区有关,也与建筑物的重要性和所在城市的重要性有关。如北京,建筑的设防等级是8级,这是一个比较高的等级了。  

对物流系统而言,分为物流建筑和物流设备。

 

物流建筑应严格按照建筑设计规范进行,但物流设备的设计,却没有硬性的规定。如按照建筑物的设计等级来设计,则可能存在很大的困难。

 

如对立体库货架来说,按照8级烈度设防,由于货架结构的限制,几乎就无法达到,或代价是7级烈度的几倍。对于这一情况,还是要看实际情况。一般用途的自动化立体库,托盘是存放在横梁上的,并没有特殊的固定装置,一旦发生地震,货架发生晃动,托盘就会跌落,这时往往不是货架在地震力下发生垮塌,而是托盘跌落造成货架损坏,进而发生垮塌。因此,如果不能限制托盘的移动的话,货架强度即使按照8级烈度设防,也会发生货物跌落,货架垮塌的事故。也就是说,在这种情况下是没有必要按照8级设防的。

但特殊的情形下,如重要的军事物资仓库,可能还需要采取特殊的防护措施,如增加防止托盘货物跌落的安全装置等,才能起到应有的作用。

另一方面,从地震设防的原则分析,主要是防止建筑的整体垮塌,造成重大人员伤亡,或对逃生造成重大影响。好在立体库一般是全自动无人操作的,不会造成重大人员伤亡,因此,采用7级烈度设防是可以接受的。

 

分析垮塌的立体库事故,一个共同的特点是货架的垂直拉杆设计缺陷或并不符合要求。


因此,对于处于地震带和重要城市的立体库设计,加强垂直斜拉杆的设计,如增加拉杆的强度,或增加拉杆的组数,都会有很好的效果。 有些普通高层货架,也应该增加斜拉杆,以避免局部失稳后发生整体垮塌。当然,进行详细的力学分析是必不可少的。   另一方面,无论从成本还是安全性考虑,对于需要8级烈度设防的立体库而言,降低高度是必要的。例如,货架高度降低到10米以下,其抗震性能就会好很多,而且出现垮塌的风险也会小很多。

 

  03 货架承载问题   货架承载问题也是一个容易被忽视的问题。我国发生过多次货架垮塌事故,有些是操作问题,有些则是设计问题。

货架设计的关键不只是立柱断面的型式,整个结构型式也非常重要。此外,同样重要的还有横梁、拉杆的设计,地面的连接方式,以及横梁的挂孔形状等。横梁的挂孔形状,直接影响横梁和立柱的连接强度,影响立柱强度,很多企业仅仅是为了区分货架是自己产的,而随意改变挂孔形状,其实是非常危险的。

  由于货物摆放的随意性,所以货架的设计是按照**不利情况考虑的,并考虑一定的安全系数。横梁应按照**大荷载考虑,立柱也是。有的货架很高,可以采用变截面以节省材料,这是比较常见的策略。   影响货架安全系数的,还有应用的场合,如比较均衡的重载场合,安全系数应高一些,反之,则可以取低一些。但不管怎样,安全系数度不应低于1.2~1.4,这是考虑了材料及加工缺陷以及防范意外荷载所必须的。   04 库存货位问题   很多仓库设计完成后,在上线运行时往往出现货位数不够用的问题。这是没有充分考虑库存货位安全性引起的。   设计中库存货位的安全系数,是指库存货位与库存量的一个换算关系。一般来说,货位的理想储存能力与实际储存能力之间是有较大差异的。主要有两个方面的因素:  

一是托盘的平均装载率问题。我们知道,托盘装载率与货物的包装尺寸有关,也与零头的数量有关。一个标准托盘,当面对不同的货物时,其装载率是不同的,其差异会在0.5~0.9之间,即**不利情况可能只有50%的装载率,**大的可能则能达到90%左右。一般情况是:货物包装尺寸越小,装载率会越高,但也有例外,即货物包装尺寸与托盘尺寸正好形成倍数关系,这时的装载率达到**高。因此,在计算装载率时,应根据具体情况确定合适的平均装载率,才能使设计满足实际的要求。

 

二是零头托盘,零头托盘即每次收货后的不满托盘,也会影响整体装载率。库存SKU越多,批次越多,零头托盘就会越多,这是可以想象得到的。理论上讲,如果批次达到10000个,零头托盘差不多就会有10000个,这对库存的影响是不容忽视的。   综合以上,货位数的设计应该是理论库存除以平均装载率。此外,还应考虑一定的冗余数,已备不时之需。   以上主要讲了托盘货位数,其它形式的货位数,如箱货位也是如此。这里不再赘述。  

 

总结

总的来说,随着物流系统越来越复杂,智能化程度越来越高,安全隐患之多,不一而足,只有不断提高安全意识,提升安全技术,加强安全管理,才有可能尽量避免事故,保障生命安全,降低损失。

 

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