单螺杆可调式柱脚—货架倒塌的开始？

1. 货架安装所在地坪平整度较差；

2. 货架安装精度要求较高，安装后需要微调；

3. 货架放货后地坪可能或已经产生不均匀沉降，可能或已经导致货架垂直度与水平度超标。

虽然标准中给出了单螺杆可调式柱脚的样式（见图1），但是就最近调查的两起货架倒塌事故而言，货架倒塌的主要原因就在于单螺杆可调式柱脚的使用。为了及时提醒大家，特撰文分析说明，并恳请大家多多扩散周知。

图1　单螺杆可调式柱脚

图2　单螺杆可调式柱脚-正面

图3　单螺杆可调式柱脚-背面

图4　单螺杆可调式柱脚-碗状底座

二、对立柱的影响

单螺杆可调式柱脚乍一看很弱，仔细一看，更弱，因为就一根细细的螺杆支承着上面大几吨重的货物。但实际上，仅仅就单根螺杆的轴压承载力而言，单螺杆可调式柱脚完全可以承受得住平库货架上面的所有荷重，即使柱脚两块端板之间的单螺杆已经被调节得很长很长。不信可以按照轴压杆计算一下强度、稳定性。

单螺杆可调式柱脚之所以引发了货架倒塌，是因为明显降低了对立柱的约束作用，导致立柱的承载力大幅降低。

首先来看柱脚对立柱弯曲的影响。货架立柱受到压力，不会老老实实地从上压到下成为一块铁饼，而是会向侧向发生弯曲变形，即发生弯曲屈曲。沿立柱组方向，立柱与横斜撑组成的立柱组为有支撑结构，柱脚对立柱的约束对立柱弯曲屈曲承载贡献占比较小；沿横梁方向，立柱与横梁组成的框架为无支承结构（暂不考虑有背拉杆体系的情况），柱脚对立柱的约束对立柱弯曲屈曲承载贡献占比相当大。柱脚对立柱的约束作用的大小，用柱脚刚度来定义。对于常见的柱脚底板直接与地坪全面紧密接触的柱脚样式，横梁方向柱脚刚度很可观（可达50~200kNm/rad）。而对于单螺杆可调式柱脚，柱脚刚度几乎为零，意思是对立柱几无约束。以底层横梁离地1.5m的某货架作为算例，对比后发现，单螺杆可调式柱脚货架的承载力仅为前种样式柱脚货架承载力的41%。

图5　立柱弯曲方向

再来看柱脚对立柱扭转的影响。如图6所示，立柱断面是单轴（x-x）对称截面，当轴压力N作用在截面形心时，立柱截面各点受到均匀压应力；但实际中由于偏心的存在，轴压力N不能正好作用在截面形心，同时由于货架整体受到水平作用力，立柱总会受到两个方向作用的弯矩：绕对称轴x-x的Mx与绕非对称轴y-y的My。My作用平面通过立柱截面的剪心，不会引起立柱扭转；Mx作用平面不通过立柱截面的剪心，会引起立柱扭转。立柱的扭转会与立柱的弯曲叠加，最终造成立柱的弯扭失稳破坏。对于柱脚底板直接与地坪全面紧密接触的柱脚，由于压力产生的摩擦力及两颗地坪螺栓形成力偶，可以约束柱脚底板的扭转从而约束立柱的扭转；而单螺杆可调式柱脚既无摩擦力又无力偶，对立柱的扭转约束几乎为零。

图6　立柱扭转

不仅单螺杆可调式柱脚，任何能诱发立柱扭转的因素，比如安装不到位（见图7），都会明显降低立柱承载力。

图7　立柱安装不到位，自带扭转

讲到这里，是不是可以认为单螺杆可调式柱脚不应该再使用了呢？如果做出这个结论，恐怕很多货架供应商要拍案而起了：我们都用了这么多年这么多项目，怎么都没出问题？！对此，我们应该客观地进行认知。一方面，没有出问题不代表着就符合标准（即所谓的安全余量、可靠度）。另一方面，单螺杆可调式柱脚主要出现在平库穿梭车货架中，这种货架的特点是首层横梁离地距离非常近，第一层立柱就非常短，这样的话，第一层立柱即使考虑弯扭失稳的承载力也是足够的。反观遇到的两个倒塌货架的结构，首层横梁离地均在两米以上，再使用单螺杆可调式柱脚，那考虑弯扭失稳的承载力实在是太小太小了，不塌才怪。

因此，强烈建议首层横梁离地高度大于0.5m的货架结构，不要采用单螺杆可调式柱脚。我们准备成立一个“首层横梁离地较高不采用单螺杆可调式柱脚”货架联盟。