貨架鋼結構系統的設計分析過(guò)程是非常復雜的。如果設計不恰當，或者會(huì )浪費材料，增加自重，提高成本，或者會(huì )因局部結構強度不夠而埋下安全隱患。由于超靜定桁架結構、靜定桁架結構或鋼架結構是貨架鋼結構中的主體形式，其中超靜定桁架結構的優(yōu)化設計屬于離散變量的優(yōu)化設計問(wèn)題，設計變量的離散性給數學(xué)規劃的設計方法帶來(lái)很大困難，目前對于較復雜的貨架鋼結構系統多采用專(zhuān)用分析軟件或有限元分析技術(shù)、實(shí)際承載模擬試驗以確定貨架結構體的實(shí)際工作特性，以確定其設計荷載、結構體細節設計等。
貨架鋼結構的幾何構造滿(mǎn)足最基本的三角形規律，且實(shí)際結構在承載情況下的力學(xué)計算也很復雜，特別是在實(shí)際應用中會(huì )呈現比較復雜的空間結構體系以承受各個(gè)方向可能出現的荷載，因此可以在忽略一些次要的空間約束的前提下，將實(shí)際結構分解為平面結構。
1、貨架立柱、橫梁、支撐等組件的截面幾何尺寸(包括寬度、板料厚度)比其長(cháng)度尺寸要小很多，如：一般貨架立柱的截面尺寸為3030mm～150120mm不等，其節點(diǎn)長(cháng)度尺寸在300mm～1200mm之間，基本比例在10倍以上；支撐的長(cháng)寬比更大，有時(shí)可超過(guò)100倍，故可將貨架結構中的組件作桿件簡(jiǎn)化處理。
2、組裝式貨架立柱與橫梁之間的連接形式可以看作一種半剛性的連接，一般按照鉸接方式處理。其實(shí)鉸節點(diǎn)是組裝式貨架鋼結構中的主要節點(diǎn)形式，對于焊接式貨架體系需要作部分剛節點(diǎn)考慮，實(shí)際上貨架鋼結構在任何荷載作用下，若不計桿件的變形，其幾何形狀與位置均保持不變，也可將貨架結構簡(jiǎn)化為鋼架結構或桁架結構，這也是貨架鋼結構體可以用有限元進(jìn)行分析處理的力學(xué)基礎。 3、貨架鋼結構一般為超靜定結構，由于部分結構組件存在大變形，需要通過(guò)超靜定結構來(lái)增加約束，并通過(guò)一定的結構簡(jiǎn)化手段將靜定結構的內力計算問(wèn)題轉化為每個(gè)個(gè)體組件“桿”的內力計算問(wèn)題。超靜定結構的全部?jì)攘头戳H靠平衡條件計算不出，還必須考慮變形條件；如在力法計算中，多余未知力由力法方程(變形條件)計算。再由M=∑MiXi+MP疊加內力圖。如只考慮平衡條件畫(huà)出單位彎矩圖和荷載彎矩圖，Xi是沒(méi)有確定的任意值。因此單就滿(mǎn)足平衡條件來(lái)說(shuō)，超靜定結構有無(wú)窮多組解答�！ �
超靜定鋼結構的特點(diǎn)在于：
(1)超靜定結構的多余約束破壞，仍能繼續承載，具有較高的防御能力�！ �
(2)超靜定結構的整體性好，內力較均勻且峰值小�！ �
(3)超靜定結構具有較強的剛度和穩定性，從根本上滿(mǎn)足了貨架的基本應用力學(xué)原理�！ �
超靜定結構的內力與材料的物理性能和截面的幾何特征有關(guān)，即與剛度有關(guān)。在設計貨架鋼結構系統時(shí)需事先假定各組件的截面尺寸和選用的材料特性、厚度系列等，才能求出內力；然后再根據內力重新優(yōu)化選擇組件截面特性等設計參數；另外，也可以通過(guò)調整各桿剛度比值達到調整內力的目的，以改善某些薄弱環(huán)節的結構性能，提高貨架鋼結構設計規劃中的性?xún)r(jià)比�！ �
若在實(shí)際計算中不考慮結構組件的變形，還可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為桁架結構，因為超靜定結構的整體性比靜定結構好，內力較均勻且峰值小，結構剛度和穩定性都有所提高，此為偏安全性考慮；從簡(jiǎn)化處理的角度可以用平面靜定結構來(lái)替代；采用節點(diǎn)法或截面法來(lái)計算結構中各組件的軸力，并利用相關(guān)計算原理和方法對各組件進(jìn)行承載性、剛性和穩定性等的校核及優(yōu)化設計。針對以上方法也可采取一般的結構計算程序或相關(guān)有限元軟件進(jìn)行輔助設計分析，并進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)際的貨架鋼結構系統。
本文章由海南康氏力拓空間鋼結構公司小編整理發(fā)表，官網(wǎng)：www.itenniscoach.cn
