貨架單螺桿可調式柱腳是否可以使用？有無倒塌風險？

所調查倒塌事故的貨架結構，首層橫樑離地均在兩米以上，且使用了單螺桿可調式柱腳。強烈建議首層橫樑離地高度大於0。5m的貨架結構，不要採用單螺桿可調式柱腳。

一、單螺桿可調式柱腳

部分貨架設計人員與維修方案人員傾向於選擇單螺桿可調式柱腳，尤其是遇到以下情況時：

貨架安裝所在地坪平整度較差；

貨架安裝精度要求較高，安裝後需要微調；

貨架放貨後地坪可能或已經產生不均勻沉降，可能或已經導致貨架垂直度與水平度超標。

雖然標準中給出了單螺桿可調式柱腳的樣式（見圖1），但是就最近調查的兩起貨架倒塌事故而言，貨架倒塌的主要原因就在於單螺桿可調式柱腳的使用。為了及時提醒大家，特撰文分析說明，並懇請大家多多擴散周知。

圖1單螺桿可調式柱腳

圖2單螺桿可調式柱腳-正面

圖3單螺桿可調式柱腳-背面

圖4單螺桿可調式柱腳-碗狀底座

二、對立柱的影響

單螺桿可調式柱腳乍一看很弱，仔細一看，更弱，因為就一根細細的螺桿支承著上面大幾噸重的貨物。但實際上，僅僅就單根螺桿的軸壓承載力而言，單螺桿可調式柱腳完全可以承受得住平庫貨架上面的所有荷重，即使柱腳兩塊端板之間的單螺桿已經被調節得很長很長。不信可以按照軸壓桿計算一下強度、穩定性。

單螺桿可調式柱腳之所以引發了貨架倒塌，是因為明顯降低了對立柱的約束作用，導致立柱的承載力大幅降低。

首先來看柱腳對立柱彎曲的影響。貨架立柱受到壓力，不會老老實實地從上壓到下成為一塊鐵餅，而是會向側向發生彎曲變形，即發生彎曲屈曲。沿立柱組方向，立柱與橫斜撐組成的立柱組為有支撐結構，柱腳對立柱的約束對立柱彎曲屈曲承載貢獻佔比較小；沿橫樑方向，立柱與橫樑組成的框架為無支承結構（暫不考慮有背拉桿體系的情況），柱腳對立柱的約束對立柱彎曲屈曲承載貢獻佔比相當大。柱腳對立柱的約束作用的大小，用柱腳剛度來定義。對於常見的柱腳底板直接與地坪全面緊密接觸的柱腳樣式，橫樑方向柱腳剛度很可觀（可達50~200kNm/rad）。而對於單螺桿可調式柱腳，柱腳剛度幾乎為零，意思是對立柱幾無約束。以底層橫樑離地1。5m的某貨架作為算例，對比後發現，單螺桿可調式柱腳貨架的承載力僅為前種樣式柱腳貨架承載力的41%。

圖5立柱彎曲方向

再來看柱腳對立柱扭轉的影響。如圖6所示，立柱斷面是單軸（x-x）對稱截面，當軸壓力N作用在截面形心時，立柱截面各點受到均勻壓應力；但實際中由於偏心的存在，軸壓力N不能正好作用在截面形心，同時由於貨架整體受到水平作用力，立柱總會受到兩個方向作用的彎矩：繞對稱軸x-x的Mx與繞非對稱軸y-y的My。My作用平面透過立柱截面的剪心，不會引起立柱扭轉；Mx作用平面不透過立柱截面的剪心，會引起立柱扭轉。立柱的扭轉會與立柱的彎曲疊加，最終造成立柱的彎扭失穩破壞。對於柱腳底板直接與地坪全面緊密接觸的柱腳，由於壓力產生的摩擦力及兩顆地坪螺栓形成力偶，可以約束柱腳底板的扭轉從而約束立柱的扭轉；而單螺桿可調式柱腳既無摩擦力又無力偶，對立柱的扭轉約束幾乎為零。

圖6立柱扭轉

不僅單螺桿可調式柱腳，任何能誘發立柱扭轉的因素，比如安裝不到位（見圖7），都會明顯降低立柱承載力。

圖7立柱安裝不到位，自帶扭轉

三、禁止使用？

講到這裡，是不是可以認為單螺桿可調式柱腳不應該再使用了呢？如果做出這個結論，恐怕很多貨架供應商要拍案而起了：我們都用了這麼多年這麼多專案，怎麼都沒出問題

？

對此，我們應該客觀地進行認知。一方面，沒有出問題不代表著就符合標準（即所謂的安全餘量、可靠度）。另一方面，單螺桿可調式柱腳主要出現在平庫穿梭車貨架中，這種貨架的特點是首層橫樑離地距離非常近，第一層立柱就非常短，這樣的話，第一層立柱即使考慮彎扭失穩的承載力也是足夠的。反觀遇到的兩個倒塌貨架的結構，首層橫樑離地均在兩米以上，再使用單螺桿可調式柱腳，那考慮彎扭失穩的承載力實在是太小太小了，不塌才怪。

因此，強烈建議首層橫樑離地高度大於0。5m的貨架結構，不要採用單螺桿可調式柱腳。