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2008年5月12日14时28分.四川汶川县发生8.0级强烈地震.这是新中国成立以来破坏性最大、救灾难度最大的一次地震灾害.截至6月23日,地震造成69181人遇难,374171人受伤,18498人失踪；倒塌房屋778.91万间,损坏房屋2459万间；6443个规模以上工业企业一度停产(其中四川5610个),机关、学校、医院等严重受损.灾区的物流中心同样经历了地震的考验,有虽受影响但尚能运转的,也有物流设备被震塌破坏严重的.如何确保物流中心有一定抗震能力成为业界关注的焦点.
据了解,目前物流中心的抗震主要聚焦于仓库的土木建筑如何抗震、立体库的设计如何抗震,以及仓库内高层设备如高层货架与堆垛机如何抗震.而其他低矮的设备如托盘、叉车、输送机等在地震中主要产生位移,对物流中心的影响不大.
土木建筑抗震
仓库的土木建筑抗震能力直接关系着整个物流中心的抗震能力.建筑一旦倒塌,设备肯定无法幸免于难.可以说,土木建筑的抗震算是物流中心抗震的最重要因素.
据中国建筑科学研究院工程抗震研究所副所长程绍革研究员介绍,我国对于建筑的抗震要求与标准有明确的规定,但是还没有专门针对物流建筑的抗震设计规范,物流建筑的抗震设计参照《建筑抗震设计规范》中的规定.其次,对于设备的抗震研究,因为设备抗震的数据收集与参数的确定远远复杂于建筑,目前抗震研究所所做的研究仅仅局限于核设备、电力设备等重要设备,物流设备的抗震研究并无触及.
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据了解,在1976年唐山地震之后,当时国家成立了很多抗震研究部门.但此后的30年没有发生造成巨大损失的强震,人们的思想也有些松懈.一些抗震研究部门也逐渐撤销了,专门从事地震研究的部门在减少.但国家对于建筑抗震的监管仍算比较严格.
根据国家地震局研究得出的相关数据,我国将建筑抗震设防烈度的区域划分为6度区、7度区、8度区、9度区4个等级.北京为8度区,也就是要求建筑物抗震设防烈度为8度.地震级数是指地震的能量,烈度是指地震的破坏程度.而抗震设防烈度是一个地区抗震设防依据的地震烈度,是国务院地震行政主管部门对建设工程制定的必须达到的抗御地震破坏的准则和技术指标.它是在综合考虑地容、环境、工程的重要程度、要达到的安全目标和国家经济承受能力等因素的基础上确定的.
依据建筑的抗震设防烈度,我国将建筑主要分为四大类.一是甲类建筑,它属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,其地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求,其值应按批准的地震安全性评价结果确定；其抗震措施,当抗震设防烈度为6～8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求.
二是乙类建筑,属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,它的地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；其抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6～8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求；此外,对地基基础的抗震措施也有相关规定.对较小的乙类建筑,当其结构改用抗震性能较好的结构类型时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施.
三是丙类建筑,属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑,其地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求.
四是丁类建筑,属于抗震次要建筑.丁类建筑在一般情况下.地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低,但抗震设防烈度为6度时不应降低.
按照传统的分类,在过去的看法里,单层的仓库即可被认定为丁类建筑.然而,由于近几年物流业的快速发展,出现了很多功能重要的高层立体库,其高度是传统仓库的好几倍,事实上这类物流中心已不能被当作丁类建筑,更不应按丁类建筑要求抗震设防.
当抗震设防烈度为6度时,除规范有具体规定外,对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算,但仍采取相应的抗震措施.
程绍革研究员介绍,按照《建筑抗震设计规范》,抗震设计的大理念是“大震不倒、中震可修、小震不坏”,要求在发生较小强度地震时,建筑结构不允许发生任何破损；在发生设防烈度的地震时,允许建筑结构件发生损坏,地震后经过结构修复,建筑物要能够继续正常使用；当发生罕见的超过设防烈度的大地震时,
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抗震设防通常通过以下环节来实现：确定抗震设防要求,即确定建筑物必须达到的抗御地震灾害的能力；抗震设计,采取基础、结构等抗震措施,达到抗震设防要求；抗震施工,严格按照抗震设计施工,保证建筑质量；抗震管理,使用中的建筑物不得随意改变建筑内部结构.
程绍革研究员表示,我国关于建筑物的抗震管理从设计到施工到使用都有明确的规范,如果严格执行了规范,建筑物的抗震通常不会出问题.
立体仓库抗震设计
近几年我国物流业发展迅速,各地新建了很多先进的立体仓库.立体仓库不同于传统的库房,它不仅高度是普通仓库的数倍,里面的物流设备也更加精密,次生灾害也更加严重,比如起火和贵重设备的损坏,以致有人质疑立体仓库在中国有无必要推广.
业内资深专家、北京达特烟草成套设备技术开发有限责任公司总工程师张正义表示,他不主张在地广人稀、发展不足的行业兴建立体仓库,但是在经济比较发达的地区,优势行业中有条件的企业还是应该大力推广立体仓库,因为在这些重要的经济地区,土地资源越来越紧缺.而遭遇地震时,只要立体仓库和其中设备设计恰当,还是可以避免损害的.比如日本,身处地震频发地区,每年仍有几百座立体仓库在正常建设.所以,立体仓库如何抗震应受到业内重视.
多位业内人士表示,目前行业内还没有针对立体仓库以及其中物流设备的抗震的国家标准或行业标准.立体仓库在做抗震考虑时,一是系统集成商在系统设计规划时多做考虑,二是仓库内的一些高层设备比如高层货架和高位运行的堆垛机如何抗震.
据日东电子发展(深圳)有限公司主管物流产业的总经理助理王晨光介绍,从立体仓库的抗震设计上看,主要考虑的是物流设备和仓库相连接的部分如何设计,即地基如何设计.在此次地震中,日东公司承建的成都飞机工业集团立体仓库项目基本没有受到损坏,其地基的设计是重要原因之一.据了解.该立体仓库的地面预埋采用的是预埋槽钢的方式.即在做预埋时,每一排与货架立柱连接的预埋螺栓采用整根槽钢联结起来,然后槽钢之间再用角钢连接, 使整个地面与货架及建筑钢结构的房构、彩钢板形成了一个刚体,其抗震能力大大增强.
不过国内的立体仓库并非每一座都采取如此做法.据张正义介绍,目前,国内立体仓库的地基设计没有统一的规范,多数设计若非过于保守就是不到位.
对于立体库地基的设计,常规做法应该由设备供应商提供设计图纸,客户再做适度修改.但是与地基相关的有货架和堆垛机两类,这两者互相交织无法定论,就变为设计院来综合提供设计图纸.而设计院并非货架或者堆垛机的生产商,对设备相关的设计不够熟悉,并且一些设计院对含有堆垛机的仓库设计得也比较少,立体仓库的地基设计出现一些问题也就在所难免.
首先,有的立体仓库里,把整个地基和仓库的土木建筑连接到一起,合为一体.张正义认为这是不合适的,它应该是一个单独的地基.
其次,由于地基很长,现在很多系统集成商的一做法是把它分成很多小块修建.这也是不妥的,遭遇地震或其他灾害时,会出现不均匀沉降.因此最好将地基连成一个整体,但这需要施工时一气呵成,难度较大.一个降低难度的做法是将地基的主钢筋埋于下层,其上面一层可以铺一些细钢筋,到地面上后可以切割细分成多块,这样施工后的地基仍然是一个整体.
最后,有的设计院只考虑了堆垛机和货架的静态负荷下的地基压力.张正义认为,还应该考虑地震状况下负荷的增加,其中包括地震时的压力、水平方向力以及堆垛机向上拉力等等,这些数值相比静态压力要成倍增加.在遭遇地震货架和堆垛机水平运动或者向上运动时,要为抗震添加辅助支撑.辅助支撑需要和相邻立柱形成一个逃生通道.这是因为地震时很可能伴随火灾发生,而在失火状态下,并不应该优先考虑消防员或者救援人员进入仓库灭火,而应该是仓库内人员往外逃生最重要,因此任何库房都应该有逃生通道.
除了地基的设计,系统集成商还应该考虑到地震对立体仓库软件的破坏.王晨光表示,地震时因为立体仓库里部分设备损坏,会造成信息系统通信网络中断,受损部分的货物与设备的信息丢失,更甚者,会进一步影响整个信息系统的指挥能力,导致仓库内所有设备罢工.这显然不利于降低损失.因此,设计信息系统时最好是考虑遭遇地震或其他事故时,一台或几台设备故障停工,但不影响其他设备正常运转.
高层设备抗震
立体仓库抗震时,除了土木建筑的抗震、系统的抗震设计外,最重要的影响因素便是货架、堆垛机这类高层设备如何具有抗震能力.这种抗震能力又主要取决于货架本身质量、与仓库相连的堆垛机的辅助设备以及它们之间的连接件的设计安装.
由德马泰克物流系统(苏州)有限公司担任系统集成商的东方汽轮机厂位于德阳绵竹市汉旺镇的自动化立体库项目,距离512地震震中仅30公里,在经历里氏8.0级、最大烈度11度的特大地震后,虽然自动化高架库所在建筑受损严重,周围建筑也已完全倒塌,但立体库货架基本无恙.货架变形损坏极少；天地轨基本无变形；除因被坠物砸落造成表面受损外,堆垛机和输送机整体结构完好.此自动化立体仓库解决方案包括21米高的6巷道货架、6台单立柱起重量超过1吨的有轨巷道堆垛机、出入库系统和计算机监控系统.据悉,此项目当初的设计抗震烈度达7度以上.
德马泰克物流系统(苏州)有限公司专家林肇祁分析,立体仓库内涉及抗震的主要设备包括以货架为主和系统设备的支撑物为辅的钢结构以及设备连接和紧固结构.这类设备自身的结构设计会影响到抗震能力.此外,诸如货架和堆垛机的梁、柱等的结构件、设备的选材以及连接和紧固方式在设计中应该严格按照相关的设计规范和标准进行设计、校核、制造及安装,贯彻“不怕一万,只怕万一”的谨慎态度.对地震的强度和烈度的万一状况给予充分考虑.
谈到货架,林肇祁表示,德马泰克作为行业资深的系统集成商,坚持以欧洲的标准和规范为设计依据,对项目选用的货架供应商设定严格要求和实施考评制度.特别在立体库项目中,货架及钢结构件按照建筑钢结构的设计规范进行设计或校核,并进行有限元分析,从而使抗震能力有了保障.这样的设计使德马泰克的货架成本高出国内外同行,值得庆幸的是,相对高的成本换来的是客户的安全和放心.
本篇论文出处:http://www.sxsky.net/jingji/zgjj/390345.html
为东方汽轮机厂自动化立体库项目提供货架的是国内主要货架生产厂家之一――南京音飞货架制造有限公司.据音飞货架工程项目部项目经理高双华介绍,此项目货架有19层,每个货位承受2吨重压力.据介绍,音飞货架在生产设计时执行科学严格的标准,其货架受力计算软件是联合北京科技大学开发而成,并专门在南京理工大学做货架相关的破坏实验.
货架对立体仓库抗震的重要性显而易见,但是从哪些方面来明确高层货架的抗震标准还需要进一步研究和统一.据上海十通货架公司总经理陆建萍介绍,货架的抗震能力主要取决于其刚度和柔度.刚度又主要取决于所选择的货架生产材料的强度与货架的厚度.柔度的重要性与刚度相当,主要取决于货架结构上的设计.刚度相对柔度好确定一些,柔度的确定比较困难,因为结构上的设计目前在国内没有统一的标准,也没有统一的计算依据和方法,各厂家都有自己的一套分析方法.陆建萍认为在这种情况下,很多货架的抗震保证更流于商业承诺,而非技术保障.
对于如何确定货架的抗震能力,张正义认为,首先高层货架应该执行国家关于建筑设计的相关标准和要求.有人认为建筑物应该执行此标准,货架则无必要.
在“建筑抗震设计规范”中有一条“一般储存物品的价值低、人员活动少、无次生灾害的单层仓库等可划为丁类建筑.”但是现在国内兴建的高架仓库建筑物高度一般为24米,货架高度一般为19米左右,堆放货物8～10层,储存物品的价值中等(如香烟)或中等偏低(如图书)；高架库内平时无人员活动但调整、维修有人、端头出入库区平时有人操作；如货架倒塌可能产生的次生灾害是损害高架库墙体、损害堆垛机、损害端头出入库区设备；也不能完全排除货架倒塌可能引起短路引发火灾；多数建设项目将高架库与生产车间、分拣工房一体化,形成数万平米(最大达20万平米)的联合工房.
虽然现代自动化立体仓库在建筑结构上属于单层,但是“建筑抗震设计规范”中所指的“无次生灾害的单层仓库”应该是指3～6米高的普通人力或叉车仓库,而不是指多层货架的现代自动化立体仓库.因此,多层、高层货架的现代自动化立体仓库的建筑应按丙类建筑进行抗震设计,高层货架起码也应该执行建筑的抗震标准.
即使有了可依据的标准,但货架的抗震标准仍不统一,原因就在于目前各个货架生产厂家对于如何计算分析抗震烈度没有统一的计算方法.换言之,给几个厂家同一个抗震烈度,可能每个厂家计算分析出的货架参数都不一样.
张正义认为,有必要加强对计算方法的监督,同时需要在招标书里采取指令性的措施,比如在一定的地震烈度下,对货架的材质、截面等提出要求.货架供应商最好也能在标书里出示自己的计算依据和方法.这也是为了避免供应商以单薄的设计取得报价优势.另外,一些抗震、防事故的措施也有必要明确标明在招标书里,比如,要求抗震烈度7度和8度时,供应商在靠边柱的地方,应增加辅助立柱,过去有厂家已经做到,但多数没有,事实上都应该做到.
其次,抗震要求货架材料的质量保证体系能够正确运转,做到所使用材料的质量可追溯.不然出现质量问题,很难说生产材料来自哪一批次.而出现一个薄弱环节就能为整个立体库带来安全隐患.
对于高位运行的堆垛机,主要是其辅助设备即天轨和地轨与抗震
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