用于减小对储存货物的地震损坏的储物架的柔性抗弯框架的制作方法
【专利摘要】一种具有柔性抗弯框架的储物架，所述柔性抗弯框架适于接纳储存有货物的货盘。当诸如地震向框架施加矢量横向力“V”时，该框架挠曲或晃动。框架包括间隔开的竖直立柱。多组水平负载梁和横梁以可拆卸的方式沿着竖直立柱的长度被附接。当横向矢量力“V”被施加到抗弯框架时，该框架的顶部部分从垂直线以角度“Δ柔性”移位。该角度大于在具有刚性框架的类似储物架的情况下的角度“Δ刚性”。因此利用该柔性角度，该抗弯框架减小了对储存货物的潜在损坏。
【专利说明】用于减小对储存货物的地震损坏的储物架的柔性抗弯框架
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于保持储存货物的货盘的储物架，并且更具体地但不作为限制地，涉及一种具有柔性抗弯框架的储物架。在地震期间该柔性抗弯框架能够充分地挠曲或晃动以防止框架倒塌并且防止损坏被接纳在货盘上的储存货物。
【背景技术】
[0002]世界各地每天都在发生地震并且由在地壳中的能量释放导致地震。该能量的释放产生地震波，地震波是使用地震计测量的。3级或更小级数的地震是几乎感觉不到的。但是5至7级和更高级数的地震能够导致建筑结构的重大损坏。设计本发明用以处理当被施加由地震导致的地震横向力时，在建筑物中的储存货物的潜在损坏。
[0003]随着能够升起在其上具有货物的货盘并且能够将货盘放置在12、18、24英尺或更高的储物架上的大型升降机的出现，现在高的储物架在剧烈地震期间容易遭受摇摆、坍缩或倒塌，因此导致储存货物损坏。
[0004]在Pellegrino等的美国公布申请2006/0237378和Hung的美国公布申请2002/0117462中，公开了用于地震振动吸收和耗散的两种不同类型的柔性储物架。在这些申请中的一个申请中，在架的底部处安装隔振器和附加的对角支撑物用于加强架框架。这两个储物架的设计是复杂的，具有在本发明中不需要的附加框架和基底机构。
[0005]本发明的设计是简单的，具有独特的结构工程特征和优势，其在建筑外部或建筑内部使用的已知大型和高金属储物架中没有出现。
【发明内容】
[0006]鉴于以上，本发明的首要目的在于提供一种具有柔性抗弯框架的高的储物架，该柔性抗弯框架能够在地震期间挠曲或横向偏斜，从而减少框架倒塌的可能，减少对储存在框架上的货物损坏的可能并且极大地改善对在框架附近的区域中的人员的安全性。
[0007]储物架的另一目的在于抗弯框架，能够在不需要焊接部件的情况下在现场组装所述抗弯框架。此外，框架部件是可互换的并且能够用于将框架建造成各种高度。此外，在需要额外的储存空间时能够增加抗弯框架的长度和宽度。
[0008]本发明的又一目的在于使柔性抗弯框架的设计是简化的。此外，框架使用标准的有角的中空金属立柱，该立柱具有较轻的框架重量、增加的挠性并且减少的储物架成本。
[0009]储物架包括柔性抗弯框架，该柔性抗弯框架适于接纳在其上具有储存货物的货盘。当诸如在地震时矢量横向力“V”被施加到抗弯框架时，该抗弯框架挠曲或晃动。所述框架包括间隔开的第一、第二、第三和第四竖直立柱。所述竖直立柱的下端被安装到水平基板上。所述水平基板被锚固到地板表面。
[0010]第一组负载梁包括第一水平负载梁和第二水平负载梁，所述第一水平负载梁具有以可拆卸的方式被附接到第一和第二竖直立柱的相反两端，所述第二水平负载梁具有以可拆卸的方式被附接到第三和第四竖直立柱的相反两端。第一组横梁包括:第一水平横梁，该第一横梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到第一和第三竖直立柱；和第二水平横梁，该第二横梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到第二和第四竖直立柱。
[0011]当横向力“V”被施加到抗弯框架时，抗弯框架的顶部部分以角度“ Λ柔性”从垂直线移位。该角度大于在具有刚性框架的类似储物架的情况下的角度“ △刚性”。因此，利用该柔性角度，该柔性抗弯框架减小了对在储物架上的储存货物的潜在损坏。
[0012]当阅读以下详细描述时，对于熟悉设计成承受地震力的框架和储物架的人员来说，本发明的这些和其他目的将变得明显，该详细描述示出了在这里描述的并且更具体地由权利要求限定的新颖结构、组合和元件，应理解的是，除了目前被现有技术排除的内容以外，对在此公开的发明的实施例做出的改变旨在被包括在权利要求的范围内。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图图示了在本发明中的根据目前设计用于具有柔性抗弯框架的储物架的实际应用的最佳模式的完全优选实施例，并且其中:
[0014]图1是具有柔性抗弯框架的本储物架的透视图，所述柔性抗弯框架具有多组水平负载梁和横梁，所述水平负载梁和横梁以一个在另一个之上的方式被设置并且以可拆卸的方式附接到四个竖直立柱。作为示例，示出四组所述负载梁在其上接纳有木制货盘用于保持各种货物。[0015]图2是柔性抗弯框架的具有一对水平横梁的部分的放大透视图，该水平横梁带有栓接到竖直立柱的相反两侧的“U”形鞍状连接件。此外，示出的水平负载梁的部分具有栓接至竖直立柱的一侧的“L”形凸缘连接件。
[0016]图3是沿图2中所示的线3-3截取的一个横梁的横截面图。
[0017]图4是沿图2中所示的线4-4截取的一个竖直立柱的横截面图。
[0018]图5是沿图2中所示的线5-5截取的竖直立柱的横截面图.[0019]图6是在图7中示出的刚性框架或图8中示出的本发明的柔性抗弯框架中的任一个的前视图，在框架负载梁上接纳有带有货物的一系列货盘。
[0020]图7是刚性框架的侧视图，其中矢量力“V”沿着框架的宽度施加到该框架。该刚性框架被示出从垂直线以角度“△刚性”向右倾斜。
[0021]图8是本发明的柔性抗弯框架的侧视图，其中矢量力“V”沿着框架的宽度施加到该框架。该柔性抗弯框架被示出从垂直线以角度“△柔性”向右倾斜。
[0022]图9是设计响应谱曲线图，其图示出水平线“Τ”，其中T是结构振动周期；示出了竖直线“Sa”，其示出在地震期间经受横向力的建筑场地和土壤类型的系数。
【具体实施方式】
[0023]在图1中，示出了本发明的储物架的透视图，其具有总附图标记10。储物架10包括柔性抗弯框架，其具有总附图标记12。抗弯框架12由多组水平负载梁14和水平横梁16组成，所述水平负载梁14和水平横梁16以一个在另一个之上的方式设置并且以可拆卸的方式附接至四个间隔开的竖直立柱18的侧面。立柱18包括第一立柱20、第二立柱22、第三立柱24和第四立柱26。
[0024]竖直立柱18的底部被安装在框架基板28上并且被锚固到地板表面30。靠上的四组负载梁14被示出为在其上接纳有木制货盘32，用于保持各种储存货物34。图6示出了在货盘32上的储存货物34的示例。
[0025]示出为沿着框架12的宽度的箭头36的矢量力“V”能够施加这样的横向力，以使框架12以角度“ Λ柔性”(以虚线37示出)挠曲或偏斜且架10不倒塌。同样地，示出为沿着框架12的长度的箭头38的矢量力“V”能够施加这样的横向力，以使框架12以角度“ Λ柔性”(以虚线39示出)挠曲或偏斜且架10不倒塌。
[0026]在该图中，下面的三组负载梁14和横梁16被示出不具有货盘并且彼此间隔开36英寸。第四组负载梁14和横梁16被示出设置在地板表面30之上并且保持货盘32。另外的几组负载梁14和横梁16被设置在第四组负载梁和横梁上方并且间隔开36英寸、72英寸和另一个72英寸。回顾该图显而易见的是，能够在立柱18上以不同的高度设置固定到四个竖直立柱18的任意数目组的负载梁14和横梁16，以接纳在货盘上的不同尺寸和类型的货物。此外，能够利用附加的立柱、负载梁和横梁来扩展架10的宽度和长度。
[0027]在现场中和在地板表面30上组装柔性抗弯框架12期间，第一组负载梁14和横梁16以可拆卸的方式被附接到竖直立柱18。如图5所示，使用螺栓40将第一负载梁14的相反两端以可拆卸的方式附接到第一和第二竖直立柱20和22。第二负载梁14的相反两端以可拆卸的方式被附接到第三和第四竖直立柱24和26。第一和第二负载梁14彼此平行并且被设置在地板表面30上方的同一高度处。
[0028]现在，第一组横梁16被附接到竖直立柱18并且在负载梁14下方或上方。第一横梁16的相反两端以可拆卸的方式被附接到第一和第三竖直立柱20和24。第二横梁16的相反两端以可拆卸的方式被附接到第二和第四竖直立柱22和26。第一横梁16和第二横梁16彼此平行并且被设置在地板表面30上方的同一高度处。在沿着四个竖直立柱的高度附接任意数目的负载梁和横梁组的情况下重复该组装，并且货盘被放置在负载梁的顶部上。
[0029]在图2中，示出了柔性抗弯框架12的一部分的放大透视图，其中一对水平横梁16的相反两端具有“U”形鞍状连接件42，所述“U”形鞍状连接件42被栓接至竖直立柱18的相反两侧。此外，示出水平负载梁14的具有“L”形凸缘连接件的部分，所述“L”形凸缘连接件栓接至竖直立柱18的侧面。应注意的是，竖直立柱18沿着长度和其侧面包括多对螺栓孔46，用于接纳附接螺栓40。螺栓孔46间隔开2英寸并且相对于在该立柱的邻近侧面上的孔偏移。
[0030]在横梁16的相反两端上的“U”形鞍状连接件42和在负载梁14的相反两端上的“L”形凸缘连接件44的使用提供相对竖直立柱18的侧面的抗弯曲性。当矢量力“V”被施加到储物架10时，该抗弯曲性允许抗弯框架12增加挠曲。
[0031]同样重要的是，与不期望的偏心连接相反，“U”形鞍状连接件42确保在横梁16和立柱14和横梁16之间的对称负载连接。在类似本发明的储物架上的偏心负载连接能够导致水平梁和竖直立柱的扭曲，因此显著地减小了框架额定负载能力。此外，每一个鞍状连接件42均接纳一对螺栓40，所述螺栓40通过该鞍状连接件42且通过立柱14，用于增加在横梁和竖直立柱之间的负载连接的强度和刚度。
[0032]在图3中，示出了沿图2的线3-3截取的一个横梁16的横截面图。横梁16由中空钢金属(steel metal)制成，具有2英寸的宽度和在4至5英寸的范围中的高度。
[0033]在图4中，图示了沿图2的线4-4截取的一个竖直立柱18的横截面图。竖直立柱18由中空钢金属制成，具有3乘3英寸的平方宽度。在该图中，示出两个横梁16的具有“U”形鞍状连接件42的部分，所述“U”形鞍状连接件42被栓接到立柱18的相反两侧并且利用螺栓40和带螺纹的螺母被固定到立柱18的相反两侧。
[0034]在图5中，示出了沿图2的线5-5截取的一个竖直立柱18的另一个横截面图。在该图中，示出一个负载梁14的具有“L”形凸缘连接件44的部分，所述“L”形凸缘连接件44被栓接到立柱18的一个侧面并且利用螺栓40和带螺纹的螺母48被附接到该侧面。
[0035]在图6中，在图7中示出的具有总附图标记50的刚性框架或图8中示出的本发明的柔性抗弯框架12中的任一个的前视图。该框架被示出在框架负载梁14上接纳有一系列货盘32，货盘32带有储存货物34。框架12或50能够具有例如44英寸的长度和42英寸的宽度。
[0036]在图7中，图示了在示出为箭头36的矢量力“V”被施加到刚性框架50的情况下，该刚性框架50的侧视图。刚性框架50被示出从垂直线以角度“ △刚性”向右倾斜。在该图中，应注意的是刚性框架50包括对角支撑物52以增加框架的刚性。利用本发明的柔性抗弯框架12，不需要另外的对角支撑物52，因为当矢量力被施加时，支撑物会阻碍抗弯框架的挠曲和偏斜。
[0037]在图8 中，示出了本发明的柔性抗弯框架12的侧视图，并且示出为箭头36的矢量力“V”被施加到该柔性抗弯框架12。柔性抗弯框架12还被示出从垂直线以角度“ △柔性”向右倾斜。通过组成框架12的部件的结构测试，发现角度“ Λ柔性”远大于角度“ Λ刚性”。结构刚度“K”等于I除以Λ。因此，柔性抗弯框架12的刚度比刚性框架50的刚度小。此外，框架系统的基本振动周期“Τ”等于，其中M是质量。
[0038]在图9中，通过已知基本周期“Τ”，能够确定作为设计基础的剪力“Sa，在地震期间施加到横向力抵抗系统的横向设计力”。在图9所示的曲线图中，Sds和Sdi特指储物架1-的位置以及土壤类型的函数。这些系统和参数由美国地质勘探局提供。它们是:
[0039]虽然特别地参照了优选实施例和其变型详细地示出、描述和图示了本发明，本领域的技术人员应理解，在不脱离除了现有技术以外的本发明要求保护的真实精神和范围的情况下，可以做出对形式和细节作出同等改变。
【权利要求】
1.要求保护其专有特权和产权的本发明的实施例被限定如下:一种用于现场安装的储物架的柔性抗弯框架，所述抗弯框架适于接纳在其上具有储存货物的货盘，当诸如在地震时矢量横向力“V”被施加到所述抗弯框架时，所述抗弯框架挠曲或晃动，所述抗弯框架包括: 第一、第二、第三和第四竖直立柱，所述竖直立柱的下端被安装到水平基板，所述基板适于固定在地板表面上； 第一组负载梁，所述第一组负载梁包括第一水平负载梁，所述第一负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第二竖直立柱，所述第一组负载梁包括第二水平负载梁，所述第二负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第三竖直立柱和所述第四竖直立柱，所述第一负载梁和所述第二负载梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处；以及 第一组横梁，所述第一组横梁包括第一水平横梁，所述第一横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第三竖直立柱，所述第一组横梁包括第二水平横梁，所述第二横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第二竖直立柱和第四竖直立柱，所述第一横梁和所述第二横梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处； 由此，当所述横向力“V”被施加到所述抗弯框架时，所述抗弯框架的顶部部分以角度“Λ柔性”从垂直线移位，该角度大于在具有刚性框架的类似储物架的情况下的角度“ Λ刚性”，因此所述抗弯框架的“ △柔性”减小了对储存货物的潜在损坏。
2.根据权利要求1所述的抗弯框架，其中，所述第一组负载梁沿着所述框架的长度延伸，并且所述第一组横梁沿着所述框架的宽度延伸。
3.根据权利要求2所述的抗弯框架，其中，所述第一组负载梁被设置在竖直立柱上、位于所述第一组横梁上方的高度处。
4.根据权利要求1所述的抗弯框架，其中，所述第一负载梁的相反两端和所述第二负载梁的相反两端包括“L”形连接件，用于绕所述竖直立柱的一部分固定并且栓接至所述竖直立柱的所述部分。
5.根据权利要求1所述的抗弯框架，其中，所述第一横梁的相反两端和所述第二横梁的相反两端包括“U”形鞍状连接件，用于绕所述竖直立柱的一部分固定并且栓接至所述竖直立柱的所述部分，所述“U”形鞍状连接件提供在所述第一横梁和所述第二横梁与所述竖直立柱之间的对称负载连接。
6.根据权利要求1所述的抗弯框架，其中，所述竖直立柱的侧面包括多个间隔开的螺栓孔，所述螺栓孔用于在所述负载梁和所述横梁被附接到所述竖直立柱的侧面时接纳螺栓。
7.根据权利要求1所述的抗弯框架，还包括: 第二组负载梁，所述第二组负载梁包括第一水平负载梁，所述第一负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第二竖直立柱，所述第一组负载梁包括第二水平负载梁，所述第二负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第三竖直立柱和所述第四竖直立柱，所述第一负载梁和所述第二负载梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处；以及第二组横梁，所述第二组横梁包括第一水平横梁，所述第一横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第三竖直立柱，所述第一组横梁包括第二水平横梁，所述第二横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第二竖直立柱和第四竖直立柱，所述第一横梁和所述第二横梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处。
8.一种用于现场安装的储物架的柔性抗弯框架，所述抗弯框架适于接纳在其上具有储存货物的货盘，当诸如在地震时矢量横向力“V”被施加到所述抗弯框架时，所述抗弯框架挠曲或晃动，所述抗弯框架包括: 第一、第二、第三和第四有角的中空金属的间隔开的竖直立柱，所述竖直立柱的下端被安装在水平基板上，所述基板适于固定在地板表面上； 第一组负载梁，所述第一组负载梁包括第一有角的中空金属的水平负载梁，所述第一负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第二竖直立柱，所述第一组负载梁包括第二有角的中空金属的水平负载梁，所述第二负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第三竖直立柱和所述第四竖直立柱，所述第一负载梁和所述第二负载梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处；以及 第一组横梁，所述第一组横梁包括第一有角的中空金属的水平横梁，所述第一横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第三竖直立柱，所述第一组横梁包括第二有角的中空金属的水平横梁，所述第二横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第二竖直立柱和所述第四竖直立柱，所述第一横梁和所述第二横梁彼此平行并且被设置在 所述地板表面上方的同一高度处； 由此，当所述横向力“V”被施加到所述抗弯框架时，所述抗弯框架的顶部部分以角度“Λ柔性”从垂直线移位，该角度大于在具有刚性框架的类似储物架的情况下的角度“ Λ刚性”，因此所述抗弯框架的“ △柔性”减小了对储存货物的潜在损坏。
9.根据权利要求8所述的抗弯框架，其中，所述第一组负载梁沿着所述框架的长度延伸，并且所述第一组横梁沿着所述框架的宽度延伸。
10.根据权利要求9所述的抗弯框架，其中，所述第一组负载梁被设置在所述竖直立柱上、位于所述第一组横梁上方的高度处。
11.根据权利要求8所述的抗弯框架，其中，所述第一负载梁和所述第二负载梁的相反两端包括“L”形连接件，用于绕所述竖直立柱的一部分固定并且栓接至所述竖直立柱的所述部分。
12.根据权利要求8所述的抗弯框架，其中，所述第一横梁和所述第二横梁的相反两端包括“U”形鞍状连接件，用于绕所述竖直立柱的一部分固定并且栓接至所述竖直立柱的所述部分。
13.根据权利要求8所述的抗弯框架，其中，所述竖直立柱的侧面包括多个间隔开的螺栓孔，所述螺栓孔用于在所述负载梁和所述横梁被附接到所述竖直立柱的侧面时接纳螺栓。
14.根据权利要求8所述的抗弯框架，还包括: 第二组负载梁，所述第二组负载梁包括第一有角的中空金属的水平负载梁，所述第一负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第二竖直立柱，所述第一组负载梁包括第二有角的中空金属的水平负载梁，所述第二负载梁的相反两端以可拆卸的方式被附接到所述第三竖直立柱和第四竖直立柱，所述第一负载梁和所述第二负载梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处；以及 第二组横梁，所述第二组横梁包括第一有角的中空金属的水平横梁，所述第一横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第三竖直立柱，所述第一组横梁包括第二有角的中空金属的水平横梁，所述第二横梁的相反两端以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第二竖直立柱和第四竖直立柱，所述第一横梁和所述第二横梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处。
15.一种用于现场安装的储物架的柔性抗弯框架，所述抗弯框架适于接纳在其上具有储存货物的货盘，当诸如在地震时矢量横向力“V”被施加到所述抗弯框架时，所述抗弯框架挠曲或晃动，所述抗弯框架包括: 第一、第二、第三和第四有角的中空金属的间隔开的竖直立柱，所述竖直立柱的下端被安装到水平基板，所述基板适于固定在地板表面上； 第一组负载梁，所述第一组负载梁包括第一有角的中空金属的水平负载梁，所述第一负载梁的相反两端包括用于附接到所述第一竖直立柱和所述第二竖直立柱的“L”形凸缘连接件，所述第一组负载梁包括第二有角的中空金属的水平负载梁，所述第二负载梁的相反两端包括附接到所述第三竖直立柱和所述第四竖直立柱的“L”形凸缘连接件，所述第一负载梁和所述第二负载梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处；以及 第一组横梁，所述第一组横梁包括第一有角的中空金属的水平横梁，所述第一横梁的相反两端包括以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第一竖直立柱和所述第三竖直立柱的“U”形鞍状连接件，所述第一组横梁包括第二有角的中空金属的水平横梁，所述第二横梁的相反两端包括以对称的且可拆卸的方式被附接到所述第二竖直立柱和第四竖直立柱的“U”形鞍状连接件，所述第一横梁和所述第二横梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处； 由此，当所述横向力“V”被施加到所述抗弯框架时，所述抗弯框架的顶部部分以角度“Λ柔性”从垂直线移位，该角度大于在具有刚性框架的类似储物架的情况下的角度“ Λ刚性”，因此所述抗弯框架的“ △柔性”减小了对储存货物的潜在损坏。
16.根据权利要求15所述的抗弯框架，其中，所述第一组负载梁沿着所述框架的长度延伸并且所述第一组横梁沿着所述框架的宽度延伸，所述横梁被设置在所述竖直立柱上、位于所述负载梁下方。
17.根据权利要求15所述的抗弯框架，其中，所述竖直立柱的侧面包括多个间隔开的螺栓孔，所述螺栓孔用于在所述负载梁和所述横梁被附接到所述竖直立柱的侧面时接纳螺栓。
18.根据权利要求15所述的抗弯框架，还包括: 第二组负载梁，所述第二组负载梁包括第一有角的中空金属的水平负载梁，所述第一负载梁的相反两端包括附接到所述第一竖直立柱和所述第二竖直立柱的“L”形凸缘连接件，所述第一组负载梁包括第二有角的中空金属的水平负载梁，所述第二负载梁的相反两端包括附接到所述第三竖直立柱和第四竖直立柱的“L”形凸缘连接件，所述第一负载梁和所述第二负载梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处；以及第二组横梁，所述第二组横梁包括第一有角的中空金属的水平横梁，所述第一横梁的相反两端包括被附接到所述第一竖直立柱和所述第三竖直立柱的“U”形鞍状连接件，所述第一组横梁包括第二有角的中空金属的水平横梁，所述第二横梁的相反两端包括以可拆卸的方式被附接到所 述第二竖直立柱和第四竖直立柱的“U”形鞍状连接件，所述第一横梁和所述第二横梁彼此平行并且被设置在所述地板表面上方的同一高度处。
【文档编号】A47B57/32GK103648330SQ201280001259
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2011年2月20日
【发明者】安德鲁·L·卡比 申请人:汉尼宝工业有限公司