随着物流仓储行业的快速发展,大型自动化立体仓库日渐趋向于轻量化、密集化、智能化和集成化。冷弯薄壁钢是一种节能、环保、利用率极高的材料,大量应用于立体仓库钢结构货架的设计与建设。大型钢结构货架主要由立柱、梁柱节点、柱脚节点、横梁、背撑等构件组成。考虑到货物及建筑自重、搬运碰撞、设备行走、风雪压力、地震冲击等多种载荷耦合作用,加之环境侵蚀与极端气候的影响,钢结构货架工作环境显得十分复杂。立柱是钢货架的主要承重构件,截面大开口、薄壁、多孔等技术特征致其在复杂工况下出现畸变屈曲,稳定性计算难度加大。传统意义上的可靠性设计方法多基于现场寿命数据的故障率模型,而关于导致产品失效的根本原因及相关信息并没有涉及,这些信息包括故障发生的位置、产品失效的原因及机理、产品的材质以及产品所处环境等。所以,进一步研究新的可靠性分析方法对于物流仓储基础设施安全的设计具有十分重要的理论意义和工程应用价值。论文以薄壁钢构件力学性能试验为基础,综合应用有限元分析、广义梁理论、结构动力学以及智能计算等技术,探索钢结构货架主要构件可靠性预测新的工程化方法,为薄壁钢构件的性能优化以及仓储货架系统的安全评估提供理论依据和技术支撑。本文开展的主要工作包括:(1)针对多孔薄壁立柱孔洞结构多样性及其对立柱极限承载力影响复杂问题,基于力学性能试验与有限元分析,对孔洞结构简化处理方法进行了研究,采用全截面厚度折减系数法计算立柱承载能力,平均误差不超过5%,与实测值更为接近。(2)考虑到复杂工况下薄壁立柱出现畸变屈曲现象,以全截面厚度折减系数法简化孔洞,结合新的广义梁理论及其分析软件GBTUL2.0研究了立柱畸变屈曲耦合模式及其主导形态的变化规律,提出了多孔立柱构件可靠性设计的针对性措施。(3)针对立柱截面特性复杂、几何形状多变、其承载力影响因素众多的问题,对系列立柱截面进行极限承载力进行了有限元计算;采用基于BP神经网络的方法预测其极限承载力,与数值计算结果比较,平均误差为1.85%,为立柱可靠性的估算提供了一种智能化方法。(4)针对货架单元结构抗震设计问题,基于结构动力学理论,采用有限元方法进行货架单元的模态分析,以M75规格为例,提取了货架结构空载、满负载时的前8阶固有频率及振型;以此为基础采用增加垂直拉杆结构的改型设计明显提高了货架系统动力稳定性。(5)国内外货架可靠性设计规范中关于立柱稳定设计方面存在差异,经计算、分析与力学性能试验比较,欧洲设计标准的计算更为精确且安全性更好,平均误差5.58%。同时将国内外设计规范中的试验方法及内容进行归纳总结,对新的适合行业特点的国内标准的制定提出了建议。