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本研究根据目前中国日光温室优化设计理论和方法,针对新疆地区的实际问题,采用数值模拟的方法从理论上分析比较了不同几何尺寸和骨架结构日光温室的前屋面采光性能、骨架及土后墙受力状况,为钢架土墙类型日光温室结构的优化设计提供依据。
本文运用VB6.0编制了日光温室采光模型并进行了模型求解。以不同日光温室的结构参数及前屋面曲线类型作为模型输入,进行对比分析,从中选择出最适宜于新疆地区的日光温室尺寸及最优曲线类型,在此基础上,考虑到使用季节温室所承受的荷载,运用ANSYS9.0有限元软件对不同曲线形状屋面拱架结构及其素土夯土后墙进行受力分析。主要研究结果如下:
(1)三次样条函数形屋面的日光温室在脊高、跨度改变的情况下,采光量始终最大,可作为一种优化的采光屋面曲线。
(2)三次样条函数形日光温室拱架结构采用上弦为φ21.25×2.75mm钢管,下弦为φ12mm钢筋,腹杆为φ8mm钢筋的桁架结构时,腹杆与上下弦夹角角度的变化对日光温室钢桁架结构各杆件截面应力大小影响较大。腹杆夹角角度越大,各杆件的截面应力越小,其中腹杆夹角为35°、42°时,下弦、腹杆中的部分杆件的最大截面应力均超出了允许应力范围,而腹杆夹角为49°时,各杆件截面应力强度均能够满足允许强度要求和结构的稳定性。
(3)以素夯土墙最大干密度及最优含水量的状态为前提条件,三次样条函数形日光温室在最危险荷载组合工况情况下,后土墙与混凝土圈梁接触处和土后墙后下角处所受到的剪应力最大,素夯土后墙体在该部位足够满足墙体的强度要求和结构的稳定性。