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日光温室是具有典型中国特色的农业设施建筑,并且在我国北方得到了快速的发展与广泛的应用。目前,大多数传统日光温室都存在结构尺寸设计过于保守的问题,导致了日光温室建造成本的增加,包括辽沈系列日光温室。因此,本文以8m跨度的辽沈系列日光温室桁架结构中各杆件(钢材均为Q235)的截面尺寸为研究对象,以获得温室整体桁架结构的质量最小为研究目标,以满足安全性、稳定性为前提,对温室桁架结构进行优化设计。为了保证结构的安全合理,温室桁架结构遵循最不利载荷组合的设计原则。本文以8m跨的辽沈系列日光温室钢骨架的荷载计算为基础,结合相关荷载分析理论,确定了适用于辽沈系列日光温室的4种可能最不利荷载组合:(1)雪后人上屋顶操作;(2)刮南风时,人在屋顶(保温被已卷起在屋顶);(3)刮南风时,人在屋顶(保温被已放在前屋面上);(4)刮北风时,人在屋顶(保温被已卷起在屋顶)。本文使用ANSYS大型通用有限元分析软件,采用直接建模法,并通过命令流的建模方式,建立能够反映8m跨度的辽沈系列日光温室基本实际情况(实际约束与受力情况)的有限元分析模型。辽沈系列日光温室8m跨度有限元结构计算分析结果表明:荷载组合1工况下的整体结构最大应力62.2MPa,最大轴向应力38.1MPa,最大位移为0.001334m;荷载组合2工况下的整体结构最大应力45.9MPa,最大轴向应力31.6MPa,最大位移为0.001182m;荷载组合3工况下的整体结构最大应力31.2MPa,最大轴向应力20.1MPa,最大位移为0.000622m;荷载组合4工况下的整体结构最大应力44.0MPa,最大轴向应力35.5MPa,最大位移为0.001346m。因此,本文所研究的温室最不利荷载组合方式为荷载组合1—雪后人上屋顶操作。温室桁架结构进行优化时,以规范中所要求的强度条件和刚度条件作为状态变量,并用温室结构的稳定性屈服分析的特征值作为优化时的稳定性控制条件。根据日光温室的初次优化结果,提出了在上弦的13,23,33,41,45,49号节点上,也设立6道横向系杆,以此提高并保持与下弦同样的稳定性。在新设计结构的基础之上,对结构尺寸的二次优化结果表明:优化后的具有双层系杆结构的日光温室上弦为φ13.09×2.75的镀锌钢管(即外径13.09mm,壁厚2.75mm),下弦为φ15的钢筋,腹杆为φ8的钢筋,双层横向系杆均为φ21.25×2.75的镀锌钢管(即外径21.25mm,壁厚2.75mm),其整体结构最大应力为110.0MPa,最大轴向应力81.6MPa,最大位移0.00257m,均符合《机械设计手册》中的规定,最大应力小于许用应力[σ]235MPa;最大位移小于其跨度的1.6%(8m×1.6%=0.128m),即优化后的结构是安全的。优化后的日光温室较原来的日光温室每平米用钢量减少了2.13kg,优化后总体的用钢量减少了25.8%。