規(guī)模化連棟溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及安全性研究
連棟溫室正朝著單體規(guī)模擴(kuò)大、管理智能化、生產(chǎn)精細(xì)化和裝備現(xiàn)代化方向迅速發(fā)展。我院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所聚焦規(guī)模化連棟玻璃溫室的主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程優(yōu)化、關(guān)鍵構(gòu)件及連接節(jié)點(diǎn)安全性分析等核心環(huán)節(jié)，開展一系列研究創(chuàng)新和成果熟化轉(zhuǎn)化工作，形成一套成熟、可靠的連棟溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法，為我國(guó)連棟溫室的高質(zhì)量建設(shè)提供重要技術(shù)支撐。
（1）建立規(guī)模化連棟溫室主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性設(shè)計(jì)優(yōu)化方法
針對(duì)不同跨度與桁架高度的連棟溫室設(shè)計(jì)，構(gòu)建了精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，初步形成涵蓋全荷載組合分析、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)選定、主體構(gòu)件優(yōu)化計(jì)算、基礎(chǔ)選型與柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性復(fù)核在內(nèi)的成套設(shè)計(jì)方法與安全性評(píng)價(jià)體系。
（2）提出連棟溫室基礎(chǔ)及柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法
以連棟玻璃溫室柱腳螺栓節(jié)點(diǎn)為重點(diǎn)，依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范，對(duì)中柱與邊柱節(jié)點(diǎn)開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)。提出了該類節(jié)點(diǎn)的有限元建模與分析方法，結(jié)合有限元模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證，揭示了中柱節(jié)點(diǎn)抗彎和邊柱節(jié)點(diǎn)抗剪的承載力機(jī)制與破壞特征。綜合考量螺栓直徑、柱底板厚度及抗剪鍵配置等關(guān)鍵因素，提出了經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式，并在典型工況下完成力學(xué)性能評(píng)估與優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究成果《Venlo型溫室柱腳螺栓節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能研究》發(fā)表于《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》。
（3）提出連棟溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法
以連棟玻璃溫室圍護(hù)系統(tǒng)為對(duì)象，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，對(duì)天溝、屋脊梁、人字梁、立梃、檁條等桿件及相關(guān)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過有限元數(shù)值模擬，初步建立起圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)的力學(xué)計(jì)算模型與方法。在保障結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，提出了符合國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的桿件截面選型與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造建議，完成典型工況下的力學(xué)行為分析并實(shí)現(xiàn)構(gòu)造優(yōu)化。
根據(jù)上述優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)連棟溫室整體用鋼量降低5.56%。研究成果直接轉(zhuǎn)化應(yīng)用連棟溫室建設(shè)面積55公頃，并為64公頃連棟溫室建設(shè)提供技術(shù)咨詢服務(wù)，為我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)健康發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
圖1 溫室基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)破壞試驗(yàn)
圖2 連棟溫室桁架穩(wěn)定試驗(yàn)
圖3 連棟溫室轉(zhuǎn)化應(yīng)用實(shí)際工程
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