柔性保温后墙日光温室骨架静力分析及其优化

摘要

针对新型柔性保温后墙日光温室安全性和经济性问题，采用ANSYS WORKBENCH对16 m跨度的柔性保温后墙温室的力学性能和骨架优化进行研究。基于北京市密云区现有柔性保温后墙温室的结构尺寸，采用有限元软件建立了温室骨架模型，并分析该温室在使用过程中可能承受的各种荷载，确定了8种典型荷载工况。模拟不同工况下温室骨架的内力和变形情况，得到温室骨架的应力和变形云图。为进一步优化温室结构，在保证结构安全性前提下，改变弦杆截面尺寸和调整腹杆布局对温室骨架进行静力特性分析。结果表明：1)8种荷载组合中，恒荷载+180°风荷载+前屋面保温被收起荷载组合引起的温室的应力和变形最大，最大应力和最大总变形分别为175.3 MPa和25.46 mm，但均在规范规定的限值范围内。2）采用2种优化方案后，柔性保温后墙温室或钢桁架用钢量节省率为12.3%或腹杆钢筋节省率为18.23%，单根钢管对作物的采光率增加6.25%，这不仅降低了温室的建造成本，而且提高了作物采光率。

关键词

日光温室 / 桁架结构 / 荷载组合 / 结构优化 / 有限元分析

基金资助

北京现代农业产业技术体系(BAIC01-2024); 国家自然科学基金项目(U20A2020); 高水效智慧农业关键技术与装备(00114332)