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無柱式日光溫室骨架結構優化設計

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-10-17 10:43
    無柱式日光溫室骨架的形式較多,如鋼筋混凝土骨架、鋼管/鋼筋焊接桁架、型錒焊接骨架等,由于取消中柱,后屋面荷載將全部作用在骨架上,故其受力比有立柱日光溫室骨架復雜得多。通過對無柱式日光溫室骨架的受力分析,對各種荷載作用下骨架內力的求解,得出結構優化結果。
一、荷載計算
    1.雪荷載  根據CBJ9 - 87《建筑結構荷載規范》,屋面水平投影面上的雪荷載標準值為:S=μSo
    其中,s-雪荷載計算標準值,KN/m2
    So -基本雪壓,KN/m2
    μ一屋面積雪分布系數
    根據日本規范,對室內溫度長期在4℃以上的溫室,屋面積雪可按新雪考慮。日光溫室的冬季運行符合上述條件,為此,本文對CBJ9 - 87的基本雪壓進行修正,形成折算基本雪壓(如表1),折算基本雪壓是按一次最大積雪深度乘以新雪密度10N/cm·m2,再乘以80%折減系數求得,其中80%折減系數是按美國ASAE規定對30年一遇統計雪壓所作的修正。屋面積雪系數μ以屋脊至肩部連接面與水平面夾角δ為變量,按表2采用。
表1  我國部分城市基本雪壓、最大積雪深度與折算基本雪壓對照表
    表1  我國部分城市基本雪壓、最大積雪深度與折算基本雪壓對照表
表2  日光溫室面積雪分布系數μ
    表2  日光溫室面積雪分布系數μ
    2.風荷栽  對日光溫室,垂直表面的風荷載標準值為:W =0- 8μsw。式中:Wo一基本風壓,按GBJ9 - 87采用;μs-風荷載體型系數;0.8-風壓高度變化系數。
    3.保溫草苫重量  日光溫室冬季運行大都采用草苫、紙被或其它保溫材料覆蓋前屋面,尤其草苫用得最多,但對草苫的重量卻沒有統一的標準。由表3給出的幾個地區的調查結果可見,草苫單位面積重量大都在40N/m2左右,考慮到運行過程中的正常言水量,設計中單層草苫可按50N/m2、再加上20%搭接60N/m2考慮。日光溫室設計中,在前屋面未定型之前,該部分荷載很難準確確定。為此,按屋脊到前沿斜面長度秉以1.1~1.2的系數來近似地代替日光溫室前屋面拱長,并將其等效轉換為水平投影面上的均布荷載qc即:
    qc=(1.1~1.2)×60/COS(N/m2)
    qc -草苫在水平投影面上的均布荷載N/m2
    O-前坡面傾斜角
表3  草苫規格及重量調查表
    表3  草苫規格及重量調查表
    4.作物荷載  對種植黃瓜和番茄的日光溫室.常將植物懸吊在骨架上形成骨架的作物荷載,這部分荷載在瓜果盛期為最大。日本規范提出按150N/m2的水平投影荷載考慮,這部分荷載的取舍可根據用戶的種植品種和種植方式而定。
    5、操作荷載  GBJ -9- 87規定,上人屋面均布活荷載為1.5KN/m2,但日光溫室的屋面活荷載主要為操作前屋面保溫苫的操作人員重量,在荷載取值上可按骨架膏部作用一個0. 8KN的集中力考慮。此外,尚應考慮500N/m2的后屋面施工荷載,但由于這部分荷載在活荷載組合時常不足保溫草苫和雪荷載的重量,因此,在設計中可不考慮。
二、優化設計步驟
    根據無柱日光溫室的受力特點,在前屋面無荷載作用時,骨架的最優曲線為直線。但由于前部操作空間小,不能滿足農藝要求,所以,對日光溫室前屋面骨架的優化提出,用恒載+前屋面均布荷載、草苫+風載(+植物吊重)、草苫+雪載(+植物吊重)進行曲線尋優,然后用后屋面(屋脊)荷載進行校核,修正優化截面(計算流程圖略)。
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