索—拱结构单栋塑料大棚骨架力学性能研究

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1、Universitycode：10223Classifiedcode：S625.1Graduatenumber:XS1222035Confidentialdegree：publicHeilongjiangBayiAgriculturalUniversityMasterDissertationStudyonthemechanicalpropertyofframeinsingle-spancable-archplasticgreenhousePostgraduate：ChaiDongdongSuper

2、visor：Pro.XieHengyanMajor：AgriculturalBiologicalEnvironmentandEngergyEngineeringResearchdirection：DisasterPreventionandMitigationEngineeringofAgriculturalFacilitiesDegreecategory：MasterofEngineeringDaqingChinaJune,2015摘要轻钢结构圆弧拱单栋塑料大棚具有重量轻、施工速度快、工厂化生产程

3、度高、节省钢材等优点，因此这一结构形式的塑料大棚在我国广泛使用。黑龙江省基本雪压偏高，常年受西伯利亚寒流影响，风压值也较高。轻钢结构塑料大棚骨架具有自重轻、跨度较大、杆件截面小及骨架柔长细薄的特点，这一特点使得这种塑料大棚结构对风荷载和雪荷载较为敏感。我国每年由强风以及强降雪等自然灾害造成的塑料大棚垮塌、破损严重，由此造成的损失巨大。基于这一现状，本研究设想将土木工程领域使用的索-拱结构的思想引入到单栋塑料大棚结构中，即在单栋塑料大棚主骨架上施加斜拉索，形成索-拱结构，以此来增强塑料大棚结构的承载

4、力，提高其稳定性，使得单栋塑料温室大棚结构抵御风荷载及雪荷载的能力得到增强。本研究采用有限元分析软件ANSYS，基于结构几何非线性理论，对圆弧拱单栋塑料大棚骨架的稳定极限承载力进行了分析，考虑了荷载形式、矢跨比、长细比、初始缺陷等因素对承载力的影响。基于材料非线性理论基础，针对圆弧拱单栋塑料大棚的破坏位置进行了分析。以使用率较高、具有代表性的单栋塑料大棚结构为参照，制作了相似模型，按照仿真分析结果分级施加荷载，得到结构的破坏模式和破坏过程，为有限元分析结果的正确性提供了验证。在分析确定合理的斜拉索

5、布置方案后，将斜拉索施加在塑料大棚骨架上形成了索-拱结构单栋塑料大棚。对这种新型索-拱结构单栋塑料大棚骨架进行了结构稳定性分析和破坏位置分析。分析结果表明：斜拉索的施加提升了结构的稳定极限承载力，并且减小了结构的最大应力分布范围。针对新型索-拱结构单栋塑料大棚骨架进行了相似模型试验分析，试验结果表明斜拉索的施加能够很好的提升圆弧拱单栋塑料大棚骨架的极限承载力。关键词：ANSYS有限元模拟；圆弧拱单栋塑料大棚骨架；索-拱结构；稳定极限承载力；破坏位置；相似模型试验IAbstractCirculara

6、rchplasticgreenhouseisoneofthecommonfacilitiesagriculturalbuildingsinnorthChina.Becauseofitslightweight,rapidconstructionspeed,smallconstructionquantities,landsaving,thebeautifulappearanceandlowcost,theuserateofcirculararchplasticgreenhouseisveryhigh,

7、especiallyinHeiLongJiangreclamationarea.ThebasicsnowpressureisslightlyhigherinHeiLongJiangreclamationareaandtheHeiLongJiangreclamationisusuallyinfluencedbySiberiancoldandwindpressureisslightlyhighertoo.Circulararchplasticgreenhousehasthecharacteristic

8、soflightstructure,largespan,smallsection,itissensitivetosnowpressureandwindpressure.Thestrongwindandothernaturaldisastersispotentiallyseriouseconomicimpactontheagriculture.sothecivilengineeringcable-archstructurehasbeenintroducedtothecirculara