規模化連棟溫室結構設計優化及安全性研究
連棟溫室正朝著單體規模擴大、管理智能化、生產精細化和裝備現代化方向迅速發展。我院設施農業研究所聚焦規模化連棟玻璃溫室的主體結構與圍護系統設計、基礎工程優化、關鍵構件及連接節點安全性分析等核心環節，開展一系列研究創新和成果熟化轉化工作，形成一套成熟、可靠的連棟溫室結構設計理論與方法，為我國連棟溫室的高質量建設提供重要技術支撐。
（1）建立規模化連棟溫室主體結構系統性設計優化方法
針對不同跨度與桁架高度的連棟溫室設計，構建了精準結構力學模型，初步形成涵蓋全荷載組合分析、關鍵結構參數選定、主體構件優化計算、基礎選型與柱腳節點設計、圍護結構安全性復核在內的成套設計方法與安全性評價體系。
（2）提出連棟溫室基礎及柱腳節點設計優化方法
以連棟玻璃溫室柱腳螺栓節點為重點，依據國內外相關規范，對中柱與邊柱節點開展系統設計。提出了該類節點的有限元建模與分析方法，結合有限元模擬與試驗驗證，揭示了中柱節點抗彎和邊柱節點抗剪的承載力機制與破壞特征。綜合考量螺栓直徑、柱底板厚度及抗剪鍵配置等關鍵因素，提出了經濟合理的節點構造形式，并在典型工況下完成力學性能評估與優化設計。研究成果《Venlo型溫室柱腳螺栓節點力學性能研究》發表于《農業工程學報》。
（3）提出連棟溫室圍護結構計算方法
以連棟玻璃溫室圍護系統為對象，依據現行規范，對天溝、屋脊梁、人字梁、立梃、檁條等桿件及相關連接節點進行設計。通過有限元數值模擬，初步建立起圍護結構構件與節點的力學計算模型與方法。在保障結構安全的基礎上，提出了符合國內標準要求的桿件截面選型與節點構造建議，完成典型工況下的力學行為分析并實現構造優化。
根據上述優化設計方法進行結構設計計算，可實現連棟溫室整體用鋼量降低5.56%。研究成果直接轉化應用連棟溫室建設面積55公頃，并為64公頃連棟溫室建設提供技術咨詢服務，為我國設施農業健康發展提供了關鍵技術支撐。
圖1 溫室基礎節點破壞試驗
圖2 連棟溫室桁架穩定試驗
圖3 連棟溫室轉化應用實際工程
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