高寒地区日光温室结构建模及优化软件研究

【摘要】：日光温室是我国北方独有的一种温室结构型式,具有高效、节能、低成本等突出特点,最近20年来在我国北方高寒地区得到了快速的应用。特别是近年来,随着我国节能战略的实施、新农村建设以及农业结构的优化调整,作为低能耗、高效益的日光温室将会发挥出更大的作用。本文主要研究的对象是北方高寒地区无立柱圆弧形前屋面日光温室,特别针对其结构安全问题和采光问题,开发出一套基于VB和ANSYS的高寒地区日光温室结构建模及优化软件。依据国内外建筑结构规范,应用工程力学等理论,结合日光温室实际构造及使用情况,分别建立日光温室环境模型、几何模型、力学模型,以及对其中各参数进行确定。对日光温室的结构进行包括采光性、荷载、用材、结构安全、优化参数等多个方面的研究。利用VB开发可视化输入参数界面,结合ANSYS提供的参数化设计语言APDL,进行日光温室建模及有限元结构分析,模拟高寒地区日光温室在当地50年一遇极端天气下的影响,得到其屋面的受力变形图、节点位移图、应力图,并通过后处理模块提取出计算结果,分析其结构安全性能,同时对日光温室采光性能进行计算和分析。软件可实现自动对日光温室结构参数的自动优化,使日光温室在满足结构性能的条件下,最大限度提高采光性能,得到最优模型。选择哈尔滨市某栋日光温室模型进行了验证,以检验软件的计算结果是否与实际日光温室相符,对其结构提出优化建议,与原方案进行比较分析不同优化点,供不同需求的设计人员参考。