日光温室桁架式拱架的受力分析摘要：以北方日光温室为研究对象，从结构分析的角度对日光温室所承受的多种荷载进行了详尽的分析，在此基础上，利用ANSYS9.0对该温室骨架结构进行了有限元分析。
结果表明，荷载组合一的工况下，应力值达到最大这将为温室骨架结构设计提供依据。
关键词：日光温室；荷载组合；受力分析Abstract: Taking the north sunlight greenhouse as the research object, the structure analysis to sunlight greenhouse are under various load for a detailed analysis .And based on this, the use of the skeletal structure ANSYS9.0 greenhouse a finite element analysis. The results show that load combination of No.1 condition achieves the maximum stress, which provides the basis of greenhouse skeleton structure design.Keywords: sunlight greenhouse; Load combination; Stress analysis引言日光温室投资少，效益高，可以周年连续生产，提高复种指数，符合我国人多地少的国情，与我国当前经济水平相适应，预计日光温室在相当长时间内，仍是我国温室的主要发展类型，将在农业发展中发挥重要作用。
近年来日光温室承重骨架多采用轻型桁架钢结构。
由于桁架的外形和主要参数取值不同，对温室骨架的承载能力造成较大的影响。
设计出满足安全性要求并且用钢量少加工制造简单的钢骨架是温室结构优化设计的重要目标，为达到此目的，就必须进行不同工况条件下温室桁架结构骨架的内力分析。
1 分析模型的建立以焉耆地区常用日光温室结构为研究对象如图1，其跨度10.6m，脊高4.5m。
前屋面角46°，后屋面仰角47°，前屋面投影长度9.4 m，后屋面投影长度1.2 m。
前屋面形状：自前底角向后至采光屋面的1/5 处为R=4.5m圆拱线，中间2/3部分采用R=21.4m的圆拱线型屋面，后部采用R=11.4m的圆拱线型屋面。
日光温室骨架选用斜拉花的钢平面桁架结构，上弦采用钢管准30×2，腹杆采用钢筋准10，下弦采用钢筋准12。
骨架间距为0.85m，桁架断面高度为0.25m，上弦结点间距为0.4m。
图1 温室桁架截面尺寸2 荷载的确定对于温室结构来说，恒载主要是指温室本身的质量，包括梁、柱、檩条等支撑结构的荷载、墙体荷载、屋面荷载和永久性设备荷载等。
①钢拱架自重。
10.6m跨度的温室每667m2用钢量约3400kg，则骨架的单位水平投影面积的质量荷载为0.042/m2。
②草帘重(前坡均布)以常见的稻草为例，稻草容重1.2kN/m3，厚度3.5cm，考虑受潮等因素增加20%重量，折成水平投影面载荷时，应考虑前屋面弧长和前屋面在水平地上的投影长度之比，取0.058kN/m2③草帘卷重(屋脊集中)前屋面水平投影长6m，骨架间距1.5卷起屋顶时，取0.348kN④屋脊操作人员重(屋脊集中)：取0.8kN⑤作物载荷(吊重)：取0.15 kN/m2⑥基本雪压(焉耆)：取0.2 kN/m2⑦基本风压(焉耆)：取0.25 kN/m2⑧后屋面自重为：后屋面钢架自重单位水平投影面积用钢量为0.051kN/m2；20 mm 厚松木自重0.1 kN/m2；120 mm厚苯板自重0.0096 kN/m2；80mm厚白灰炉渣自重为0.8 kN/m2；25mm厚水泥砂浆自重为0.5 kN/m2；一毡二油防水层自重为0.3 kN/ m2，合计3.408 kN/m2。
风载荷（W）、雪载荷（S）按《建筑结构荷载规范GBJ9-87》取值[1]。
风荷载（W）中风压标准值参考文献[1-3]。
根据日光温室在使用阶段可能发生的情况，给出下列6中荷载组合如下表：表2 温室荷载组合编号荷载组合发生工况1 1.2(G+K)+1.4S+1.4Q1+1.4(V) 雪后人上屋顶操作21.2(G+K)+O.85X1.4S’+0.85X1.4Q1+1.4(V)+0.85X1.4Ws半跨雪后南风人上屋顶操作3 1.2G+1.4Q1+1.2Q2+1.4(V) 人站屋顶放草帘4 1.2G+0.85X1.4Q1+1.2K+0.85X1.4Ws+0.85X1.4(V）刮南风，人站屋顶卷草帘5 1.2G+O.85X1.4Q1+1.2Q2+O.85X1.4WN+0.85X1.4(V）刮北风，人站屋顶放草帘6 1.2G+1.4q 施工时，覆膜操作注：G—恒载(骨架自重及后坡重)，K—外覆盖草帘重(前坡均布)，S—雪荷载，S’—半跨雪荷载，Q1—人重(屋脊集中)，V—作物荷载(吊重)，Q2—草帘卷重(屋脊集中)，W S—南风压力，W N—北风压力，q—施工荷载(均布)。
3 温室结构的力学分析3.1日光温室骨架结构有限元模型的建立本文采用ANSYS9.0有限元软件对温室结构进行分析计算。
ANSYS是国际最著名的有限元分析软件之一，应用领域十分广泛[4]。
应用ANSYS9.0有限元软件进行结构受力分析的主要步骤[5]是：在前处理器(Preprocessor)中创建有限元模型。
首先确定结构分析类型，然后输入单元材料属性和几何尺寸，材料属性和几何尺寸必须与各杆系(上弦、下弦、腹杆)相对应，在创建实体模型时由点到线进行创建，在对实体模型进行网格划分时，以相邻两个节点(腹杆与上下弦的交点)划分为一个单元，从而生成有限元模型，确定出温室钢桁架的节点和单元。
创建实体模型后，选择结构分析类型，确定受约束点，再按荷载组合中不同的荷载种类在模型上加载荷载值。
然后可以进行求解。
在后处理器(General Postproc)中，分析的内容以图形和数据的形式表示出来，包括：内力（支座反力、轴力、弯矩、剪力）、应力（轴应力、弯应力）和位移（沿X方向、Y方向的位移）。
计算的过程如图2所示。
图2 ANSYS9.0计算过程3.2单管拱架有限元模型的建立日光温室拱架采用有限元方法[7]在ANSYS9.0软件中进行拱结构静力分析[6]。
设置材料单元类型为Beam188，采用φ30×2.5mm钢管材料，材料截面形状数据为钢管横截面内半径13.5mm，外半径16mm，钢管横截面网格划分控制为36（即截面上分成36个单元），材料弹性模量为2.09×1011 Pa，泊松比为0.3，拱架单元长度为0.3m。
日光温室屋面拱架节点编号如图3所示。
图3温室桁架受力简图温室在6种不同荷载下36个节点受力组合如下：编号组合1 组合2 组合3 组合4 组合5 组合6 f（x）f（y）f（x）f（y）f（x）f（y）1 -183.6 57.4 -244.1-234.4 57.4 -240.0 -57.4 -246.0 -152.22 -363.1 107.6 -422.5-463.5 107.6 -414.3 -107.6 -486.4 -300.93 -370.2 98.3 -421.7-472.6 98.3 -413.4 -98.3 -496.0 -306.84 -391.0 93.5 -442.3-499.1 93.5 -433.5 -93.5 -523.8 -324.15 -488.0 102.9 -509.8-623.0 102.9 -498.8 -102.9 -653.8 -404.56 -736.2 57.5 -674.5-844.5 57.5 -596.2 -79.3 -861.2 -548.37 -901.8 0.0 -789.2-959.5 0.0 -644.7 -42.8 -956.5 -622.98 -913.2 0.0 -799.2-971.7 0.0 -652.8 -41.4 -968.7 -630.89 -929.3 0.0 -813.2-988.7 0.0 -664.3 -40.2 -985.7 -641.910 -945.1 0.0 -827.1-1005.6 0.0 -675.6 -39.1 -1002.5 -652.911 -953.5 0.0 -834.4-1014.5 0.0 -681.6 -37.7 -1011.4 -658.712 -963.7 0.0 -843.3-1025.3 0.0 -688.9 -36.3 -1022.2 -665.713 -976.5 0.0 -854.5-1038.9 0.0 -698.0 -35.1 -1035.8 -674.514 -985.3 0.0 -862.3-1048.3 0.0 -704.4 -33.7 -1045.1 -680.615 -994.7 0.0 -870.5-1058.4 0.0 -711.1 -32.3 -1055.1 -687.216 -1001.8 0.0 -876.7-1065.9 0.0 -716.1 -30.9 -1062.6 -692.017 -1010.4 0.0 -884.3-1075.1 0.0 -722.3 -29.4 -1071.8 -698.018 -1022.6 0.0 -894.9-1088.1 0.0 -731.1 -28.2 -1084.7 -706.419 -1032.2 0.0 -895.4-1098.2 0.0 -730.0 -26.8 -1094.8 -713.020 -1040.0 -15.7 -888.0-1106.5 -15.7 -721.3 -13.0 -1042.9 -718.421 -1064.8 -28.5 -906.0-1132.9 -28.5 -735.4 0.0 -1006.6 -735.622 -1085.3 -23.1 -928.9-1154.7 -23.1 -754.9 0.0 -1026.0 -749.723 -1086.5 -18.7 -934.1-1156.0 -18.7 -760.0 0.0 -1027.1 -750.524 -1051.6 -14.7 -908.3-1118.9 -14.7 -739.7 0.0 -994.1 -726.425 -822.8 -9.3 -712.6-875.5 -9.3 -580.7 0.0 -777.9 -568.426 -634.0 -5.7 -551.7-674.5 -5.7 -450.2 0.0 -599.3 -437.927 -638.4 -0.4 -560.3-679.3 -0.4 -458.0 0.0 -603.5 -441.028 -917.4 3.6 -855.3-633.3 3.6 -437.8 0.0 -562.7 -411.229 -1008.0 21.0 -981.5-715.5 21.0 -584.9 -19.5 -643.3 -542.230 -876.2 42.0 -869.2-902.0 42.0 -804.5 -42.0 -817.4 -751.431 -931.2 44.9 -922.5-958.7 44.9 -853.8 -44.9 -868.8 -798.632 -931.2 44.9 -922.5-958.7 44.9 -853.8 -44.9 -868.8 -798.633 -931.2 44.9 -922.5-958.7 44.9 -853.8 -44.9 -868.8 -798.634 -931.2 44.9 -925.3-958.7 44.9 -856.5 -44.9 -868.8 -798.635 -1045.8 50.4 -1036.0-1076.6 50.4 -958.8 -50.4 -975.6 -896.836 -580.2 50.4 -1036.0-1076.6 50.4 -958.8 -50.4 -975.6 -896.8 3.3 应力及变形模拟应用软件ANSYS9.0对日光温室骨架结构进行静力分析和风荷载作用下的动力响应分析，并模拟各荷载组合工况下各杆件的应力和变形。