雪荷载作用下几字型钢日光温室极限承载力分析

摘要：

雪灾是导致日光温室倒塌的主要原因之一.为探明几字型钢日光温室在雪荷载作用下的失稳机理,该研究采用有限单元法,以8 m跨日光温室为研究对象,模拟其在雪荷载(均匀分布雪荷载和非均匀分布雪荷载)作用下的失稳破坏过程,计算其极限承载力,并探究纵向系杆、初始几何缺陷、截面参数对极限承载力的影响.结果表明:对于净截面面积、上翼缘宽度、腹板高度和壁厚均相同的几字型钢和空心矩形钢管,几字型钢日光温室极限承载力稍高于空心矩形钢管日光温室极限承载力;相较于均匀分布雪荷载,日光温室拱架对非均匀分布雪荷载更为敏感,非均匀分布雪荷载作用下的极限承载力约是均匀分布雪荷载作用下的28％,在日光温室结构设计中,应重点考虑非均匀分布雪荷载工况;在非均匀分布雪荷载作用下,屋脊和后屋面支座处为危险截面,最先进入全截面屈服状态;纵向系杆的设置可有效抑制结构平面外变形,进而提高结构极限承载力,有纵向系杆约束条件下的结构极限承载力约是无纵向系杆约束条件下的1.25倍;该日光温室拱架对初始几何缺陷敏感度较低,当最大初始几何缺陷幅值从5 mm增加到20 mm时,极限承载力降低约2％;在几字型钢截面选取时,在满足规范要求宽厚比前提下,建议上翼缘宽度与翻边宽度之比控制在4.17左右,腹板高度与翻边宽度之比不大于9.25,下翼缘宽度与翻边宽度之比不大于1.7,上翼缘宽度与下翼缘宽度之比控制在3.33左右,腹板高度与下翼缘宽度之比控制在4.67左右.该研究结果可为开口冷弯薄壁型钢日光温室拱架抗雪设计提供参考.

关键词：温室、承载力、荷载、有限单元法、失稳破坏、冷弯薄壁型钢、开口截面、截面优化

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分类号：S26;S625.1;TU261(农业建筑)

资助基金：辽宁省重点研发项目;辽宁省科学研究经费项目;国家建设高水平大学公派研究生项目;沈阳农业大学研究生创新培育项目

在线出版日期：2023-02-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：172-179