带斜拉索单杆式塑料大棚.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104025946 A (43)申请公布日 2014.09.10 CN 104025946 A (21)申请号 201410141525.7 (22)申请日 2014.04.04 A01G 9/14(2006.01) (71)申请人 黑龙江八一农垦大学 地址 163319 黑龙江省大庆市高新区黑龙江 八一农垦大学工程学院 (72)发明人 解恒燕 刘彪 张燕 柴冬冬 郑鑫 (54) 发明名称 带斜拉索单杆式塑料大棚 (57) 摘要 本发明公开了一种带斜拉索单杆式塑料大 棚， 包括大棚本体， 所述大棚本体由若干根弧形主 钢管通过若干根纵向几字形刚檩条连接而成， 所 述弧形。

2、主钢管两端均设有基础砼， 所述两个基础 砼之间纵向通过等边角钢相连， 所述弧形主钢管 内通过六角螺帽焊接有镀锌钢绞线 I、 镀锌钢绞 线 II、 镀锌钢绞线 III， 所述镀锌钢绞线 I、 镀锌 钢绞线 II 之间的角度为 135 度， 所述镀锌钢绞线 II、 镀锌钢绞线 III 之间的角度为 135 度， 所述镀 锌钢绞线 II 与地面水平设置， 所述大棚本体一侧 设有若干根竖向钢管。 本发明承载力和稳定性高， 而大棚仅仅附加了一少部分的直径为 4mm 的钢 丝， 造价增加相对较少。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权。

3、局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104025946 A CN 104025946 A 1/1 页 2 1. 带斜拉索单杆式塑料大棚， 其特征在于， 包括大棚本体， 所述大棚本体由若干根弧形 主钢管 (1) 通过若干根纵向几字形刚檩条 (2) 连接而成， 所述弧形主钢管 (1) 两端均设有 基础砼 (3)， 所述两个基础砼 (3) 之间纵向通过等边角钢 (4) 相连， 所述弧形主钢管 (1) 内 通过六角螺帽 (6) 焊接有镀锌钢绞线 I(5)、 镀锌钢绞线 II(7)、 镀锌钢绞线 III(8)， 所述镀 锌钢绞线 I(5)、 镀锌钢绞。

4、线 II(7) 之间的角度为 135 度， 所述镀锌钢绞线 II(7)、 镀锌钢绞 线 III(8) 之间的角度为 135 度， 所述镀锌钢绞线 II(7) 与地面水平设置， 所述镀锌钢绞线 I(5)、 镀锌钢绞线 II(7)、 镀锌钢绞线 III(8) 的长度为大棚本体直径的五分之一， 所述大棚 本体一侧设有若干根竖向钢管 (9)。 2. 根据权利要求 1 所述的带斜拉索单杆式塑料大棚， 其特征在于， 所述大棚本体一侧 设有门， 所述门由若干跟竖向钢管 (9) 围成。 权 利 要 求 书 CN 104025946 A 2 1/3 页 3 带斜拉索单杆式塑料大棚 技术领域 0001 本发明涉及。

5、一种大棚， 具体涉及带斜拉索单杆式塑料大棚。 背景技术 0002 单栋塑料大棚具有重量轻、 施工速度快、 建设工程量小、 节约土地、 工厂化生产程 度高、 外型美观、 节省钢材等优点。 0003 在各种不同类型的塑料大棚结构形式当中， 纯拱形结构具有受力较为合理， 结构 整体性强和造型美观大方的特点， 该种结构一直被广泛应用于单栋塑料大棚当中。 但是， 拱 形结构在截面杆件较细长的单栋塑料大棚中， 因杆件的承载不足、 稳定性较差是其破坏的 主要因素。为此， 我们设想将土木工程领域中普遍使用的索 - 拱结构的思想引入到塑料温 室大棚结构中， 即在塑料温室大棚主骨架结构构件上施加斜拉索， 形成索 。

6、- 拱结构， 以此来 增强塑料大棚结构的承载力， 提高其稳定性， 使得塑料温室大棚结构抵御风荷载及雪荷载 的能力得到增强。 0004 拱形结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。 拱结构比桁架结构具有更大的力学优点。 在外荷载作用下， 拱形结构主要产生压力， 大幅度 的减少了弯曲变形。不过拱结构支座 ( 拱脚 ) 会产生水平推力， 跨度大时这个推力也大， 在 土木工程中主要采取的措施有以一下两种 ： 利用钢筋混凝土基础直接承受水平推力、 利用 拉杆承受水平推力。由于单栋塑料的造价较低， 利用钢筋混凝土基础直接承受水平推力的 方法会造成大棚造价的提高和施工的复杂程度。 。

7、发明内容 0005 本发明针对现有技术中的缺陷采用设置拉索的方式来抵抗外荷载， 并提高 结构 的整体稳定性。 0006 为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案进行实施 ： 0007 带斜拉索单杆式塑料大棚， 包括大棚本体， 所述大棚本体由若干根弧形主钢管通 过若干根纵向几字形刚檀条连接而成， 所述弧形主钢管两端均设有基础砼， 所述两个基础 砼之间纵向通过等边角钢相连， 所述弧形主钢管内通过六角螺帽焊接有镀锌钢绞线 I、 镀锌 钢绞线II、 镀锌钢绞线III， 所述镀锌钢绞线I、 镀锌钢绞线II之间的角度为135度， 所述镀 锌钢绞线II、 镀锌钢绞线III之间的角度为135度， 所述镀锌钢绞。

8、线II与地面水平设置， 所 述镀锌钢绞线 II 与地面水平设置， 所述镀锌钢绞线 I、 镀锌钢绞线 II、 镀锌钢绞线 III 的长 度为大棚本体直径的五分之一， 所述大棚本体一侧设有若干根竖向钢管。 0008 所述大棚本体一侧设有门， 所述门由若干跟竖向钢管围成。 0009 本发明承载力和稳定性高， 而大棚仅仅附加了一少部分的直径为 4mm 的钢丝， 造 价增加相对较少。 附图说明 说 明 书 CN 104025946 A 3 2/3 页 4 0010 图 1 为本发明的带斜拉索单杆式塑料大棚的结构示意图 ； 0011 图 2 为本发明的带斜拉索单杆式塑料大棚的解剖图 ； 0012 图 3 。

9、为索 - 拱结构塑料大棚计算简图 ； 0013 图 4 为纯拱结构塑料大棚计算简图 ； 0014 图 5 为全跨均布荷载作用下两种结构的荷载 - 位移曲线 ； 0015 图 6 为半跨均布荷载作用下两种结构的荷载 - 位移曲线 ； 0016 图 7 为两种结构在全跨均布荷载作用时的荷载 - 位移曲线 ； 0017 图 8 为两种结构在半跨均布荷载作用时的荷载 - 位移曲线。 具体实施方式 0018 为了使本发明的目的及优点更加清楚明白， 以下结合实施例对本发明进行进一步 详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发 明。 0019 本发明实施例提供了带斜拉。

10、索单杆式塑料大棚， 如图 1-2 所示， 包括大棚本体， 所 述大棚本体由若干根弧形主钢管 1 通过若干根纵向几字形刚檀条 2 连接而成， 所述弧形主 钢管 1 两端均设有基础砼 3， 所述两个基础砼 3 之间纵向通过等边角钢 4 相连， 所述弧形主 钢管 1 内通过六角螺帽 6 焊接有镀锌钢绞线 I5、 镀锌钢绞线 II7、 镀锌钢绞线 III8， 所述镀 锌钢绞线 I5、 镀锌钢绞线 II7 之间的角度为 135 度， 所述镀锌钢绞线 II7、 镀锌钢绞线 III8 之间的角度为 135 度， 所述镀锌钢绞线 II7 与地面水平设置， 所述镀锌钢绞线 II7 与地面水 平设置， 所述镀锌钢。

11、绞线I5、 镀锌钢绞线II7、 镀锌钢绞线III8的长度为大棚本体直径的五 分之一， 所述大棚本体一侧设有若干根竖向钢管 9。 0020 所述大棚本体一侧设有门， 所述门由若干根竖向钢管 9 围成。 0021 下面通过各实验验证了本申请中一种带斜拉索单杆式塑料大棚的承载力和稳定 性。 0022 承载力分析 0023 地处北方寒区的黑龙江省种植蔬菜都采用塑料大棚， 且雪荷载为该地区的主要荷 载类型。为此， 我们建立单榀骨架的几何模型， 考虑结构在全跨均布荷载， 并考虑极端雪荷 载分布形式半跨均布荷载条件下来分析索 - 拱结构在承载力上的优势。 0024 3.1 有限元模型及相关参数 0025 建。

12、立单榀模型进行分析， 其承受荷载的跨度按照建筑结构相关规范取值， 模型荷 载分布图如图 3-4 所示。模型的跨度为 8 米， 矢高为 2.4 米， 拱脚两端根据实际工程按照固 定端建模。截面尺寸选用直径为 25mm， 壁厚为 1.2mm， 斜拉索采用经济合理的直径为 4mm 的 钢丝。 0026 3.2 计算结果及分析 0027 根据以上模型及荷载条件， 在 ANSYS 中建立模型并计算得到在相应跨度和荷载条 件下， 两种结构的承载力。分析时候， 材料的屈服强度为 235Mpa， 采用理想的弹塑性模型， 分别考虑结构在全跨均布荷载和半跨均布荷载作用下， 结构的极限承载力， 两种结构的荷 载 -。

13、 位移曲线如图 5 和图 6 所示。分析图 5 可到， 索 - 拱结构塑料大棚在杆件进入屈服状 态时的极限承载力为 506.3N/m， 而纯拱结构塑料大棚在杆件进入屈服状态时的极限承载力 说 明 书 CN 104025946 A 4 3/3 页 5 为 417.2N/m， 承载力提升 21.37， 相应的， 两种结构在半跨均布荷载作用时的荷载 - 位移 曲线如图 6 所示， 高于应力分布图如图 5 所示。索 - 拱结构塑料大棚在杆件进入屈服状态 时的极限承载力为 266.8N/m， 而纯拱结构塑料大棚在杆件进入屈服状态时的极限承载力为 223.5N/m， 承载力提升 19.37， 这说明斜拉索。

14、的布置能够有效的增加结构的承载力。通过 对比图 5 和图 6， 可以发现半跨均布荷载是导致结构破坏的主要因素， 即可以考虑到结构在 非对称荷载作用下， 更容易发生破坏。 0028 4. 稳定性分析 0029 在众多大棚结构破坏的实际案例中， 由于杆件的强度不足导致结构破坏仅仅是结 构破坏的一个因素， 其中导致结构破坏的重要因素是骨架的整体失稳破坏。图 7 为结构典 型的失稳破坏形式。 0030 4.1 特征值屈曲 0031 两种结构在非对称荷载作用下的前 3 阶特征值屈曲形状及屈曲因子， 索 - 拱结构 的前 3 阶特征值屈曲形状和纯拱结构完全不相同， 说明索 - 拱结构整体线性特征值屈曲和 。

15、纯拱结构相差很大， 斜拉索的布置很好的限制了整体结构的变形， 结合特征值屈曲荷载因 子可知， 索 - 拱结构的一阶特征值屈曲荷载因子比纯拱结构提高 71.95， 索 - 拱结构的二 阶特征值屈曲荷载因子比纯拱结构提高 37.60， 索 - 拱结构的三阶特征值屈曲荷载因子 比纯拱结构提高 45.20这表明斜拉索的布置可以大大提高结构的特征屈曲荷载。 0032 4.2 非线性稳定性 0033 对于两种结构模型进行非线性静力稳定性分析， 荷载的取值为半跨均布荷载和全 跨均布荷载。以最不利的屈曲模态作为结构的初始缺陷分布， 缺陷的最大取值根据相关参 考文献取跨度的 1/300。图 7 为两种结构在全跨。

16、均布荷载作 用下跨中荷载 - 位移曲线。分 析图7可以得出 ： 索-拱结构塑料大棚极限承载力明显高于纯拱结构， 索-拱结构塑料大棚 在达到截面发生几何软化时的极限位移通常认为此时结构进入非稳定状态为 384mm， 而纯 拱结构塑料大棚的极限位移是 660mm， 这说明斜拉索的布置很大程度上提高了结构的整体 稳定性。图 8 所示为结构在半跨荷载作用下跨中的荷载 - 位移曲线， 图 8 同样可以说明斜 拉索提高结构的稳定性。 0034 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 104025946 A 5 1/4 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104025946 A 6 2/4 页 7 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104025946 A 7 3/4 页 8 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 104025946 A 8 4/4 页 9 图 8 说 明 书 附 图 CN 104025946 A 9 。