大中跨度门式刚架奶牛舍结构的优化设计

摘要

大中型门式刚架奶牛舍结构是目前国内外应用广泛的农业建筑结构形式之一，与传统的牛舍结构相比，其具有重量轻、空间大、环境优、工期短、造价低等特点。但是不合理的牛舍建筑参数及门式刚架梁柱变截面尺寸均会导致用钢量的增加，造成不必要的浪费。因此，门式刚架奶牛舍结构的优化设计日显重要。 本文针对目前国内外流行的大中跨度门式刚架奶牛舍结构，从为奶牛创造最佳生存环境出发，以变截面轻型门式刚架结构为研究对象，运用有限元理论和方法，借助于大型有限元分析软件ANSYS中的APDL语言，结合门式刚架设计理论及规范，充分考虑奶牛生产工艺和材料的规格系列，通过呼和浩特某大型奶牛养殖场大跨度牛舍实例对门式刚架奶牛舍进行了建筑结构参数——跨度、柱距、柱高、坡度及变截面尺寸的优化设计。通过自编APDL语言结构优化程序，得出了大中跨度门式刚架结构优化次数与结构体积、截面尺寸的关系，并对结果进行校核，优化效果理想。与原设计方案相比，其体积、应力指标均得到了改善。 本文的研究方法和结论具有工程实用意义，可以为类似农牧业建筑工程设计提供参考。

目录

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1 引言

1.1课题的提出及实际意义

1.2 国内外奶牛舍建筑及结构研究现状

1.2.1国外奶牛舍现状

1.2.2国内奶牛舍现状

1.3门式刚架结构国内外研究现状

1.3.1 国外的研究现状

1.3.2 国内的研究现状

1.4本文主要研究内容

2 门式刚架轻钢结构设计理论

2.1 门式刚架设计的基本理论

2.1.1 门式刚架结构形式

2.1.2门式刚架特点

2.1.3门式刚架适用范围及设计规范

2.1.4 门式刚架结构布置

2.2 门式刚架轻钢结构的设计方法

2.2.1荷载类型及计算

2.2.2荷载效应组合

2.3 内力和位移计算方法

2.4建立计算模型

3大跨度奶牛舍建筑结构参数

3.1牛舍建筑类型

3.2饲养方式

3.3结构选型

3.4牛舍建筑基本参数确定的影响因素

3.4.1跨度

3.4.2柱距

3.4.3 檐口高度

3.4.4屋面坡度

4.大跨度门式刚架奶牛舍结构优化

4.1 门式刚架的优化设计方法

4.1.1 数学模型的建立

4.1.2满应力设计准则

4.2奶牛舍门式刚架的优化设计

4.2.1有限元模型的建立

4.2.2荷载计算

4.2.3用钢量计算

4.3 基于ANSYS的结构优化设计

4.3.1 ANSYS软件介绍

4.3.2 ANSYS优化设计思想

4.3.3使用ANSYS优化结构的基本过程

5工程实例

5.1 工程概况

5.1.1 原始设计概况

5.1.2 问题的提出

5.2 APDL语言进行门式刚架程序设计

5.3优化结果分析

6结论与展望

6.1本文主要结论

6.2 展望

致 谢

参考 文献

附录

作 者 简 介