日光温室结构优化的研究进展与发展方向(2)

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小 , 结构受力最差 。为 此 ,研究者首先用可描述的数学表达式 ,如圆 、 椭圆 、 [ 12 ] 抛物线等 ,来研究采光面的形状 。如李有 等针对 日光温室常见的 3 种采光面 (圆弧面 、 椭圆面和抛物 面 ) ,采用 3 效率计算模式 , 提出圆弧面的采光效率 [ 13 ] 为最高 ,椭圆面次之 ,抛物面最低 ; 王静 对不同结 构日光温室光环境及补光进行了研究 , 得出圆 - 抛 物面温室内的光环境明显优于单斜面和抛物面温 [ 14 ] 室 ; 李晓豁 通过对日光温室采光性能的模拟分 析 ,得出以拱形日光温室的采光效果为佳 。 但上述拱形采光面在解决上部排水和下部操作 [ 15 ] 方面均存在问题 。为此 , 周长吉 提出了整体曲线 优化的方法 , 采用网格化原理将日光温室前屋面坐 标 ( x i, y i )作为变量 ,在一定约束条件下获取最大进 光量的一组坐标 , 进而连成最优采光曲线 ; 同时 , 陈 [ 16 ] 端生 等提出从整体上对采光屋面进行优化的思 想 ,以当地整个生长期间 (冬季 ) 室内截获的太阳辐 射总量为依据 ,来确定采光屋面的倾角和形状 ; 吴毅 [ 17 ] 明 等对不同类型的温室建立相应采光模拟模型 , 编制计算机软件 , 即可分析单栋温室内太阳直接辐 射的时空分布状况 , 为温室采光结构优化设计提供理论依据和计算机辅助设计手段 。这些研究的理论 成果为计算模拟研究提供了基础 。 随着计算机模拟方法引入日光温室采光面优化 研究 ,发现采光面的形状对采光效果影响不大 。如 [ 18 ] 高志奎 建立了日光温室采光性能的数学模型 , 发 现无论曲线类型如何 , 若将内跨 、 脊高和肩高固定 后 ,经过模拟优化曲线参数后 ,最终的曲面形状会趋 [ 19 ] 同 ; 轩维艳 建立了日光温室采光屋面曲线数学模 型 ,通过模拟分析 , 得出温室采光面的形状不同 、 弧 度不同 ,对温室结构强度 、 散热 、 蓄热都有较大影响 , 但对采光效果 (太阳光入射率 ) 影响最大相差不到 3% 。以此为依据 ,日光温室前屋面的形状可根据操 作要求 (如屋面排水 、 、 放帘 前部的操作空间 )和结构 受力来进行优化设计 。但同时也必须认识到采光面 形状对日光温室内光照的均匀性仍有较大的影响 , 在优化设计中必须引起高度重视 。3　 日光温室的屋面骨架前屋面是日光温室的采光屋面 , 是日光温室的 重要结构部分 。但单纯以采光作为优化目标很难得 到合适的采光屋面 ,例如采光好的圆弧面 ,因其前部 低矮区域过大 、 土地使用效率低 、 农事操作困难等并 非理想的采光面 。另外不同形状前屋面的内力也不 同 ,相应的材料用量也就有差异 。 根据日光温室的屋面支撑体系 , 可把日光温室 分为无柱式和有柱式两种结构形式 。 有柱式日