小伙伴们反映都在为论文烦恼，小编为大家精选了《天窗结构优化设计论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。【摘要】伴随着工程建设的快速发展，工业厂房越来越多，当前比较普遍推广的就是钢结构厂房，钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等特点在建筑工程中已被广泛认可。通过对建筑结构的优化设计，采用现代化的科学技术手段，能在保证建筑质量的前提下，实现降低建筑工程成本的目的，能够节约造价，并提升建筑的经济效益。
天窗结构优化设计论文 篇1：
浅谈改良型矩形通风天窗在钢结构屋面上的应用
摘要：随着建筑行业的发展，钢结构屋面的建设材料和技术也取得了明显的发展，本文从改良型矩形通风天窗的角度进行分析研究，结合矩形天窗和钢结构屋面的建设实际状况，对传统的矩形通风天窗和改良型矩形通风天窗的优缺点进行了对比分析，并论述了改良型矩形通风天窗应用的局限性，同时针对车间厂房的具体设计要求和建设性能，进而提出了对于矩形通风天窗的具体改良措施和方法，对于加强改良型矩形通风天窗在钢结构屋面上的应用具有一定的指导意义。
关键词：改良型矩形通风天窗；门式刚架；采光、通风
一、前言
众所周知，随着科学技术的不断发展，推动了人们物质文化生活水平的不断提高，人们对于工业产品质量的高品位化需求越来越大，因而对工业厂房内环境质量的要求也愈来愈高。正是因为这种需求，钢结构屋面的建设中提高厂房内环境质量是工程的一项重要环节，既需要不断优化钢结构屋面建设，也需要加强和改善厂房的自然通风设计，才能使厂房内不断获得应有的新鲜空气，并带走影响工人健康和产品质量的余热、污浊气流和有害气体，为工人提供舒适的工作环境，增进工作效率，有益职工的身心健康。其中，厂房的自然通风，主要是靠侧窗和天窗来确保，而对于多连跨的厂房，中间跨的部分就只能依赖天窗了，可见天窗对于车间车房的重要性。通常而言，厂房车间天窗形式的选择要根据生产工艺特点和采光、通风的要求来确定的。传统的矩形通风天窗有天窗架、天窗扇、天窗屋面板、天窗侧板、天窗端壁板和两侧的挡风板构成。挡风板支架有两种支承方式：立柱式和悬挑式，立柱式挡风板的立柱支承在大型屋面板纵肋处的柱墩上，挡风板与天窗架间的距离受屋面板布置的限制，主要是应用于单层钢筋混凝土厂房的屋面上；悬挑式挡风板支架固定在天窗架上，挡风板与天窗架间的距离虽然不受屋面板的限制，布置灵活，但却增加了天窗架的荷载，用料较多，对抗震不利。
二、实例
某钢结构厂房，长度468米，跨度4×30.0米，最大起重吊车Q=32t，轨顶标高12.00米，檐口标高16.50米，通风天窗喉口宽9.0米，高度3.0米，该厂房是钢结构的加工制作场所，在厂房里面需要进行比较多的焊接作业，因而会产生很多的焊接烟尘，为了确保相关工序的顺利开展，这就需要厂房能够有良好的采光、通风措施，所以厂房内的每一跨均设置了通风天窗。如果采用成品的通风天窗，造价就会大大增加，如果采用传统的通风天窗加挡风板，由于屋面是轻钢屋面，设置挡风板一是不好固定，稳定性不高，二是与屋面的连接处容易发生漏水现象。现在采用改的通风天窗，侧面的采光窗改为价格低廉的波浪型压型钢板做百叶，百叶的宽度可达350mm，取消了专门的挡风板，利用百页既为挡风板，又作为挡雨片，实际使用时，通风效果好，不会倒灌风，又不漏雨，还减少了造价；侧面的采光窗改为百叶后，会影响其采光效果，所以又把通风天窗的屋面板改为玻璃钢采光板，使车间内宽敞明亮，通风效果良好，工人操作舒适，更加体现了节能设计的要求。
三、改良型矩形通风天窗的优缺点
随着越来越多的现代物流和工厂采用大跨度钢结构屋面，工程建设项目与此相关的构造钢结构屋面施工方案的建筑平面的外观和建筑材料的新设计理念和内涵需要不断丰富，并且可以为相关钢结构屋面工程提供参考和借鉴，钢结构屋面建筑项目已经完成并运行良好，必将对建筑结构设计提出了许多新的问题，也必须通过设计手段来实现完成新的设计思想，与此同时，轻型钢结构屋面施工技术的屋面板相关的主要材料是建筑性能很强的轻材料，并能发挥更大的优势，在屋顶的建设过程中，目前的钢结构不仅可提供工程质量，而且还可以减少所需的施工期。同时，改良型矩形通风天窗在钢结构屋面上的应用也是促进钢结构屋面建设的重要途径之一，为此结合具体的施工状况，建议采取以下几项措施来改良型矩形通风天窗的优缺点。
1、本钢结构屋面建设工程的通风天窗，把传统的侧窗改为百页窗叶片，天窗的屋面板改为可采光的玻璃钢采光板，这样的改进措施既满足了采光通风的要求，又解决了钢结构屋面上不方便安装挡风板的难题。
2、在改良型矩形通风天窗的设计过程中红，钢结构制作上与传统的通风天窗相同，其尺寸可灵活掌握，在钢结构工厂即可加工，比成品的通风天窗可节约大量资金，有着很好的经济性，因而具有明显的优势。
3、本钢结构屋面建设工程通风天窗的设计主要考虑为自然通风，对于有大量热加工工艺的车间及内有大量粉尘等等的厂房，则不能简单的考虑自然通风，而必须采取其他的措施如机械通风，来保证厂房内良好的工作环境。
4、在钢结构屋面建设过程中，由于通风天窗上的百页窗叶片是不封闭的，因此对于有保温要求的厂房不适宜，或把固定的百叶窗叶片修改为活动叶片，在一定程度上可以達到厂房对于保温的要求，或者采取其他适当的保温措施来进行厂房保温，实现对钢结构厂房屋面的合理科学化设计和建设。
四、结语
目前，国内外钢结构屋面系统有了突飞猛进的发展，取得了一定的成绩，吸引了人们的注意力，比如拱形波纹钢屋盖结构成为空间钢结构家族的新成员，可谓是异军突起，在钢结构屋面体系结构中得到了广泛应用。一些屋面结构正逐渐应用于工业与民用建筑之中，凭借着结构简单，受力合理以及成本低的优点，取得了极为广泛的应用。总而言之，现代建筑的钢结构屋面的出现促进了屋顶轻钢结构施工技术的广泛应用，由于钢结构本身具有很好的结构性能，质量比其他施工材料要轻，施工技术为钢结构屋面的建设带来了极为明显的效果，建议结合工程建设的具体特点，合理进行改良型矩形通风天窗的设计，推广其在钢结构屋面上的应用，发挥钢结构屋面的有效作用。因此，本文结合某一车间厂房的通风天窗设计进行了研究和分析，探讨了钢结构屋面的出现和建设可以促进屋顶结构的优化设计和建设，大大提高钢结构屋面的建筑性能，为我国轻型钢结构屋面施工技术的发展和建设起到了极为积极的推动作用。
参考文献
[1]贺晓，张琪.大面积钢结构屋面构造措施方案[J].邮电设计技术， 2008（11）.
[2]马富芹，马喆，周义德.高湿度纺织车间钢结构屋面防冷凝节能设计[J].上海纺织科技， 2008（10）.
[3]马人乐，何敏娟.大型场馆异形钢结构屋面概念设计若干问题探讨[J].建筑结构学报， 2006（04）.
[4]崔云.某单层厂房轻钢结构屋面渗漏的原因分析及检测鉴定[J].工程质量，2010（04）.
作者：刘红叶 张恒宁
天窗结构优化设计论文 篇2：
结构设计优化技术在厂房结构设计中的应用
【摘 要】伴随着工程建设的快速发展，工业厂房越来越多，当前比较普遍推广的就是钢结构厂房，钢结构工业厂房因其施工速度快、自重轻、抗震性能好、环保等特点在建筑工程中已被广泛认可。通过对建筑结构的优化设计，采用现代化的科学技术手段，能在保证建筑质量的前提下，实现降低建筑工程成本的目的，能够节约造价，并提升建筑的经济效益。本文主要对结构设计优化技术在钢结构厂房结构设计中的应用进行分析。
【关键词】结构设计优化技术；厂房结构设计；应用
前 言：工业是我国国民经济支柱产业。保证工业安全生产，提高工业基础设施建设水平是工业发展的必要条件，因此，在建筑工程中，建设的设计单位在进行结构设计的时候，在满足建筑需求的前提下，通过结构优化技术对建筑结构进行优化，对整个建筑工程非常有利。
一、对钢结构工业厂房支撑系统的设计原则
为了保证钢结构厂房的空间工作，提高其整体刚度，承受和传递纵向水平力，防止杆件产生过大的变形，避免压杆失稳，以及保证结构的整体稳定性，应根据厂房结构的形式，车间吊车的设置，振动设备以及厂房的跨度、高度，温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统，并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要因素，并影响温度应力的大小，下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部，使吊车梁等纵向构件能随着温度变化比较自由地向区段两端伸缩。当温度区段的长度不大时，一般在温度区段的中部设置一道下段柱支撑，但温度区段的长度大于150 米时，为了保证厂房的纵向刚度，应在温度区段内设置两道下段柱支撑，其位置应尽可能布置在温度区段中间三分之一的范围内，为了避免过大的温度应力，两道支撑的中心距离不宜大于72 米。
二、结构设计优化的基本方法
目前建筑工程的结构设计优化技术的基本方法主要有两种，即直觉优化与概念设计处理。所谓直觉优化，就是指建筑工程的结构设计中，可以采用多种设计方案时，设计人员一般会根据自己的经验和直觉来判断出应当选择哪种设计方案比较合适，尤其是在确定结构布置设计、荷载分析、细部处理的设计方案时，更是无法使用计算机来代替，必须要由设计人员靠自己的判断来决定。但是在实际的建筑工程结构设计中，设计人员自己的判断是需要根据设计规律和实践经验来判断，其在一定情况下，还是需要结合概念来进行设计处理。为此在结构设计优化技术中，概念设计处理也是非常常见的优化技术方法。
三、钢结构厂房的结构设计优化技术应用
1、厂房钢结构设计优化的基本原则
（1）要保证有足够的工作空间。
（2）在生产中机械设备的运行往往会带来一定的震动，为保证厂房的安全性，在优化厂房结构设计时，需要重点对结构的抗震性进行设计。
（3）一些厂房在生产中会散发大量的热量，而钢本身具有很大的传热性能，若温度过高时，钢结构的强度也会减弱，为此设计中还注重对钢结构的耐热性进行优化设计。
（4）厂房的支撑体系设计、屋面设计和立面设计也都要充分结合实际需要，合理设计，提高厂房结构设计方案的经济性和合理性。
2、钢结构厂房的抗震性设计优化
（1）在进行总体布置的时候，厂房结构的质量和刚度分布應该具有均匀性，钢架是厂房横向结构选择的最佳材料，通过这种形式，可以使钢结构的受力性能得到充分地应用，并且横向结构变形几率也在一定程度上有所降低。
（2）钢结构厂房出现破坏，通常情况下，并不是因为杆件没有足够的强度，在很多时候是因为杆件没有稳定性而使其出现破坏现象，因此，布置支撑系统要具有一定的合理性。
（3）在地震影响下，低周疲劳作用有所发挥，而在设计过程中，应该着重考虑它对厂房所产生的影响。在设计结构连接点的时候，节点的破坏要晚于结构构件的全截面屈服，结构构件应该加入到塑性工作中，将其中地震能量充分地吸收进来，从而发挥抗震能力。
3、钢结构工业厂房的耐热性设计
钢结构工业厂房防火能力很差，当钢材受热在100℃以上时，随着温度的升高，钢材的抗拉强度降低，塑性增大；温度在250℃左右时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性却降低，出现蓝脆现象；当温度超过250℃时钢材出现徐变现象；当温度达500℃时，钢材强度降至很低，以致钢结构塌落。因此，当钢结构表面温度处于150℃以上时，必须做隔热及防火设计。这样可以增强建筑的耐热能力，使建筑更加的安全。
4、屋面支撑系统及屋面结构的设计优化
屋盖支撑系统的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车吨位和所在地区的抗震设防烈度等条件来决定。一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑；在无檩体系中，大型屋面板有三点和屋架焊接，可起到上弦支撑作用，但考虑到施工条件的限制和安装需要。无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备的均应设置纵向水平支撑。屋面的排水及防水设计在屋面设计中需重点考虑，根据《屋面工程技术规范》的规定，屋面坡度最小为5%，在积雪较大的地区，坡度应适当加大。单坡屋面的长度主要取决于所在地区的温差以及降雨所形成的最大水头高度。根据工程设计经验，单坡屋面长度宜控制在70m以内。目前，市场上钢结构屋面的做法常用的有两种：
①刚性屋面：双层彩色压型钢板内夹保温棉；
②复合柔性屋面：由屋面彩钢板内板、隔气层、保温层、卷材防水层组成。
5、立面设计的优化
在厂房轻钢结构的设计中，除了要对力学性能进行优化设计以外，还需要对其立面设计进行优化。尤其是要对厂房轻钢结构的规模、线条、色彩等方面进行优化设计。由于厂房一般多用于生产，因此在设计其立面的规模和线条时，可以考虑设计简单统一的立面。
在色彩选择上，也可以尽量考虑彩色的钢板，避免整个厂区都处于一种单调沉重的混凝土结构中。尤其是在厂房的出入口、外天沟已经收边泛水等部位进行合理优化设计，在保证其基本功能的基础上，实现良好的立面效果。使厂房给人一种亲切的感觉，从而调节员工的心情，提高工作积极性。
另外，线条是表现轻钢结构建筑风格最独特的特征，均匀的线条或横或竖，使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感，体现了强烈的现代工业气息。很多厂房在设计上往往考虑到采光问题而在墙面上挖较多的孔洞，破坏了立面效果，笔者建议可以大量使用屋面采光板，以此来解决采光和立面效果的矛盾，同时还能解决厂房的通风问题。
结束语：在厂房结构设计中应用结构设计优化技术，使厂房设计安全可靠，经济合理且美观大方，应用现代化科技手段，选择合理的建筑结构设计方案，实现降低建筑工程造价并取得最大经济效益的目的。
参考文献：
[1] 蔡红军 蒋凤鸣 董辉.浅谈钢结构厂房设计[J].中国科技信息. 2010（19）.
[2] 陶少军.基于钢结构的工业厂房结构体系设计思路浅析[J].科技资讯. 2010（22）.
[3] 冯双艳.钢结构厂房中屋面支撑的设计实例分析[J].科技情报开发与经济. 2007（19）.
[4] 耿云峰.论钢结构工业厂房的设计与施工[J].今日科苑. 2008（20）.
作者：方振
天窗结构优化设计论文 篇3：
一种帮助幼儿车内脱险应急装置的仿真分析
摘 要：目前幼儿车内被困、受害事件多发。笔者设计一种包括传感器、控制器、执行器，帮助幼儿车内脱险的应急装置。通过现场实验、数学建模以及采用MATLAB仿真生成车内温度与装置执行器工作时间的关系图像。结果表明，该装置能取得预期的目标。
关键词：幼儿 车内脱险 应急装置 仿真 分析
1 背景
近年来，国内外已发生几百起幼儿单独留置车内被困，甚至有几十起死亡事件。根据医院门诊分析，封闭的车内不透风、高温很快会导致孩子口渴，逐渐出现脱水，加上无法施救，最终导致多器官衰竭身亡。
一项研究发现，当气温达到35 ℃时，阳光照射15 min，封闭车厢里温度就能升至65 ℃，在这样的环境里呆上半小时就能致命。
2 装置结构组成
应急装置由应急控制器、汽车天窗电机、空气温度传感器、6个力敏传感器、语音喇叭、汽车空调鼓风机等组成。（见图1）
空气温度传感器和6个力敏传感器的一端均接地，另一端均与应急控制器相连，所述汽车天窗电机、语音喇叭和汽车空调鼓风机均与应急控制器相连；所述空气温度传感器布置在儿童安全座椅旁，所述6个力敏传感器均布置在幼儿常坐的儿童安全座椅上。汽车天窗电机、汽车喇叭和汽车空调鼓风机既均与应急控制器相连，也均与轿车常规控制电路相连。
3 装置工作原理
由于封闭且有限的轿车车内空间在阳光照射下，温度迅速上升。留置在车内的幼儿由于高温出现不适而躁动，此时幼儿身旁座椅上的6个力敏传感器感知人体活动，将此信号传至应急控制器，同时设置在车顶的空气温度传感器将温度信号也传至应急控制器，当压力信号和温度信号超过设定的阈值，应急控制器控制汽车天窗电机工作，打开轿车天窗和汽车空调鼓风机并使汽车喇叭工作，降低车内温度，补充必需的氧气，并为必要的救助创造条件，从而有效防止幼儿车内闷死的事件发生。
4 实验与建模
4.1 实验
在不同环境温度下，研究者用红外测温仪记录在车辆鼓风机、天窗开启条件下暴晒后的车辆内温度随时间下降的过程。（见表1）
4.2 建模
研究者建立以下模型：
其中Ta：环境温度；T：车内温度；Pa：压强；V：车厢体积；Qin 进入车内能量；Qout流出车内能量；Qs短时间内太阳辐射（忽略）。
利用双开口模型列出关系式以及微分方程
5 仿真分析
研究者分别取每个温度下的一组数据T-t的关系图线进行分析。（见图3、图4）
将两个图线放在一张图中来观察效果，可以看到结果几乎一致。
6 结语
（1）实验与模型相符；（2）说明系统可以在控制器作用下，通过开启天窗并调节鼓风机档位可使车内温度逐渐下降。
参考文献
[1] 张清林.高层建筑应急逃生装置研究综述[J].消防科学与技术，2012，31（1）：53-56.
[2] 周悦.上海城市轨道交通车站应急照明系统改进方案及其分析[J].城市轨道交通研究，2011，14（12）：62-67.
[3] 谭飞.基于MATLAB的矿井提升机恒减速制动系统的改进研究与仿真[D].山东科技大学，2012.
[4] 王金武，张春凤，周文琪，等.基于MATLAB仿真的非规则齿轮行星系扎穴机构的优化设计[J].农业工程学报，2016（3）：22-28.
作者：陈立旦 邵光俭 李思源