互插型连栋塑料温室的结构设计

　　从结构优化的角度出发，讨论了结构选型、结构计算及几何参数的确定问题，详细介绍了互插型连栋塑料温室的结构设计；同时根据国内外温室设计及工业与民用建筑设计规范中的有关规定，对温室荷载的取值、作用形式等进行了讨论和分析。计算结果表明：该型温室结构设计合理，具有优良的力学性能。

　　互插型；连栋塑料温室；结构设计1结构选型及几何参数的确定温室的设计首先必须满足使用功能的要求。按照定的标准，要做到技术先进、经济合理、安全适用和确保质量。在结构选型及几何参数的确定上，要根据功能、结构、材料和环境等要求进行合理的选择和优化，重视结构方案的整体性与局部性的统一。要求传力明确、简洁，各构件与节点强度均衡，结构设计有利于工厂化作业和装配化生产。

　　在保证温室结构可靠性的前提下，应尽量降低综合造价。

　　温州地区的环境特点：是夏季高温、高湿和多台风；二是冬季多雨雪。针对上述特点，在结构选型及几何参数的确定上，除满足使用功能外，要注意选择合适的矢跨比和坡度角。互插型连栋塑料温室汲取了华东型连栋塑料温室的优点，采用双圆弧拱顶曲线，选取优化的圆弧半径和曲率中心位置，从而使坡顶的坡度角加大，顶部积雪易于滑下，有利于提高拱杆的抗雪载能力。

　　2结构计算2.1计算模型的选取模型选取的原则：一是要求结构计算简图和适用计算方法所依据的简图应该致；二是要求结构稳定计算和结构布置方案相符合；三是要求结构稳定计算和构造设计相符合。

　　以互插型连栋塑料温室为研究对象，根据结构布置和实际受力情况，取其标准计算单元，横向拱架的计算模型见所示。对于纵向体系，由于檐沟梁有足够的抗弯刚度，再加上纵、横向连杆的约束，只需验算端部的抗风柱。互插型连栋塑料温室的几何参数是：棚宽8m；肩高2.1m；顶高3.7m；拱杆间距。65m；拱杆规格为26.5X2. 2.2荷载计算2.2.1恒载D恒载指温室永久性结构的重量，包括墙体、屋架、透光覆盖材料和所有固定设备。对于建筑材料重量，应为主要建筑材料的实际重量。在缺少准确数据时，可采用权威裁定的数据。设计时，恒载的确定应计入所有受温室结构支撑的固定设备的重量，包括加温系统、通风与降温系统、电器与照明系统、灌溉与除湿系统等。而不论这些设备是否已被固定到结构构件上，在确定恒载时也应考虑到所国家自然科学基金资助项目（5977546）孙德发（19-），男，黑龙江木兰人，黑龙江八一农垦大学讲师，浙江大学农业生物环境工程研究所99级博士生，主要从事农业生产环境与能源的研究工作：苗香雯（1936-），女，山东济南人，浙江大学农业工程与食品科学学院教授，博士生导师，主要从事农业生物环境与能源工程的研究工作。

　　-53-有可能造成计算误差的因素。此外，任何长期受结温室热状态的选择应能代表温室整个使用寿命期内构支撑的荷载，如吊蓝、种植器等，均应算作恒载。的状况。2.2.2活载Z在温室使用过程中产生的临时荷载称为活载。

　　活载不包括风载、雪载或恒载。温室外部活载包括在屋面上工作的维修人员和放置的临时设备（如维修梯子等）；内部活载指结构上的临时悬挂物。任何作用于结构上超过30天的活载都应视为永久性荷载而计入恒载。

　　2.2.3雪荷载夕温室水平投影面上的雪荷载标准值按下式计算一基本雪压，KN/m2一屋面积雪分布系数Ctg一热因子Ce一暴露因子/一重要性因子基本雪压以当地般空旷平坦地面上，对所得30年一遇大积雪自重的统计来确定。般可直接采用《全国基本雪压分布图》中提供的数据。此外，在有雪地区，当城市或建设地点的基本雪压值在《全国基本雪压分布图》中没有给出明确数值时，可按以下方法确定：是当地有10年以上的年最大雪压资料时，可通过对资料的统计分析确定其基本雪压；二是当地的年最大雪压资料不足10年，可通过与有长期资料或有规定基本雪压的附近地区进行对比分析，确定其基本雪压；三是当地没有雪压资料时，可通过对气象和地形条件的分析，并参照《全国基本雪压分布图》上的等压线，用插入法确定其基本雪压；四是山区的基本雪压应通过实际调查后确定，无实测资料时可按当地空旷平坦地面的基本雪压值乘以系数1.2来确定。

　　重要性因子/是对各种温室发生事故程度的考虑，具体取值见表1所示。

　　暴露因子<主要是考虑风对设计雪载的影响，其取值见表2所示。选择暴露因子时，场地的类别应能代表温室整个寿命期内的状况。

　　热因子代表了屋面透光覆盖材料的热阻和温室结构的温度条件对雪载的影响。各种热状态下的热因子值见表3所示。确定热因子时，对表1重要性因子温室类型允许公众进入的零售温室其它温室表2雪荷载暴露因子条件空旷场所（在80Q11以上范围内无障碍物）稠密森林或有遮盖物的区域其它表3热因子热工条件连续加温温室不加温温室或间歇加温温室屋面积雪分布系数~是与温室屋面形状相关的系数。它不仅影响雪载的大小，也影响雪载的分布。对于多连栋温室，一般应考虑两种作用形式，即均匀分布和非均匀分布。

　　对于均匀分布雪荷载作用，不论坡度大小，连栋温室屋面积雪分布系数一律取1.；对于非均匀分布雪荷载作用，其屋面积雪分布系数取线性分布，从屋脊的。5增至天沟处的3.0.屋面积雪分布系数详见所示。

　　屋面积雪分布系数取温州地区基本雪压5*0（设计值）、重要性因子/=0.8、暴露系数=0.7、热因子= 1.，则温室水平投影面上的设计雪荷载5<=0.112心（锢/1112）。

　　2.2.4风荷载妒垂直于温室外表面上的风荷载标准值按下式计算Wk=仅给出最小高度为5m时的值，这对屋面平均高度小于5m的温室来说，显然是取值偏大。因此应根据给出的公式计算则温室屋面平均高度Z=2.9m/iz=0.67风荷载体型系数随建筑物的外型不同，在其各部位产生的风压也不同，按有关规定选用。但对温室（有尖角）屋檐、边缘及屋脊（连栋温室天沟谷部除外）等处，应考虑局部风压增大值，采用1.5. 2.3荷载组合根据使用过程中可能出现的几种情况进行荷载组合，对温室大棚来讲，设计时一般应考虑3种基本工况：工况1：恒载D+均布雪荷载S+（作物荷载）。工况2：恒载D+非均布雪荷载S+（作物荷载）。工况3：恒载D+风荷载W+（作物荷载）。

　　上述各工况中，作物荷载加上括号是因为要根据实际作物与风或雪同时作用的可能性来决定其取舍。如无法判断，对应1、2两种工况，则加上作物荷载。组合系数和分项系数的取值见。2.4计算原理采用有限元法通用程序ALGOR，按三维梁单元进行结构的强度和刚度计算，对稳定承载力的计算采用电算与手算相结合的方式。

　　3结论荷载S），边侧拱杆受力最大。最大应力为188.6N/mm2；结点最大竖向位移为6.7cm；结点最大水平位移为5.8cm.雪荷载），天沟处拱杆和边侧拱杆受力最大。最大应力为227.lN/mm2；结点最大竖向立移为7.结点取大水平位移为7cm.），迎风一侧拱杆受力最大。最大应力为217.2N/mm2；结点最大水平位移为10.1cm；结点最大竖向位移为9.9cm.在3种工况作用下，边侧拱杆受力均较大。

　　为了提高其承载能力，在边侧要加撑杆，这有利于减小变形。同时要保证纵杆、卡槽与拱杆连接的可靠性。温室方位的布置要考虑主导风向的影响。

　　4结束语为了进一步提高互插型连栋塑料温室的承载能力，应合理选择拱顶曲线和拱杆的规格。在满足生产工艺的前提下，应优先选择薄壁钢管。计算结5钢管的承载力较￠26.5X2钢管的承载力有较大的提高，而用钢量相差无几。互插型连栋塑料温室具有造型美观、配件少、农艺性好和经济指标适中等优点。它是在实践中发展起来的，是对华东型连栋塑料温室的继承和发展，比较适合于温州地区使用。但其也存在着某些不足，比如：天沟高度不能太高，一般应低于2m，否则会引起严重的刚度和稳定性问题。

　　中国建筑科学研究所，现行建筑结构规范大全（1）。北京：中国建筑工业出版社，1994.周长吉、程勤阳译。美国温室制造业协会温室设计标准。北京：中国农业出版社，1998.吴德让。农业建筑学。北京：中国农业出版社，1994.张相庭。结构风压和风振计算。上海：同济大学出版社，1985.