溫室含大棚的結(jié)構(gòu)設計.doc

1、溫室和大棚的結(jié)構(gòu)設計第三章溫室和大棚的結(jié)構(gòu)設計第一節(jié)溫室和大棚的類型與結(jié)構(gòu)一、類型（一）按外形分類（二）按結(jié)構(gòu)分類以建筑用材不同把溫室分為:1. 土木結(jié)構(gòu)溫室；2.磚木結(jié)構(gòu)溫室；3.混合結(jié) 構(gòu)溫室；4.鋼結(jié)構(gòu)溫室（包括薄壁鍍鋅鋼管）； 5.輕質(zhì)鋁合金結(jié)構(gòu)溫室。（三）按棟數(shù)分類（四）按用途分類按溫室主要作用不同分為：1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室；2. 觀賞展覽溫室；3.科研溫室；4.專用溫室。二、溫室和大棚的組成1. 玻璃溫室的組成（1）椽土（ fter L承擔屋面上的荷載， 是架設在脊標、標、檐標上的細長斜木。.(2)標(Puriin )力口（2）JS （匕屮lin ）支撐崔屋茴也一亠，設在脊標和檐標之間

2、，是支架緣子酹水平桿件。棟溫室只（3）脊標（Ridge ）水平安裝在屋脊上，其 篦甩勒通的標條相同。俗稱棟木，一棟溫室只（4）檐標（橫梁 Cross-Beam, Girder ）設 在墻體上端，是連接柱子上端的水平桿件。（5）梁（卞弦Beam, Girder ）梁是和柱子垂(6) 屋架(上弦 PricipalRafter) 將屋1撐感t醪唱結(jié)松稱為屋架。溫害除了邃型屋 型溫毫了勺屋架是承受條的M材(±弦)。(7) 次梁(Sub-Beam)柱子之間，屋架與 屋架之間，需要架設平行的橫梁，通過標條承擔 屋面的荷載，這部分部#叫做次梁。(8) 勇刀撐(DiagonalBTacing, Br

3、ace ) 在 杰純構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等的a子間，用注對角線上的斜 材血剪刀撐茲(9)BraceJ方的、(10) 柱(Cloumn, Post, Pillar ) 小型溫 室不用柱子，是無柱結(jié)構(gòu)。但大型溫室常把柱 子設涯溫室中央或設在屋架下部。 管、方鋼管或工字鋼(11) 窗間柱(壁 之間構(gòu)成庸棟的垂牛銜接地為柱子材料般使用鋼斜撐 (Knee Brace, Angle Brace, Batter晶礫瞬癖鼎嚴牛銜接地hPost, Pillar結(jié)構(gòu)。一 /I工丿至列、鋼等作孑W間柱(壁Stud )是配置在柱與柱 附本的垂直柯件。2. 塑料薄膜大棚的組成目前生產(chǎn)中應用的大棚，按棚頂形狀可以分為 拱圓形和屋脊

4、形，但我國絕大多數(shù)為拱圓形。按 骨架材料則可分為竹木結(jié)構(gòu)、鋼架混凝土柱結(jié) 構(gòu)、鋼架結(jié)構(gòu)、鋼竹混合結(jié)構(gòu)等。按連接方式又 可分為單棟大棚、雙連棟大棚及多連棟大棚。塑料薄膜大棚的骨架是由立柱、拱桿(拱架)、 拉桿(縱梁、橫拉)、壓桿(壓膜線)等部件組 成，俗稱“三桿一柱”。這是塑料薄膜大棚最基本 的骨架構(gòu)成，其他形式都是在此基礎上演化而來。(1)立柱 立柱起支撐拱桿和棚面的作用，縱橫成直線排列。(2)拱桿 拱桿是塑料薄膜大棚的骨架，決 定大棚的形狀和空間構(gòu)成，還起支撐棚膜的作 用。(3) 拉桿 起縱向連接拱桿和立柱，固定 壓桿，使大棚骨架成為一個整體的作用。(4) 壓桿 壓桿位于棚膜之上兩根拱架中

5、間，起壓平、壓實繃緊棚膜的作用。(5) 棚膜 棚膜可用0.10.12mm厚的聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯(PE)薄膜以及0.080.1mm的醋酸乙烯(EVA)薄膜，這些專用于覆蓋塑 料薄膜大棚的棚膜，其耐候性及其他性能均與 非棚膜有一定差別。!1!am!1!(6) 鐵絲 鐵絲粗度為16號、18號或20 號，用于捆綁連接固定壓桿、拱桿和拉桿。(7) 門、窗 大棚兩端各設供出入用的大 門，門的大小要考慮作業(yè)方便，太小不利于進 出；太大不利保溫。三、主要代表型溫室和大棚結(jié)構(gòu)(一) GP系列鍍鋅鋼管裝配式大棚(二) 節(jié)能型日光溫室1. 一面坡日光溫室 這是鞍山及北京、天津5等地最早應用的充分采光、不進行

6、人工加溫的溫 室。2 .立窗式日光溫室如遼寧省瓦房店的琴弦式 薄膜日光溫室、山東壽光立窗式日光溫室。3. 拱圓型節(jié)能日光溫室 這是將前面設為拱 型，其骨架可用竹木、鋼筋混凝土和鋼管架材 料。（三）現(xiàn)代化溫室1.屋脊型連接屋面溫室荷蘭溫室是屋脊型連接屋面溫室的典型代表。2. 華北型連棟塑料溫室 其骨架由熱浸鍍鋅鋼 管及型鋼構(gòu)成，透明覆蓋材料為雙層充氣塑料薄 膜。第二節(jié)溫室和大棚的設計步驟溫室和大棚的設計與一般建筑物類似，都是以 結(jié)構(gòu)物的用途、規(guī)模、場地等基本條件為基礎，要 建造堅固、安全、經(jīng)濟、實用的溫室和大棚，必須 進行細致的設計工作。設計常包括結(jié)構(gòu)計劃、結(jié)構(gòu)計算，完成設計文件和進行工程造價計

7、 算等四個步驟。（一）結(jié)構(gòu)計劃結(jié)構(gòu)計劃是按給定的條件對溫室結(jié)構(gòu)及形式 等作初步選擇工作。（二）結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)計算是根據(jù)民用與工業(yè)建筑規(guī)范進行的。（三）完成設計文件設計文件包括設計圖、說明書和結(jié)構(gòu)計算書 等，是指導施工和簽訂施工合同的主要依據(jù)。（四）造價計算第三節(jié)溫室荷載、荷載及分類作用在溫室、塑料棚結(jié)構(gòu)上的外力統(tǒng)稱荷載。 荷載有自然荷載（風載、雪載、地震力等）和人 為荷載（堆物、吊重、檢修荷載等）。溫室荷載有3種分類方法:、荷載的組合在結(jié)構(gòu)上往往同時作用著幾種不同性質(zhì)的荷 載，應考慮它們總的作用和對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利的 情況，這就是荷載的組合問題。溫室、塑料棚設 計荷載的組合有以下幾種情況，應取其最

8、不利的 情況進行設計：2.恒載+風載；3.恒載+；4.恒1.恒載+雪載；活載（建筑物施工或維修時的吊重荷載） 載+作物吊重。三、恒載（一）固定荷重（G）Mo指溫室和大棚的構(gòu)架重量以及覆蓋物的重量， 又稱自（二）作物荷載（V）2 2大致每m按150N計算，即床面積Im,其作 物荷載為150N,架上先拉水平線再吊時，在水 平線的固定處產(chǎn)生張力T。所以，設計時還要考 慮固定處的水平力（H）。四、雪荷載（S）雪荷載是作用在屋面上的垂直荷載。積雪的程 度不但與降雪量有關，而且與屋面的形狀和坡度 有關系。屋面坡度、拱度愈大，積雪愈淺，雪壓愈 小。但是連跨的屋面天溝處容易造成雪堆， 局部雪壓增大。五、風荷載

9、風對建筑物產(chǎn)生的壓力大小決定于風速。 是經(jīng)常變化的，它可以用頁種方法來表示： 一定時間內(nèi)的平均風逮和瞬時M速。在設計計算 。距離地面的高度有關，第四節(jié)全要構(gòu)計溫室的承重結(jié)構(gòu)是由標條、屋架、柱、基礎等 部分組成。屋架承受風荷載、雪荷載以及屋面材 料的重量。屋架受力后，連同它本身的自重把力 傳給柱子。最后由柱子再傳給基礎，由基礎再傳給地基。支承這些荷載而起承重作用的就稱為結(jié) 構(gòu)，緒構(gòu)的各個組成部分稱為構(gòu)件。、結(jié)構(gòu)（構(gòu)件） 在承受荷載時，如果受力過大，超趕了它的承載 能力，就有可能造成溫室、塑料棚的較大變形， 至破壞倒塌。為了保證使用過程中的安全， 經(jīng)濟、實用的要求，我們就必須對溫室、大棚的構(gòu) 躺喙

10、從I沁詼輒進行Eb一、與設計計算有關的幾個基本概念（一）外力及其簡化 所謂外力就是指那些作 用在垂們所巽礪崔t訃旳構(gòu)住上的丸。外力一般分為集中力和莎命力兩種。 集中力就是力作用在纟舌構(gòu)上白&擊gRI、工厶士 2作用勾件較丈:的符菖t的面積遠小于結(jié) 在結(jié)構(gòu)的一點 卄廠翻上（二）變形和內(nèi)力構(gòu)件受外為執(zhí)作用時要發(fā) 生形狀或尺寸的改變，這種改變稱為變形。在夕 力彳吏構(gòu)#發(fā)生變形的同時，W件部分子之間就 隨奢產(chǎn)生一種抵抗力，這種抵抗力就叫做內(nèi) 力。所以說內(nèi)力是用來抵抗外力對構(gòu)件的變形， 并且力圖使構(gòu)件變形部分恢復原來的尺寸和形狀 的力一（二）應力和應變 作用在單位 大小稱作“應力”，單位用N/n

11、?量。甲的表面積，可認為力是 ill 生形狀或尺寸的改變，這種璽租上內(nèi)力的應變即單位長度內(nèi)的變形，是無量綱的（四）支座的簡化和支座反力 無論是溫室還是 塑料棚或其他保護地建筑結(jié)構(gòu)，都必須安置在一 松瓠為爰1?能使整個結(jié)構(gòu)穩(wěn)固支應可歸納為三種類型：滾動較鏈支座、 定較卡連支產(chǎn)和固定端支座。（五）容許應力與安全系數(shù)對每種材料規(guī)定了它所能容許承受的最大應力，這個應力叫容許應力。 對于塑性材料： 容許應力：對于脆性材料:容許應力Qba =K式中K為安全系數(shù) 是為了保證構(gòu)件的安全使 用而設的。（六）拉伸與壓縮 作用在桿端的兩個力大小相 等，方向相反（兩力背向為拉力相對為壓力）， 并作用在桿件的軸線上，這

12、種桿件產(chǎn)生的變形為 軸向拉伸或壓縮。拉伸或壓縮時，其任意截面上的內(nèi)力可假定為均勻分布的。由于應力的方向是垂直于橫截面 的，所以稱它為垂直應力或正應力（J = P （N/cm 2 ）A 截面面積A為了區(qū)別拉應力和壓應力，規(guī)定以“ +”號表示 拉應力，以“一”號表示壓應力。為保證桿件安全 的強度條件，可表示為除滿足上述的強度條件外，壓桿還要有足夠的(3-4-8)穩(wěn)定性，即還要滿足公式Pa =< GT 19a軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)，取決于桿件的 長細比。（七）彎曲當桿件受到與桿軸線相垂直的外 力作用時，桿件產(chǎn)生的變形為彎曲變形。這里的彎曲只限于平面彎曲，其特點是外力作 用在桿件的對稱平面，彎曲

13、后的軸線也在這一對 稱平面內(nèi)。所有發(fā)生彎曲變形的構(gòu)件都叫做梁。對于某一截面來說，它的最大正應力發(fā)生 在梁的上下邊緣。對于整個梁來說，彎矩最大的橫截面上的應力也最大，這個截面叫做危險截 面，梁上最大的正應力就發(fā)生在這個截面的上下 邊緣上用公式表示：I M Imax IY ImaxD max =梁也有剛度問題。所謂梁的剛度是指梁在外力 作用下，抵抗變形的能力。梁的剛度計算公式tmax f<-1L L式中；受彎構(gòu)件的容許撓度，規(guī)范中不13同的構(gòu)件有相應的規(guī)定。一般溫室«條可取1 1 O150200八幾種構(gòu)件的計算和設計為保證保護地建筑構(gòu)件（結(jié)構(gòu)）的正常使用， 以確定構(gòu)件的可靠尺寸，在

14、計算中對構(gòu)件提出以 下三方面的要求：1. 有足夠的強度構(gòu)件能夠安全地承擔外力 （荷載）而不致破壞。2. 有足夠的剛度構(gòu)件受力后產(chǎn)生的最大變 形，應該在規(guī)定的范圍之內(nèi)。3. 有足夠的穩(wěn)定性構(gòu)件雖然變形，仍然保持 它本來的幾何形狀，不致突然偏斜而喪失它的 承載能力。（一）梁的計算和設計 為了保證梁的安全,fL L而需要設計梁的載面DW=M maxb就要使梁的最大應力不超過它的容許應力。， 它的最大撓度不超過容許的撓度，即要滿足梁的強 度公式和剛度公式。max = M max 蘭 OwI已知荷載和容許應力， 時，司*憲算應所需的截面抵抗矩 W（3-4-12）然后選擇截面的形狀和尺寸，對于型鋼梁就是驟

15、魏瞬也|離藝選定截面的尺寸（二）柱的計算和設計柱是一種受壓構(gòu)件，在溫室、塑料棚中柱的作 用是把屋面上層結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給基礎，其他構(gòu) 件依靠柱的支持作用構(gòu)成使用空間。柱的計算和設計，除要滿足強度條件外，還需 進行穩(wěn)定性的計算。1.什么是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題直桿在軸向壓力下不能保持其原來的直線受壓 變形狀態(tài)，而突然發(fā)生新的壓彎變形甚至彎斷 的現(xiàn)象叫做壓桿的失穩(wěn)。通常把構(gòu)件在荷載的作用下，不能維持原有形瞬翻I齣離曙簣形式的受力與2.壓桿為什么會產(chǎn)生壓彎的失穩(wěn)現(xiàn)象。壓桿穩(wěn)定問題反映了荷載與材料彈性抗力之 間的矛盾。物體在外力作用下，伴隨著變形的發(fā) 生，同時產(chǎn)生內(nèi)力，這種內(nèi)力又力圖保持（或恢 復）物體原有形狀而

16、抵抗變形，故把內(nèi)力又稱為 抗力。柱子受力狀況柱子所承受的外力通過柱子的軸心時， 稱軸心受壓柱。柱子的承受的外力不通過軸心，或者雖通過軸 心，但同時又受到彎距作用時，稱偏心受壓柱。柱子受壓失穩(wěn)4. 壓桿的臨界應力臨界應力就是在臨界力作用下，壓桿橫截面上 的平均正應力。宀只叫做截面的慣性半徑或回轉(zhuǎn)半徑，這是一個與截面形狀和尺寸有關的長度。入 叫做桿的長細比，它能反映桿端支承情況， 桿的尺寸和橫截面形狀等因素對壓桿臨界應力 的綜合影響。五.壓桿橫截面的設計步驟在選擇壓桿的截面積時就必須采用試算的方 法。第一種方法：(1) 先假定一長細比入，并且由它查出一相 應的V值。(2) 根據(jù)假定的入求得截面所需要的慣性半徑 r=Lo/入，再根據(jù)r和初選的A,并且利用已有的規(guī)格圖表和實踐經(jīng)驗選擇型鋼的號碼或求得截面 的周邊尺寸。(3) 在選定了壓桿的截面尺寸以后，必須 重新進行穩(wěn)定驗算。第二種方法：(1)先直接假定一個V值(一般是假定V0.5 ),再用公式求得初選的Ao(2)根據(jù)初選的A,利用已有的圖表或根據(jù) 實踐經(jīng)驗選擇型鋼號碼或求得截面的具體尺寸。(3)根據(jù)選定的截面尺寸，查得或算得慣性半 徑r,算出壓桿的長細比入。根據(jù)入重新計算重復以上V值。如果這個屏直和在(1)中假定的v值相差較 大，則需在這兩個cp值之間再選一個cp值， 步驟進行計算，