溫室含大棚的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

1、溫室和大棚的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章溫室和大棚的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dān)屋面上的荷載， 是架設(shè)在脊標(biāo)、標(biāo)、檐標(biāo)上的細(xì)長(zhǎng)斜木。.(2)標(biāo)(Puriin )力口（2）JS （匕屮lin ）支撐崔屋茴也一亠，設(shè)在脊標(biāo)和檐標(biāo)之間

2、，是支架緣子酹水平桿件。棟溫室只（3）脊標(biāo)（Ridge ）水平安裝在屋脊上，其 篦甩勒通的標(biāo)條相同。俗稱棟木，一棟溫室只（4）檐標(biāo)（橫梁 Cross-Beam, Girder ）設(shè) 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(shè)平行的橫梁，通過(guò)標(biāo)條承擔(dān) 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(duì)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(wú)柱結(jié)構(gòu)。但大型溫室常把柱 子設(shè)涯溫室中央或設(shè)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(yán)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(yīng)用的大棚，按棚頂形狀可以分為 拱圓形和屋脊

4、形，但我國(guó)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(chǔ)上演化而來(lái)。(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(gè)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(shí)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(hào)、18號(hào)或20 號(hào)，用于捆綁連接固定壓桿、拱桿和拉桿。(7) 門、窗 大棚兩端各設(shè)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(jìn) 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(yīng)用的充分采光、不進(jìn)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(shè)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(shè)計(jì)步驟溫室和大棚的設(shè)計(jì)與一般建筑物類似，都是以 結(jié)構(gòu)物的用途、規(guī)模、場(chǎng)地等基本條件為基礎(chǔ)，要 建造堅(jiān)固、安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的溫室和大棚，必須 進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)常包括結(jié)構(gòu)計(jì)劃、結(jié)構(gòu)計(jì)算，完成設(shè)計(jì)文件和進(jìn)行工程造價(jià)計(jì)

7、 算等四個(gè)步驟。（一）結(jié)構(gòu)計(jì)劃結(jié)構(gòu)計(jì)劃是按給定的條件對(duì)溫室結(jié)構(gòu)及形式 等作初步選擇工作。（二）結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算是根據(jù)民用與工業(yè)建筑規(guī)范進(jìn)行的。（三）完成設(shè)計(jì)文件設(shè)計(jì)文件包括設(shè)計(jì)圖、說(shuō)明書和結(jié)構(gòu)計(jì)算書 等，是指導(dǎo)施工和簽訂施工合同的主要依據(jù)。（四）造價(jià)計(jì)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(fēng)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(shí)作用著幾種不同性質(zhì)的荷 載，應(yīng)考慮它們總的作用和對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利的 情況，這就是荷載的組合問(wèn)題。溫室、塑料棚設(shè) 計(jì)荷載的組合有以下幾種情況，應(yīng)取其最

8、不利的 情況進(jìn)行設(shè)計(jì)：2.恒載+風(fēng)載；3.恒載+；4.恒1.恒載+雪載；活載（建筑物施工或維修時(shí)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(jì)算，即床面積Im,其作 物荷載為150N,架上先拉水平線再吊時(shí)，在水 平線的固定處產(chǎn)生張力T。所以，設(shè)計(jì)時(shí)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(guān)，而且與屋面的形狀和坡度 有關(guān)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(fēng)荷載

9、風(fēng)對(duì)建筑物產(chǎn)生的壓力大小決定于風(fēng)速。 是經(jīng)常變化的，它可以用頁(yè)種方法來(lái)表示： 一定時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)逮和瞬時(shí)M速。在設(shè)計(jì)計(jì)算 。距離地面的高度有關(guān)，第四節(jié)全要構(gòu)計(jì)溫室的承重結(jié)構(gòu)是由標(biāo)條、屋架、柱、基礎(chǔ)等 部分組成。屋架承受風(fēng)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(chǔ)，由基礎(chǔ)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(gè)組成部分稱為構(gòu)件。、結(jié)構(gòu)（構(gòu)件） 在承受荷載時(shí)，如果受力過(guò)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(guò)程中的安全， 經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的要求，我們就必須對(duì)溫室、大棚的構(gòu) 躺喙

10、從I沁詼輒進(jìn)行Eb一、與設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)的幾個(gè)基本概念（一）外力及其簡(jiǎn)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(yuǎn)小于結(jié) 在結(jié)構(gòu)的一點(diǎn) 卄廠翻上（二）變形和內(nèi)力構(gòu)件受外為執(zhí)作用時(shí)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(shí)，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(shuō)內(nèi)力是用來(lái)抵抗外力對(duì)構(gòu)件的變形， 并且力圖使構(gòu)件變形部分恢復(fù)原來(lái)的尺寸和形狀 的力一（二）應(yīng)力和應(yīng)變 作用在單位 大小稱作“應(yīng)力”，單位用N/n

11、?量。甲的表面積，可認(rèn)為力是 ill 生形狀或尺寸的改變，這種璽租上內(nèi)力的應(yīng)變即單位長(zhǎng)度內(nèi)的變形，是無(wú)量綱的（四）支座的簡(jiǎn)化和支座反力 無(wú)論是溫室還是 塑料棚或其他保護(hù)地建筑結(jié)構(gòu)，都必須安置在一 松瓠為爰1?能使整個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固支應(yīng)可歸納為三種類型：滾動(dòng)較鏈支座、 定較卡連支產(chǎn)和固定端支座。（五）容許應(yīng)力與安全系數(shù)對(duì)每種材料規(guī)定了它所能容許承受的最大應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力叫容許應(yīng)力。 對(duì)于塑性材料： 容許應(yīng)力：對(duì)于脆性材料:容許應(yīng)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(shè)的。（六）拉伸與壓縮 作用在桿端的兩個(gè)力大小相 等，方向相反（兩力背向?yàn)槔ο鄬?duì)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(shí)，其任意截面上的內(nèi)力可假定為均勻分布的。由于應(yīng)力的方向是垂直于橫截面 的，所以稱它為垂直應(yīng)力或正應(yīng)力（J = P （N/cm 2 ）A 截面面積A為了區(qū)別拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，規(guī)定以“ +”號(hào)表示 拉應(yīng)力，以“一”號(hào)表示壓應(yīng)力。為保證桿件安全 的強(qiáng)度條件，可表示為除滿足上述的強(qiáng)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(zhǎng)細(xì)比。（七）彎曲當(dāng)桿件受到與桿軸線相垂直的外 力作用時(shí)，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(diǎn)是外力作 用在桿件的對(duì)稱平面，彎曲

13、后的軸線也在這一對(duì) 稱平面內(nèi)。所有發(fā)生彎曲變形的構(gòu)件都叫做梁。對(duì)于某一截面來(lái)說(shuō)，它的最大正應(yīng)力發(fā)生 在梁的上下邊緣。對(duì)于整個(gè)梁來(lái)說(shuō)，彎矩最大的橫截面上的應(yīng)力也最大，這個(gè)截面叫做危險(xiǎn)截 面，梁上最大的正應(yīng)力就發(fā)生在這個(gè)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(wèn)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(jì)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(yīng)的規(guī)定。一般溫室«條可取1 1 O150200八幾種構(gòu)件的計(jì)算和設(shè)計(jì)為保證保護(hù)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(jì)算中對(duì)構(gòu)件提出以 下三方面的要求：1. 有足夠的強(qiáng)度構(gòu)件能夠安全地承擔(dān)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(yīng)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(lái)的幾何形狀，不致突然偏斜而喪失它的 承載能力。（一）梁的計(jì)算和設(shè)計(jì) 為了保證梁的安全,fL L而需要設(shè)計(jì)梁的載面DW=M maxb就要使梁的最大應(yīng)力不超過(guò)它的容許應(yīng)力。， 它的最大撓度不超過(guò)容許的撓度，即要滿足梁的強(qiáng) 度公式和剛度公式。max = M max 蘭 OwI已知荷載和容許應(yīng)力， 時(shí)，司*憲算應(yīng)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(duì)于型鋼梁就是驟

15、魏瞬也|離藝選定截面的尺寸（二）柱的計(jì)算和設(shè)計(jì)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(chǔ)，其他構(gòu) 件依靠柱的支持作用構(gòu)成使用空間。柱的計(jì)算和設(shè)計(jì)，除要滿足強(qiáng)度條件外，還需 進(jìn)行穩(wěn)定性的計(jì)算。1.什么是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題直桿在軸向壓力下不能保持其原來(lái)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(huì)產(chǎn)生壓彎的失穩(wěn)現(xiàn)象。壓桿穩(wěn)定問(wèn)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(shí)產(chǎn)生內(nèi)力，這種內(nèi)力又力圖保持（或恢 復(fù)）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(guò)柱子的軸心時(shí)， 稱軸心受壓柱。柱子的承受的外力不通過(guò)軸心，或者雖通過(guò)軸 心，但同時(shí)又受到彎距作用時(shí)，稱偏心受壓柱。柱子受壓失穩(wěn)4. 壓桿的臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力就是在臨界力作用下，壓桿橫截面上 的平均正應(yīng)力。宀只叫做截面的慣性半徑或回轉(zhuǎn)半徑，這是一個(gè)與截面形狀和尺寸有關(guān)的長(zhǎng)度。入 叫做桿的長(zhǎng)細(xì)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(duì)壓桿臨界應(yīng)力 的綜合影響。五.壓桿橫截面的設(shè)計(jì)步驟在選擇壓桿的截面積時(shí)就必須采用試算的方 法。第一種方法：(1) 先假定一長(zhǎng)細(xì)比入，并且由它查出一相 應(yīng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選擇型鋼的號(hào)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(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。第二種方法：(1)先直接假定一個(gè)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選擇型鋼號(hào)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(zhǎng)細(xì)比入。根據(jù)入重新計(jì)算重復(fù)以上V值。如果這個(gè)屏直和在(1)中假定的v值相差較 大，則需在這兩個(gè)cp值之間再選一個(gè)cp值， 步驟進(jìn)行計(jì)算，