第二章 温室建筑与结构2

一 温室荷载的种类温室荷载是指施加在温室结构上的分布力或集中力 按照各类温室在使用中可能出现的各种情况 温室荷载划分为两类 即恒载和活载 第三节温室荷载 1 恒载 以G或g表示 恒载又称 永久荷载 是指在结构使用期间 其值不随时间变化或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载 对于温室结构来说 恒载主要是指温室本身的重量 包括梁 柱 檩条等支撑结构的荷载 墙体荷载 屋面荷载 永久性设备荷载等 第三节温室荷载 1 建筑结构自重 第三节温室荷载 2 透光覆盖材料自重 第三节温室荷载 3 永久设备荷载加热 通风 降温 补光 遮阳 灌溉等设备 加热系统和灌溉系统中主供回水管的荷载标准值取水管装满水的自重 遮阳保温系统的荷载按材料自重计算竖直荷载 喷灌系统采用水平钢丝绳悬挂时 每根钢丝水平方向最小作用力按2500N计算 当采用自行走式喷灌车喷灌时每台车按2kN的运动荷载计算 第三节温室荷载 第三节温室荷载 3 永久设备荷载补光系统自重由供货商提供 400W农用钠灯 含镇流器和灯罩 的重量按0 1kN计 通风及降温系统自重由供货商提供 湿帘安装在温室骨架上时 按全部湿帘打湿考虑 温室内永久设备荷载难以确定时 可以按照70N m2的竖向均匀分布 第三节温室荷载 2 活载 以Q或q表示 活载又称为 可变荷载 是指在结构使用期间 其值随时间变化而变化 且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载 对温室结构来讲 活载主要包括 雪载 风载 作物荷载 活动性设备荷载 安装检修荷载等 第三节温室荷载 第三节温室荷载 雪载 Sk 雪荷载就是作用在温室屋面上的雪压 其标准值计算的表达式Sk S0 r Ce Ie CtgS0 基本雪压标准值 kN m2 r 屋面积雪分布系数Ce 场区暴露系数Ie 结构重要性系数Ctg 采暖系数 第三节温室荷载 屋面雪载均作用于温室水平投影方向 一般情况下 雪载的作用应考虑风载和积雪滑落对积雪分布造成的影响 因此 温室雪载的作用形式有两种 一种是在没有风载组合情况下的均布雪载 另一种为在风载作用下的不均匀雪载 对每个温室单元来讲就是非对称雪载 第三节温室荷载 第三节温室荷载 1 基本雪压S0温室的基本雪压定义为某地一般空旷平坦地面上统计所得的30年一遇最大积雪自重 第三节温室荷载 2 场区暴露系数Ce场区暴露系数主要考虑在温室使用寿命期内 建设地点周围环境对温室雪载的影响 如场区周围的建筑物 植被分布等都会造成场区风速变化和温室屋面最终的积雪分布 因此 场区周围环境条件的选取应能代表温室在整个使用期内的环境特点和可能的变化 第三节温室荷载 在美国温室规范中 按照三种条件分别确定场区暴露系数Ce的值 空旷场所 在1km以上范围内无障碍物 时 取Ce 0 6 在 稠密森林或有遮盖物的区域 时 取Ce 0 9 其他情况 取Ce 0 7 我国和欧盟规范中对此未加考虑 即取Ce 1 0 第三节温室荷载 3 结构重要性系数Ie的确定结构重要性系数主要考虑温室结构发生事故的程度及其在失效概率范围内发生事故后所造成后果的严重性 由于温室设计中荷载分类较细 标准值确定复杂 无法对温室的总抗力和作用效应进行重要性折减 根据对各国温室设计标准的分析 为安全起见 结构重要性系数Ie可取为1 0 第三节温室荷载 4 采暖系数Ctg采暖系数是为了考虑温室加温方式和屋面采光材料的热阻对雪载的影响 由于积雪的可融性造成屋面采光材料外表面温度对积雪融化程度产生影响 造成了屋面积雪分布的不同和数值变化 因此 温室加温方式对屋面雪载的影响必须加以考虑 并且加温方式的选择应该能代表温室整个使用寿命期内的实际发生状况 如不能确认其整个寿命期内的加温方式 则按间歇加温方式选择采用 第三节温室荷载 在实际设计中 设计者可根据温室的重要性和覆盖材料取Ctg 0 85 1 0较为适宜 第三节温室荷载 5 积雪分布系数 r 第三节温室荷载 2 风载 Wk 风载就是作用在温室表面上计算用的风压 其作用方向垂直于作用表面 可为正压力或负压力 吸力 其标准值计算的表达式为Wk W0 z s W0 K0附加Wk 风荷载的标准值 kN m2 W0 基本计算风压 z 风压高度变化系数 s 温室风荷载体形系数 K0附加 温室附加风荷载系数 第三节温室荷载 1 基本风压W0W0 I2V2 1600I 结构重要性系数V 基本设计风速 第三节温室荷载 我国 建筑结构荷载规范 中基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高度统计所得的30年一遇10min平均最大风速 当温室建设地点位于山区 沿海岛屿上 其基本风压值应在认真分析和比较的基础上进行适当修正 并乘以下表中所列的调整系数 一般情况下 温室的计算基本风压不应小于0 4kN m2 第三节温室荷载 2 温室的风载高度变化系数 z温室的风载高度变化系数主要考虑不同高度风速变化对风荷载的影响 对于一般性生产温室来讲 温室平均高度均在6 0m以下 因此该系数对温室风荷载的影响不大 第三节温室荷载 第三节温室荷载 3 温室风荷载体形系数 s温室风荷载体形系数 s反映了不同形状的温室在风载作用下产生不同反应的系数 是造成温室风载不同形式和大小的最重要因素之一 不仅确定了风载的大小 也确定了风载的作用方向 第三节温室荷载 第三节温室荷载 第三节温室荷载 当风向与温室屋脊垂直时 山形坡屋面温室风压体形系数与作用面迎风 背风和屋面坡角有关 圆拱形屋面温室则与迎风 背风特性及高跨比有关 第三节温室荷载 当风向与屋脊平行时 风荷载的体形系数与温室坡角 形状等无关 根据对其他各国规范中对此类工况的研究结果 建议温室迎风面山墙的体形系数为0 8 背风面山墙的体形系数为 0 5 其余屋面的体形系数均为 0 5 该种工况也作为一种单独的荷载形式与其他荷载进行组合 第三节温室荷载 4 温室附加风荷载系数K0附加与工业与民用建筑相比 由于温室的通风面积相对较大 因此必须考虑由于温室在内外风载同时作用下所产生的附加压力和吸力 由于我国荷载规范中末对此进行专门论述 加之我国也缺乏此类问题的专门研究 因此在综合其他各国温室规范的基础上 建议取K0附加 0 20 0 25较为适宜 当附加风荷载与其他荷载组合时 应考虑其对结构或构件的影响 有利时不考虑其影响 不利时则必须加以考虑 第三节温室荷载 5 局部风压突变 第三节温室荷载 3 作物荷载Q1k作物荷载是指直接悬挂在温室结构上的作物的重力 1 对番茄和黄瓜等 水平投影面上的竖直荷载为0 15kN m2 2 对盆栽植物 水平投影面上竖直荷载为1 0kN m2 3 对玫瑰和香石竹 康乃馨 等作物 设计中应考虑横向支撑作物的水平钢丝网作用于骨架的水平力 每根线产生的张力大小应根据网线的截面积和抗拉强度确定 第三节温室荷载 4 安装检修荷载Q2k主要考虑在安装施工和设备检修维护过程中可能产生的荷载 这种荷载按照垂直集中力考虑 可作用在构件的任何部位 其确定方法为 1 覆盖材料镶嵌条 0 35kN 2 支撑结构其他构件 1 0kN 第三节温室荷载 5 设备荷载Q3k主要是运输轨道 即经常移动或荷载值经常变化的荷载 其作用方式随设备运行特点变化 具体如下 1 安装输送轨道的温室 轨道活载为1 25kN 2 如果运送化肥 上述荷载需再增加1 0kN 3 输送轨道的每个连接点 都应采用上述荷载进行校验 4 安装在屋脊和天沟上的玻璃清洁设备和活动钢梯等 5 设置于温室内 并与温室结构相互连接的各种活动式喷滴灌设备 临时加温设备等 第三节温室荷载 三 温室设计的荷载组合在温室设计中 对整体结构和结构构件的设计 应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载 按照承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合 并选取各自的最不利组合进行设计 第三节温室荷载 一 温室荷载组合的特点由于温室特殊的结构特性及使用特点 在温室设计荷载组合过程中必须体现温室的功能特点并正确反映温室的实际荷载组合作用状态 在温室荷载组合中 应反映温室下列功能特性 1 由于温室覆盖材料的热阻较小 因而在加温温室冬季生产中 积雪在屋面上无法产生 即在达到最大植物吊重的情况下 植物生长最旺盛的情况下 积雪已被温室内的热量融化 2 在达到设计风压的情况下 温室屋面将无法产生大面积的积雪 即最大的风和最大的雪无法同时产生 第三节温室荷载 第三节温室荷载 三 荷载效应组合中应注意的问题 1 在荷载组合效应中 要注意荷载组合的有效性 即荷载组合应尽量反映结构受力的不利性 2 在温室结构设计过程中 应根据使用过程中结构可能出现的荷载 按照承载能力极限状态分别进行荷载效应组合 并取各自的最不利组合进行设计 3 对于温室的承载能力极限状态 可只采用荷载效应的基本组合进行设计并采用下列表达式 0S R 第三节温室荷载 基础设计时的考量因子 所承受的荷载类型及大小 地基持力层的位置 地耐力的大小和地基土壤性质 地下水位高低 地下水对建筑材料的侵蚀性 当地常年冻土层深度 第四节温室基础 温室基础 一 基础埋置深度一般情况下 基础的埋置深度应按下列条件确定 温室的结构类型 有无地下设施 基础的形式和构造 作用在地基上荷载的大小和性质 工程地质和水文地质条件 相邻温室的基础埋深 地基土冻胀和融陷的影响 第四节温室基础 二 基础设计基础设计的目标是根据地基承受地耐力的大小确定基础底面积的大小 首先保证地基承载力的要求 在此基础上 根据基础材料和类型 确定基础的配筋和放脚 达到基础设计的目的 第四节温室基础 一 基础底面压力计算1 当轴心荷载作用时 第四节温室基础 p p 第四节温室基础 第四节温室基础 二 基础底面承载力要求1 轴心荷载作用时2 偏心荷载作用时 f为地基允许承载力 kN m2 第四节温室基础 三 基础类型及其构造要求用于温室的基础主要以条形基础和独立基础为主 一 条形基础1 条形基础的材料选择与构造要求在温室中条形基础常用于外墙下 除承受上部结构传来的荷载外 还起围护和保温作用 条形基础的材料可根据当地情况因地制宜选择 一般常采用砖 毛石 混凝土 垫层可采用灰土 三合土 素混凝土 用这些材料砌筑的基础 抗压性能好 而抗弯性能差 第四节温室基础 第四节温室基础 第四节温室基础 刚性基础的理论截面应按刚性角放坡 为施工方便 常做成阶梯形 分阶时每一台阶均应保证刚性角要求 当根据刚性角的要求 基础所需高度超过埋深时 或基础顶面离地面不足100mm时应加大埋深 或改用扩展基础 第四节温室基础 当跨度及上部荷载较大 地基较差的温室 为了增强温室的整体刚度 防止由于地基的不均匀沉降对温室引起的不利影响 在地面以上沿外墙浇筑钢筋混凝土圈梁 内构造配纵向钢筋 4 8的 箍筋 6 250 在圈梁顶面顶留钢埋件 第四节温室基础 第四节温室基础 二 独立基础1 现浇钢筋混凝土基础2 预制钢筋混凝土基础3 可调节式现浇混凝土基础4 温室内部桩基 第四节温室基础 1 现浇钢筋混凝土基础形式一般采用锥形和阶梯形 基础尺寸应为50mm的倍数 承受轴心荷载时一般为正方形承受偏心荷载时 一般采用矩形 其长宽比一般不大于2 最大不超过3 第四节温室基础 现浇钢筋混凝土基础常用于跨度或上部荷载较大 地基较差的温室 如变形要求高的玻璃温室 风荷载较大的沿海地区和雪荷载较大 冻土层较深地区的温室 2 预制柱混凝土基础短柱截面一般为200mm 200mm 柱长900 1100mm 短柱内配有纵向钢筋及箍筋 其大小根据不同荷载计算而定 当上部传来荷载很小时 可构造配纵向钢筋 4 10 箍筋 6 250 在短柱顶面预埋钢板 其大小一般为150mm 150mm 第四节温室基础 3 可调节式现浇混凝土基础此基础采用可调节式套筒地脚 即先采用1 5m长的地脚 将其埋入基础坑中并浇注第一层混凝土 同时调整地脚的垂直与水平 之后再将温室立柱套入地脚中并与之固定 这样可非常方便地调整温室天沟的坡度和保证温室所有立柱的垂直与水平 这种安装方式与一般将温室立柱直接埋入地脚坑的方式相比 能够更准确地达到安装技术要求 保证安装质量 第四节温室基础 第四节温室基础 4 温室内部桩基将一预制混凝土柱脚插入地下一定深度现浇混凝土块 即混凝土垫块中 第四节温室基础 四 基础坡度为顺畅排泄温室屋面雨水 温室的天沟必须保证一定的坡度 设计天沟坡度的方法有的种 一是采用水平基础 改变温室立柱长度 二是保持相同立柱长度 采用基础找坡 前者现场施工方便 但工厂加工立柱的规格较多 后者可显著减少工厂生产立柱长度的规格品种 是目前温室设计和施工中常采用的方案 第四节温室基础 对于基础找坡建议天沟方向的找坡宜在 1 300 1 50 且要保证基础伸出地面高度不高于0 5m 对于长度大于54m的温室 建议沿天沟方向双向找坡 最高点放在长度方向的中点 为避免基础高差过大 对于单向排水温室 起始最高端12m可以作成水平 对双向排水温室 中部12 15m可以作成水平 第四节温室基础 第五节温室性能评价 一 温室的主要性能指标1 透光性2 保温性3 耐久性 第五节温室性能评价 一 温室的主要性能指标1 透光性投进温室内的光照量与室外光照量的百分比 影响因素 透光覆盖材料的透光性能 温室骨架阴影率 太阳高度角 第五节温室性能评价 一 温室的主要性能指标2 保温性保温比