一、專統(tǒng)紋絡溫室溫室結構組成及特點

紋絡溫室屬于雙坡多屋面連棟溫室，起源荷蘭，在20世紀70 年代末引入中國。溫室主要由柱子、桁架、三角形屋面龍骨和天溝且成，其中屋面覆蓋在屋面龍骨上并與天溝連接，天溝連接在桁架上的小立柱或柱子上，而桁架則與柱子連接。國內(nèi)生產(chǎn)型標準紋絡溫室跨度為6.4 m,進深為4 m，每個單元包括2個小屋頂。目前常用的商業(yè)型紋絡溫室跨度可以做到8、9.6、12 m,進深為8 m,每個結構單元可以為二尖頂、三尖頂、四尖頂。如圖1所示為傳統(tǒng)二尖頂紋絡溫室結構組成示意圖。橫向和縱向平面桁架組成一級骨架，支撐在桁架之上的天溝及屋面龍骨小屋架等組成二級骨架。圖2 為壽光九合農(nóng)業(yè)建造紋絡溫室內(nèi)景圖。

紋絡溫室屋蓋主要受力骨架為平行弦平面桁架結構。紋絡溫室標準化程度高，桁架跨度不超過12 m,可以在工廠 制作完成，運輸至現(xiàn)場進行安裝。當紋絡溫室以玻璃為覆蓋材料時，可產(chǎn)生蒙皮效應，剛度有所增加。但并不是很顯著。傳統(tǒng)紋絡溫室由于采用的是平面結構體系，空間受力傳力作用差，跨度受限，內(nèi)部空間不能靈活布置。紋絡溫室跨度超過12 m時，若仍采用傳統(tǒng)體系，結構用鋼量會大幅度提高，從而增加了溫室的建筑成本。

二、改進大跨度溫室屋蓋結構體系

空間管桁架結構是目前大跨度空間結構中應用最廣泛的結構形式之一，通常采用三角形斷面，與平面桁架相比具有跨度大、穩(wěn)定性好、抗扭轉剛度大、外表美觀等優(yōu)點。側向剛度和穩(wěn)定性的提高，可顯著減少側向支撐構件數(shù)量。跨度大時，經(jīng)濟效果更顯著。

新型大跨度溫室屋蓋結構體系由橫向布置的空間倒三角形空間管桁架，以及在屋蓋周邊沿縱向布置的空間桁架組成，縱、橫向空間桁架形成閉合框，有效地增加了屋蓋結構的整體剛度，并能提高溫室的縱橫向剛度。橫向空間桁架間距可為6 m，跨度可在15 m 以上。兩榀橫向空間桁架之間布置三角形平面小屋架，作為屋面龍骨。屋面坡度可依據(jù)采光和排水的要求而定。柱子布置在整個結構的周邊，由于跨度的增加，內(nèi)部柱子數(shù)量大大減少，內(nèi)部空間增大、市置靈活。

屋面的排水可在橫向空間桁架上弦平面找坡，根據(jù)跨度大小設為單坡或雙坡，坡度為5‰，屋面找坡可借鑒平板網(wǎng)架結構屋面排水的做法(圖3)，通過在桁架上弦節(jié)點設置不等高小支托，屋面檫條及屋面板安裝后，即可形成排水坡度。屋面排水的路徑是先由三角形屋脊排入倒三角形桁架的上弦平面，1.5 m 寬的上弦平面作為一個“大天溝”，然后再利用屋面橫向坡，將水排到溫室兩側，利用雨水管排出。遮陽網(wǎng)支架也安裝在縱、橫向空間桁架上弦節(jié)點。

由此可見，改進的紋絡溫室屋蓋體系(圖4) 省去了天溝及其支撐次桁架，結構布置更加簡潔，傳力途徑筒單明確，構件種類數(shù)量減少。骨架陰影率降低，有效改善了溫室的透光率; 桁架跨度增大，立柱數(shù)量減少，室內(nèi)可形成更大的自由空間，很好地適應了溫室商業(yè)化的需求。

三、改進大跨度溫室屋蓋受力分析對比

本文以某傳統(tǒng)紋絡溫室溫室實際工程為對比分析對象。將其改進為新型大跨度空同標架紋絡溫室溫室星蓋結構，對改進前后2 個溫室屋蓋的受力性能進行對比和用鋼量分析，驗證新型溫室屋蓋受力性能及經(jīng)濟指標的合理性。

1.傳統(tǒng)紋絡溫室屋蓋受力分析

傳統(tǒng)紋絡連棟溫室實際工程，平面尺寸48 mx 24 m，4 棟相連，天溝為南北向; 跨度為12 m,進深8 m,每棟溫室3 個進深。屋蓋結構構件尺寸見表1。

（1）永久荷載

包括結構自重，永久設備荷載、作物荷載。永久設備荷載按均布荷載考慮，取值為0.07 kN/m2。綜合考慮除結構自重外，取附加恒荷載為0.25 kN/m'。

（2）活荷載

對于連棟溫室，可取0.3 kN/m。

（3）雪荷載

基本雪壓取0.4 kN/m',加熱影響系數(shù)取0.6.均勻分布雪荷工況，屋面積雪分布系數(shù)取為1.0.不均勻分布雪荷工況，屋面四處積雪分布系數(shù)取1.4,屋脊部分積當分布系數(shù)取0.94。

（4）風荷載

基本風壓取值為0.35 kN/m.相應體形系數(shù)如圖5。

2.改進的紋絡溫室屋蓋受力分析

改進的溫室屋蓋結構相應建筑平面仍為24 mx48 m; 橫向布置9 榀倒三角形斷面空間桁架,桁架跨度為24m,間距為6 m; 桁架高度為1.5 m，上弦平面寬度為1.5 m,上弦節(jié)間長度為1.6 m; 在屋蓋周邊布置兩榀縱向空間桁架。縱、橫向空間桁架弦桿、腹桿截面尺寸相同。作為屋面龍骨的三角形平面小屋架直接與空間桁架的上弦節(jié)點相連，小屋面坡度為230 。大跨度空間桁架可以在工廠分段制作，運至現(xiàn)場后，可通過螺栓連接節(jié)點進行拼裝。桿件戰(zhàn)而及格體用鋼量的統(tǒng)計見表4。

3.新型溫室屋蓋與紋絡溫室 溫室對比分析

（1）結構布置

在24 m > 48 m 建筑面積內(nèi)，傳統(tǒng)紋絡溫室 溫室跨度為12 m,建筑內(nèi)部需要布置6 根立柱，限制了空間的使用功能; 改進紋絡溫室溫室跨度為24 m,僅在周邊布置柱子，建筑內(nèi)部無需設柱。屋頂同樣可使用PC 板做采光屋面，尖頂坡度同為239.能夠滿足植物生長所需光照和通風的條件、方便積當滑落，且外形美觀。

（1）強度剛度

在相同荷載下，傳統(tǒng)紋絡溫室 溫室屋蓋行架最大撓度為跨度的1/480,改進紋絡溫室 溫室屋監(jiān)結構中桁架的最大撓度為跨度的1/510 傳統(tǒng)紋絡溫室 溫室屋蓋桁架高跨比為1712，改進紋絡溫室 溫室屋蓋桁架的高趵比為1/16.結構相對路度降低，二者結構構件的最大應力均投近鋼材強度設計值。

（2）用鋼量

傳統(tǒng)紋絡溫室屋蓋的用鋼品為13.9 kg/㎡ 改進紋絡溫室屋蓋用鋼量為10kg/㎡ 有較明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。

（3）傳力路徑

傳統(tǒng)紋絡溫室：PC 板→屋面小屋架→天溝→小立柱→次桁架→主桁架→柱子；

改進紋絡溫室：PC板→屋面小屋架→桁架→柱子。可見新型溫室的傳力路徑更加簡捷明確，便于設計分析及優(yōu)化。

（4）制作安裝

改進的紋絡溫室屋蓋省去了天溝、小立柱等構件，構件數(shù)量種類明顯減少，加工制作安裝工作量大大減少。

綜上所述，采用空間桁架的改進紋絡溫室屋蓋受力合理，制作安裝簡便，易于實現(xiàn)工廠化。本文的研究工作為溫室商業(yè)化發(fā)展奠定了一定的理論基礎，今后可進一步展開拼裝節(jié)點的開發(fā)與研究，對屋蓋結構進行深入的試驗和優(yōu)化設計研究，并推進相應的工程應用實踐。

摘自《農(nóng)業(yè)工程技術（溫室園藝）》

專業(yè)規(guī)劃、設計、建造各類農(nóng)業(yè)觀光園區(qū)、生態(tài)餐廳、智能溫室、日光溫室、連棟溫室、拱棚等工程。九合農(nóng)業(yè)工程案例遍布全國；

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