第 16 卷 第 4 期2000 年 7 月農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào)T ransactions of the CSA EV o l. 16  N o. 4Jul.   2000大型連棟溫室設(shè)計(jì)風(fēng)雪荷載分級標(biāo)準(zhǔn)初探周長吉 (中國農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院 )摘 要 : 我國溫室行業(yè)發(fā)展迅速 , 但缺乏必要的規(guī)范約束。該文針對我國大型連棟溫室的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì) , 以建筑設(shè)計(jì)規(guī)范風(fēng)雪荷載分布圖為基礎(chǔ) , 提出了溫室荷載設(shè)計(jì)的分級。為溫室主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和溫室構(gòu)件規(guī)?；a(chǎn)提供了依據(jù)。在荷載分級的基礎(chǔ)上 , 還提出了對溫室規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)號的方法和建議。關(guān)鍵詞 : 溫室 ; 荷載 ; 分級 ; 標(biāo)準(zhǔn)收稿日期 : 2000203203 周長吉 , 高級工程師 , 博士 , 北京市朝陽區(qū)東三環(huán)北路 16 號 中國農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所 , 1000261 概 述近年來 , 隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和國家政策對農(nóng)業(yè)投資的傾斜 , 以溫室建筑為主體的設(shè)施農(nóng)業(yè)項(xiàng)目 (包括示范園、觀光園、生態(tài)園等 )在國內(nèi)如雨后春筍般在各地興起 , 形成了溫室建設(shè)和發(fā)展的新熱點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) , 截至 1999 年底 , 國內(nèi)各種型式的示范園區(qū)已超過 300 家 , 其中每個(gè)示范園內(nèi)都幾乎無一遺漏地建設(shè)有不同類型的溫室建筑 , 而且有許多是全套引進(jìn)國外產(chǎn)品。溫室 , 尤其是現(xiàn)代化溫室 , 作為一個(gè)行業(yè)發(fā)展 ,在我國雖然只有十幾年的發(fā)展歷史 , 但在中國市場上的溫室型式卻基本涵蓋了全世界所有的溫室類型 , 其中國外全套引進(jìn)溫室已超過 200 hm 2 1 , 有 10多個(gè)國家上百個(gè)企業(yè)的溫室產(chǎn)品在中國市場落戶 ,其中有比較成功運(yùn)營的 , 也有運(yùn)營失敗 , 甚至溫室主體結(jié)構(gòu)倒塌的。這為我們學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)提供了條件 , 同時(shí)也對世界各國的溫室發(fā)展有了全面的了解。在國外溫室發(fā)達(dá)國家大舉進(jìn)軍中國市場的同時(shí) , 國內(nèi)溫室市場也異常繁榮 , 溫室規(guī)格五花八門 ,溫室生產(chǎn)企業(yè)不斷涌現(xiàn)。這為我國溫室市場的發(fā)育和發(fā)展創(chuàng)造了良好的機(jī)遇 , 但由于沒有系統(tǒng)的規(guī)范化管理 , 溫室廠家在爭先競標(biāo)的過程中往往忽視了對溫室結(jié)構(gòu)基本安全度的要求 , 有的廠家甚至用一種規(guī)格的溫室在全國范圍內(nèi)競標(biāo) , 給溫室用戶造成了巨大的潛在危害或材料浪費(fèi)。故此 , 規(guī)范溫室結(jié)構(gòu) , 將是節(jié)約成本、保證安全的首要之舉。溫室是一種特殊型式的農(nóng)業(yè)建筑 , 它屬于建筑的范疇 , 首要應(yīng)該考慮其本身的安全性 , 也就是其承擔(dān)風(fēng)雪等各種荷載的能力 , 但溫室又是一種產(chǎn)品 , 主體結(jié)構(gòu)要在工廠定型生產(chǎn) , 不能像房屋建筑一樣 , 對每個(gè)建設(shè)地點(diǎn)溫室單體進(jìn)行一次結(jié)構(gòu)計(jì)算或?qū)γ總€(gè)溫室單體采用不同的結(jié)構(gòu)材料。為了節(jié)約投資和滿足安全性及商品化的需要 , 針對我國地域遼闊、氣候區(qū)域變化多的特點(diǎn) , 依據(jù)我國統(tǒng)一制訂的風(fēng)雪荷載設(shè)計(jì)規(guī)范 , 對溫室結(jié)構(gòu)按承載能力進(jìn)行分級 , 對節(jié)約溫室建設(shè)的直接投資和間接投資都有十分重要的意義。溫室設(shè)計(jì)荷載的標(biāo)準(zhǔn)化將同時(shí)促進(jìn)溫室設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和構(gòu)件生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化 , 對科研、生產(chǎn)和用戶都有重要意義。縱觀我國風(fēng)雪荷載變化范圍 , 基本風(fēng)壓從最小0. 20 kN  m 2 到最大 1. 10 kN  m 2 2 , 橫跨 17. 8941. 95 m  s ( 8 12 級以上 ) ; 基本雪壓從最小 0kN  m 2到最大 1. 2 kN  m 2 2 (按新雪計(jì)算 , 厚度變化在 0 0. 85 m 3 ) , 如果用一種結(jié)構(gòu)型式的溫室以覆蓋全國不同的氣候區(qū) , 顯然是不合適的 , 而針對每個(gè)局部地區(qū)作設(shè)計(jì)又給設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝帶來很大的工作量 , 且溫室構(gòu)件生產(chǎn)不成規(guī)模 , 難以降低成本、提高效率。所以 , 溫室標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)必須以溫室荷載等級劃分為前提。2 按照風(fēng)壓進(jìn)行溫室承載能力分級盡管我國風(fēng)荷載變化范圍比較大 , 但其分布也有一定的特點(diǎn) : 沿海地區(qū)風(fēng)力較大 (其中東南沿海比黃淮海沿岸又高 ) ; 東北和西北地區(qū)風(fēng)力次之 ; 華北、華中和華南大陸風(fēng)力較小 , 而且比較接近。根據(jù)這一301 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd.   All rights reserved.特點(diǎn) , 可將我國溫室按照風(fēng)荷載承載能力劃分為 4級 , 如表 1。其中  級荷載涵蓋了華北、華中和華南 ,除沿海地區(qū)以外的大部分地區(qū) , 該級別溫室應(yīng)該是我國重點(diǎn)研究和發(fā)展的溫室類型 , 簡稱普通型溫室 ; 級荷載適合于東北大部和西北部分地區(qū) , 幾乎覆蓋了除新疆以外的東北和西北的主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū) ,有鑒于此 , 可以將這種溫室定義為東北  西北型溫室(EW 2N 溫室 ) , 或簡稱北方型溫室 , 這種溫室也適合于應(yīng)用在黃淮海沿岸地區(qū) ; 級荷載 , 從抗風(fēng)能力來講 , 已經(jīng)超過 11 級達(dá)到了 12 級的水平 , 此類溫室可稱為抗臺風(fēng)溫室 , 主要適合于我國東南沿海地區(qū)以及新疆和西藏的大部 ;  級荷載溫室主要針對局部特大風(fēng)荷載地區(qū) , 如新疆的克拉瑪依、吐魯番和我國南部沿海的一些地區(qū) , 這種溫室不是我國發(fā)展的重點(diǎn)。表 1 按風(fēng)壓進(jìn)行的溫室承載能力分級T ab. 1  L oad classification based on w ind p ressure分級 名 稱 基本風(fēng)壓承載力  kPa 基本風(fēng)壓對應(yīng)風(fēng)速  m s- 1 基本風(fēng)壓對應(yīng)風(fēng)力級別 (風(fēng)速  m s- 1)普通型溫室 0. 40 25. 3 9 級 (20. 8 24. 4) 北方型溫室 0. 55 29. 7 10 級 (24. 5 28. 4) 抗臺風(fēng)溫室 0. 70 33. 5 11 級 (28. 5 32. 6)超強(qiáng)級別溫室 0. 80 35. 8 12 級 (32. 6 以上 )3 按照雪壓進(jìn)行溫室承載能力分級對雪壓的考慮 , 溫室設(shè)計(jì)與民用建筑設(shè)計(jì)有巨大的差異。主要表現(xiàn)在溫室屋頂覆蓋材料為熱阻較小的透光材料 (熱阻不會大于 1. 2 (m K)  W 4 ) ,對于加溫溫室 , 由于室內(nèi)高溫 , 屋面積雪會在短時(shí)期內(nèi)融化而使雪荷載卸載 , 不會出現(xiàn)我國民用建筑建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中需要考慮的陳積積雪 (民用建筑屋面熱阻比溫室屋面熱阻一般要高出 1 個(gè)數(shù)量級以上 ) ; 由于沒有陳積積雪的存在 , 一次最大降雪量將是溫室設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)荷載。一般按一次最大積雪深度折算的雪壓僅相當(dāng)于規(guī)范 2 規(guī)定的民用建筑基本設(shè)計(jì)雪壓的 50% 70% 5 。在沒有確切資料的情況下作為宏觀規(guī)劃 , 對規(guī)范的基本雪壓乘以 0. 80 的系數(shù)作為溫室設(shè)計(jì)雪荷載一般是安全的。對加溫溫室 , 在 0. 30 kN  m 2 以下的雪荷載基本不會產(chǎn)生屋面積雪 , 而且與 0. 40 kN  m 2 的最低風(fēng)荷載的組合中往往也不是最危險(xiǎn)荷載 , 所以 0. 30kN  m 2 以下的雪荷載在加溫溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載組合中可不考慮。但對于不加溫或間歇加溫溫室 , 則必須考慮雪荷載的組合。從我國的降雪分布看 , 我國華南地區(qū)幾乎沒有降雪 ; 沿海地區(qū)的降雪小于 0. 25 kN  m 2; 東北北部和新疆北部降雪量較大 ; 華中局部地區(qū)降雪量不可忽視 ; 其它地區(qū)的降雪基本在 0. 30 kN  m 2 以下。從大面積考慮 , 可將 0. 30 kN  m 2 作為第一級荷載 , 其適應(yīng)面較寬 , 而對于局部區(qū)域的較大雪荷載 , 可進(jìn)一步細(xì)分為第二級 0. 50 kN  m 2 或第三級 0. 80kN  m 2。4 風(fēng)雪荷載組合分級由于我國風(fēng)雪荷載分布的地域性差別 , 對風(fēng)荷載和雪荷載的組合不必用數(shù)學(xué)的方法對各種荷載級別進(jìn)行組合 , 按照地域性劃分可減少很多組合。表 2是在分析我國規(guī)范 2 風(fēng)雪荷載分布圖的基礎(chǔ)上 , 針對溫室提出的一種風(fēng)雪荷載組合。該表基本涵蓋了全國的風(fēng)雪荷載 , 同時(shí) , 按地區(qū)進(jìn)行了劃分 , 使溫室的規(guī)格降低到了最少的程度。表 2 按風(fēng)、雪荷載組合進(jìn)行的溫室承載能力分級T ab. 2  L oad classification based on thecom bination of w ind and snow load級別 名稱 設(shè)計(jì)風(fēng)荷載  kPa 設(shè)計(jì)雪荷載  kPa 適合地區(qū) 31. 11. 2普通型溫 室 0. 400. 300. 50華北、華南地區(qū)華中地區(qū)2. 12. 2北方型溫 室 0. 550. 500. 80東北大部東北和西北局部3. 13. 2抗臺風(fēng)溫 室 0. 700. 300. 75東南沿海地區(qū)新疆北部4. 14. 2超強(qiáng)級別溫室 0. 800. 300. 75沿海地區(qū)新疆烏市和石河子一帶3 本表中準(zhǔn)確的“適合地區(qū)”應(yīng)參照 GBJ 9- 87建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 2 中的“全國基本風(fēng)壓分布圖”和“全國基本雪壓分布圖”確定。5 對溫室規(guī)格編號規(guī)則的商榷由于沒有全國統(tǒng)一的溫室規(guī)格編號規(guī)則 , 對不401 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2000 年 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd.   All rights reserved.同型式的溫室各廠家都是根據(jù)自己的理解自行編號 , 造成市場上各種規(guī)格溫室的編號比較混亂、編號含義不清。為此 , 在溫室結(jié)構(gòu)風(fēng)雪荷載統(tǒng)一分級的基礎(chǔ)上 , 提出溫室規(guī)格的編號規(guī)則具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。劃分溫室的規(guī)格至少應(yīng)該包括溫室的結(jié)構(gòu)型式、溫室所用透光覆蓋材料、溫室跨度以及荷載等級。用“ W S”代表“溫室” , 溫室規(guī)格建議用下述方法定義 :荷載等級溫室跨度溫室結(jié)構(gòu)形式溫室透光覆蓋材料W S - . - . 其中 , 荷載等級的第一位為風(fēng)荷載 , 第二位為雪荷載 (參見表 2) ; 溫室跨度以 m 為單位 , 表示出小數(shù)點(diǎn)后一位 ; 溫室結(jié)構(gòu)型式有拱圓頂溫室 (G)、人字形屋面溫室 (R )、鋸齒型屋面溫室 (J ) 等 , 用第一個(gè)漢字的漢語拼音第一個(gè)韻母大寫表示 , 其中 V en lo 型小屋面溫室用“ RR”表示 ; 溫室透光覆蓋材料有玻璃(B )、塑料膜 (S)、 PC 板 (P) 等 , 其字母表示方法同溫室結(jié)構(gòu)型式。如 W SGS28. 021. 1 表示 8 m 跨拱圓頂塑料溫室 , 荷載等級為 1. 1, 即設(shè)計(jì)風(fēng)荷載為 0. 40kN  m 2, 設(shè)計(jì)雪荷載為 0. 30 kN  m 2。參 考 文 獻(xiàn) 1  周長吉 , 程勤陽 . 我國引進(jìn)溫室及其性能評述 . 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) , 1998, 14 (增 ): 53 582  GBJ 9287, 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 , 現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范大全 . 北京 : 中國建筑工業(yè)出版社 , 1991. 6- 13 6- 453  日 日本設(shè)施園藝協(xié)會著 . 葉淑娟譯 . 設(shè)施園藝結(jié)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn) . 北京 : 農(nóng)業(yè)出版社 , 1989. 5 164  美國溫室制造業(yè)協(xié)會著 . 溫室設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) . 周長吉 , 程勤陽譯 . 北京 : 中國農(nóng)業(yè)出版社 , 1998, 23 5  周長吉 . 日光溫室設(shè)計(jì)荷載探討 . 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ,1994, 10 (1). 161 166W ind and Snow L oad Cla ssif ica tion for Greenhouse Structure D esignZhou C ha ng ji(Ch inese A cad em y of A g ricu ltu ral E ng ineering , B eij ing 100026)Abstract: T he greenhou se in Ch ina is develop ing rap idly in recen t years, bu t the standard fo r greenhou sedesign is far lagging beh ind. P roper greenhou se structu re design can save structu re m aterials, and thu sgreenhou se co st. In o ther w o rds, it can m ake the greenhou se structu re standard and save design co st. Itsfavo rab le fo r bo th greenhou se m anufactu rer and greenhou se u ser. Ow ing to a sho rt m odern greenhou seh isto ry, Ch ina has no t pub lished native load design code specially fo r greenhou se. In th is paper, based onthe civil engineering load standard, a classification of w ind load, snow load and their com b ination s fo rgreenhou se structu re design w ere suggested and a m ethod to iden tify differen t greenhou se structu res w aspu t fo rw ard, w h ich w ill hopefu lly p rovide p references fo r standard design of greenhou se structu res andm ass p roduction of greenhou se structu ral com ponen ts.Key words: greenhou se; load; classification; standard501 第 4 期 周長吉 : 大型連棟溫室設(shè)計(jì)風(fēng)雪荷載分級標(biāo)準(zhǔn)初探 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd.   All rights reserved.