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布武

                                      经济实用型连栋温室结构及使用技术  -----转自果树设施网


摘要：通过试验研究与借鉴国内外先进经验，总结出苏南地区经济实用型连栋温室的结构设计标准：温室栋宽8×4=32 m，长度40~60 m，面积1 280~1 920 m2，南北延长方向，柱高3 m，顶高5 m，雨槽底檐距柱底3 m，屋脊距柱底5m，拱半径9m。柱距为中柱4m,边柱2m。根据NYJ/T06—2005《连栋温室建设标准》，对安装材料、荷载规范等提出技术要求。该温室具有造价低，抗暴风雪能力强，保温节能效果显著，运行成本低等优点。不受季节限制，可以周年进行苗木、精品蔬菜、花卉等高附加值作物的栽培。
　　关键词：沿江苏南地区；连栋温室；结构设计；荷载计算；使用技术
　　20世纪90年代以来，随着全国农业产业结构调整步伐的加快和人们生活水平的提高，江苏省设施蔬菜生产规模不断扩大，蔬菜产业发展迅速，成效显著，地位突出，对加快现代农业和社会主义新农村建设具有重要的作用[1-2]。目前江苏省蔬菜设施栽培的主要设施是塑料大棚和日光温室。随着全球土地、能源等各种资源的日益短缺，塑料大棚和日光温室中存在的浪费土地、操作不便、不能保证作物周年生产等各种缺点更加明显。连栋温室建设是江苏省建设现代高效农业，走节水增收、结构调整、产业聚集路子的重要途径。连栋温室已成为江苏省设施蔬菜高新技术示范园区建设不可缺少的内容。根据江苏省设施蔬菜发展状况，研究开发适合苗木、精品蔬菜、瓜果花卉栽培的连栋塑料温室的合理结构及配套设施，显得更为必要。但目前生产中广泛使用的连栋塑料温室投资运行成本高，对温室生产性能的冬季保温和夏季降温效果也不理想，不适合沿江苏南地区大面积发展。本研究在总结各地实践经验的基础上，借鉴国内外先进经验，制定出造价相对低廉、可保持作物周年生产的经济实用型连栋温室结构设计和使用技术。经济实用型连栋温室是进行周年精品果蔬生产的设施农业中的高级类型，有较高的应用价值。
1　结构设计
1.1　基本要求
    采用透光覆盖材料，在夏季利用遮阳系统和自然通风系统降低温度，冬季白天可最大限度利用太阳光能，夜间利用内保温系统和暖风机加热系统进行室内保温，控温性能好，室内各种空间温度均匀，可以抵御恶劣天气条件，有效控制植物生长环境。造型新颖独特，外观晶莹剔透，采光效果极佳，环保、节能。充分展示现代建筑的简洁、靓丽，具有地标性建筑的夺目特征。根据NYJ/T 06—2005《连栋温室建设标准》[3-4]要求，本连栋温室可以抗10级风，0.30 kN/m2的雪压，最大排雨量140mm/h，单项排水长度50m。
1.2　主体结构尺寸
    根据沿江苏南地区的温度、光照、降雪以及太阳高度角等自然条件，在多年试验研究的基础上，参照外地的成功经验[4-5]，提出适宜发展的通用普及型大棚主要参数：
1.2.1　方向　南北延长方向。
1.2.2　规格尺寸　主要规格尺寸：四连栋温室栋宽8×4=32m，长度40~60m，面积1280~1920m2。
1.2.3　连栋温室高度　柱高3m，顶高5m，雨槽底檐距柱底3m，屋脊距柱底约5m，拱半径9 m。柱距为中柱4m，边柱2m。
2　结构材料
2.1　基础部分
    用250#混凝土预制，高度0.6m，埋入地下0.5m，基础高于地面0.1m，全部采用点式混凝土基础。形状为棱锥体，内用直径10mm罗纹网钢作底脚，基础预制件上面留有与立柱联接的螺丝，规格为M12。或者现场浇注点式基础。
2.2　立柱
    立柱结构高度为0.3m；外形尺寸为边立柱(横截面长×宽×厚度，下同)：75mm×50mm×2mm矩形钢管；边立柱纵梁：90 mm×50 mm×2 mm矩形钢管；端面立柱：90 mm×50mm×2mm矩形钢管；立柱一头焊有同骨架联接的联接件，另一头焊有同基础联接的联接件，经过精心焊接加工，经由热镀锌处理。
2.3　骨架
    主体骨架全部采用现场组装方式，不得进行焊接操作。连栋大棚骨架共有10种部件，其截面材料形状分别如下：边立柱：75 mm×50 mm×2 mm方管；边立柱纵梁：90 mm×50mm×2mm方管；端面立柱： 90 mm×50 mm×2 mm方管；端面及侧面围梁50mm×30 mm×2 mm方管；端面支撑：(圆管直径×厚度，下同)直径42 mm×2 mm圆管；下弦杆：直径33.5mm×2mm圆管；柱间斜拉筋：直径10 mm；拱杆：直径33. 5mm×2mm圆管；稳定杆直径33.5mm×2mm圆管。上述所有部件均使用Q235材料。
2.4　覆盖材料
    包括多功能薄膜、防虫网、遮阳网等。全部采用单层膜覆盖，薄膜由铁卡槽和卡丝固定，可选用聚乙烯多功能复合膜和醋酸乙烯聚物( EVA)农膜。
2.5　配套设备
2.5.1　通风　包括四周卷膜通风系统和顶卷膜通风系统。四周卷膜通风是在棚的四周设2. 2 m高手动卷帘，由手动卷膜机构组成，卷膜器为涡轮蜗杆机构，带有自锁功能，能停放到任意位置，主要用来使肩部薄膜开闭，以改善棚内的小气候。窗下设有0.67m高裙膜和0.13m高砖墙群。推荐使用防虫网。顶通风：雨槽两侧设卷帘通风系统，温室顶部开窗沿着温室顶部方向，背风面水平开启开窗，宽度为1. 4 m。开窗由电动控制系统控制，由减速机、电机通过传动达到开启、关闭的目的。
2.5.2　上喷、滴灌等灌溉系统。
2.5.3　暖风机加热系统。
2.5. 4　外遮阳系统(齿条传动)　外遮阳系统由控制箱、电机、遮阳幕、传动轴、驱动杆及连接件等组成。在夏季遮阳控制温度和湿度。
2.5.5　内遮阳保温系统。
2.5.6　湿帘/风扇降温系统。
3　连栋温室荷载
3.1　恒载
    包括温室结构或非结构杆件自重、永久设备荷载。连栋温室的加热、通风、降温、补光、遮阳、灌溉等设备作用在结构上超过30d的活载均视为永久荷载[6-7]。此外，长期受结构支撑的荷载，如吊篮、种植器等也应算作恒载。本连栋温室外遮阳行程为4m，遮阳幕线梁的跨度为4 m，幕线梁上的荷载为0.5m 1个受力点，每个受力点的载荷为0.4 kN。
3.2　活载
    包括雪荷载、风荷载、移动设备荷载、作物荷载、竖向集中荷载[7-8]。本温室的基本风载: 0. 50 kN/m2；基本雪载：0.30 kN/m2；活载：0.30 kN/m2。
3.3　计算结果
3.3.1　恒载与雪载的结合　最大应力σmax=188.0 N/mm2，位于拱杆上。
3.3.2　恒载与横向风载的组合　风荷载作用于开窗一侧时，最大应力σmax=190. 7 N/mm2，位于主幕线梁上。风荷载作用于不开窗一侧时，最大应力σmax=191.9 N/mm2，位于主幕线梁上。
3.3.3　恒载、雪载与横向风载的组合　风荷载作用于开窗一侧时，最大应力σmax=192.1 N/mm2，位于拱顶上。风荷载作用于不开窗一侧时，最大应力σmax=193. 3 N/mm2，位于拱顶上。
3. 3. 4　恒载纵向风载的组合　最大应力σmax=192.3 N/mm2，位于主幕线梁上。
3.3.5　恒载、雪载与纵向风载的组合　最大应力σmax=194.6 N/mm2，位于拱脚处。
4　本连栋温室特点
4.1　造价相对低廉
    比国外大型连栋温室和国内其他同类温室造价低很多。采用热镀锌轻钢结构，骨架轻，防腐性能好，寿命长。跨度大，无支柱，重量轻，安装使用方便，适宜机械化作业。
4.2　抗暴风雪能力强
    连栋温室四周和顶部用单膜覆盖，透光性能好。顶部采用尖顶结构，可有效地防止顶部积水，并最大限度地解决温室内部漏水问题。据实际使用情况，该大棚能有效抵御10级风和雪压0.30 kN/m2的大雪危害，最大排雨量140mm/h。
4.3　保温节能效果显著，大幅度降低了连栋温室的使用成本
    本连栋温室的保温节能效果可以完全与同类引进的国际先进温室相媲美，使用成本相对较低，温室四周设有手动卷帘通风系统，顶部设有卷帘通风系统，充分利用自然通风。在夏季通过侧通风降温、顶通风降温、风机降温和外遮阳系统的配合，可使温室内温度保持在作物适宜生长的条件下，进行夏季高附加值蔬菜、花卉的抗热避雨栽培。在冬季白天能最大限度利用光能，夜间用内遮阳保温系统和暖风机加热系统进行室内保温，可以生产各种高品质果蔬。经测试，该连栋温室具有良好的保温和节能效果。冬季其他温室因气候寒冷而无法满足育苗的条件下，本连栋温室可为周边相关单位和菜农提供各种长势良好的蔬菜、花卉和草莓幼苗。连栋温室内可周年进行蔬菜育苗、精细蔬菜、高品质蔬菜和花卉等高附加值作物的生产。




                                                      FL8型现代化连栋温室


1  温室  温室是为一些生物(植物、动物)生长创造出模拟和优化自然环境，特别是充分利用太阳的光、热条件的建筑设施。习惯上称连栋塑膜大棚。从工程技术上它包括温室骨架与覆盖材料等设施与外界环境隔离，温室内有光、温、湿、气、水、营养等环境条件与调节控制的设备，以及某些土壤耕作、施肥、植保等生产作业机具。
2  连栋温室  连栋式塑膜覆盖温室是由构架相同的若干单栋温室组装而成。它和单栋温室比较，具有较多优点：
2.1  土地利用率高，无单栋温室中间间隔，连片使用，一般比单栋土地利用率提高40%以上。并且由于环境条件优越，可以发展立体种植，充分利用空间，更成倍地增加了土地效益。
2.2  空间较高大宽阔，便于机械化作业，农艺条件优势，劳动生产率大大提高。
2.3  光照条件好，如在北京地区其采光时间每天要多2小时，室内阴影少。
2.4  热利用效率较高，室温分布均匀，变化平缓，局部地温温差小。侧墙少，保温效果较好。
2.5  抗风和抗逆能力增强。
2.6  便于工厂化生产，可以不断地播种，连续地收获，一年四季都可以有优质产品满足市场。成为绿色工厂。可大量生产反季节、无公害的名、优、特种食品，而且可根据不同要求，设置催芽、育苗、栽培、产品包装储运等车间，进行生产流水作业。它的不足之处主要是一次性建设设施投资高，运行成本高(水电、燃料费高)，导致产值较低，效益较差，所以，温室要从设计、经营、管理、品种、包装储运等方面下功夫提高效益。
3  FL8型连栋温室  FL8型连栋温室是在吸收国内外连栋温室的优点的基础上设计、研制、开发出的，它包括三个体系12个以上技术项目。
3.1  FL8型连栋温室技术体系
              
    隔离保护体系：1.骨架结构
                                2.覆盖塑膜
              
    环境调控体系：3.自然通风(天窗、侧窗)
                                4.遮阳保温幕
                                5.风机
                                6.湿帘
                                7.供暖
                                8.顶喷淋
                                9.自控、监测
              
    种植育场体系：10.灌溉
                                11.施肥
                                12.生长架
其它：土壤消毒、无土栽培、立体种植、培养接种、太阳能、蓄放热交换提高地温、名特优品种信息、有机肥库、机械化作业等。
3.2  12个技术项目的内容与特色
3.2.1  骨架结构
  包括的细目名称：基础墩、顶拱架、副拱管、立柱、横梁、天沟、抗风缆索、推拉门(2扇)、缓冲间、天窗、侧窗、幕墙、卡梢、卡簧、卡具、支撑、加强杆等。
结构特点：
3.2.1.1  采用尖顶拱架设计(主要学习以色列和美国温室的优点)，立柱用C型钢，使安装简便，用材减少(每m2小于7kg)。尖形拱有利顶膜内层凝结水聚滴成流滑人天沟槽内，避免水滴滴在作物上影响生长；也可不用价格较贵的无滴膜(据测定无滴膜多数只在6个月～12个月内有效，国产无滴膜的有效期一般只3个月～6个月)。
3.2.1.2  经优化设计跨宽为8m，立柱高2.8m，柱间为3m，拱间为1.5m，中间再加一道压膜线，使室内较空旷，便于操作机耕；顶空较明亮，便于透光通风。
3.2.1.3  骨架结构所用钢材为型钢，并经热浸镀锌处理，使受力条件优化，安装方便，节约材料，使用寿命可达15年以上，抗风压约34kg/m2，抗雪载约22kg/m2。
3.2.2覆盖塑膜
  包括的细目名称：以色列U.V.A三层叠合PE膜、压膜线等。
  技术特色：以色列U.V.A三层叠合高强度聚乙烯膜，外层吸收紫外线，透光，抗尘；中层有良好的热效应；内层经湿润剂处理能使凝结水滴变成水膜(无滴)。厚度0.2mm，密度约0.94g/cm3，总透光率90%，保3年以上使用不坏。
3.2.3自然通风(天窗、侧窗)
  包括的细目名称：天窗、侧窗、尼龙防虫网、卷膜杆、日本卷膜器。
  技术特色：利用骨架加纵向卡槽制成窗孔，每单栋天窗在背风面。窗孔内装36目尼龙防虫网，（最小的虫子也无法进人)，外有卷膜杆卷动塑膜覆盖。卷膜器装在卷膜杆的北墙一侧。采用日本手动卷膜器。
3.2.4遮阳保温幕
  包括的细目名称：幕帘、电动拉幕机一套、传动杆、托线等。
技术特点：幕为RX41型美国技术生产的四条铝箔加一条透明膜的幕帘，与对照室温比，夏天室温低3℃~5℃，冬天提高室温3℃~5℃，遮荫率为80%，能渗水、不滴水、抗紫外线、抗虫、抗农药，使用年限3年以上，节能50%以上。
3.2.5～6风机、湿帘(强制通风降温)
  包括的细目名称：风机、湿帘、控制(自控、手控、联控)、泵、管路等。
  技术特色：手控启动风机主要用于晚春、早秋季节降温。湿帘、风机联动控制降温主要用于盛夏季节。自控采用意大利自动温控器，当室内温度超过某一高温(可调)时，温控器自动接通风机，并联动水泵给湿帘供水，使室内凉爽湿润。
风机为轴流式节能风机，采用直径为1.4m的扭面挠曲扇叶，风量达6万m3/h，耗电少，噪音低，气流分布均匀，运行平稳。湿帘采用特种高分子材料与木浆纤维分子间双重空间交联并胶结形成蜂窝状帘，水泵循环水过流形成“水帘洞”。风机、湿帘在温室南北墙相对而立，风机启动抽风时，室内产生负压，迫使室外空气经“水帘洞”带着微细水雾进人温室，降温2℃~5℃。
3.2.7供暖
  包括的细目名称：方案一，用热水圆翼形散热器供暖，负贵设计热交换系统。方案二，热风炉供暖，包括炉体、风管、鼓风机、引风机等。
  技术特色：热水供暖设计保证室内供热均匀平衡、节能保温。热风炉采用4台6.98万J/S(6万大卡/h)的炉体，投资和燃煤均比水暖节约50%以上，热效率高达72%，添一煤可燃2h~4h，对煤要求不高，无噪音，不烤秧苗，可给温室除湿。
3.2.8顶喷淋
  包括的细目名称：水泵、管系、摇臂式喷头等。
  技术特色：采用灌概和湿帘系统供水管网，在温室顶的天沟上安装若干摇臂式喷头，达到盛夏季节喷水至屋顶膜上，可以降温，同时也可洗去膜上灰尘。
3.2.9  自控、监测(根据用户需要的设备)
  包括的细目名称：风机、湿帘启动、联动自控，灌溉自控及以微机为核心的数据采集与自动控制、监测系统。
  技术特色：风机、湿帘启动、联动自控见上述3.2.5~6。灌溉自控主要是实现时间程序控制，控制器和电磁阀结合可以编轮灌组，按组按时顺序灌溉，按预置时间实现开启等。花钱不多，方便适用。
3.2.10  灌溉
  包括的细目名称：泵、管路、过滤器、滴灌带、控箱、电磁阀等。
  技术特色：根据国内外经验，温室内灌溉最优方式是滴灌带，我们采用的是美国雨鸟公司TPC压力补偿型滴灌带，抗堵性好，出水均匀，价格较低，使用期长。
3.2.11  施肥
  包括的细目名称：压力表、水肥混合泵等。
  技术特色：选用最先进的美国A系列水肥混合泵，加装在灌溉体系首部枢纽的管路上，此泵可以按施液肥的比例精确设置，不受水流影响，使用很方便。流量范围大0.9L/min~113L /min(6.8m3/h)，适用工作压力0.34kg/cm2~6.8kg/cm2。泵体用防腐蚀材料制成，经久耐用。
3.2.12  生长架
  包括的细目名称：铅丝、张紧器、吊卡、支持夹等。
  技术特色：便于作物悬吊生长，可承受的栽培荷载为25kg/m2。
3.3  投资概算
  以上12大系统(除第7项外)及施工、调试、运输、税收等总费用概算为198元/m2~290元/m2，根据用户需要的设备内容可增减投资。
                                                                            中国农业大学北京飞农技术研究所    许一飞

雪照

这种设施农业靠个人的力量恐怕不行？
个人的力量有限又保护了土地的原生态~

新叶

有无图片？

晓风无痕

布武

雪照 发表于 2012-12-29 13:27
这种设施农业靠个人的力量恐怕不行？
个人的力量有限又保护了土地的原生态~

是的 。

布武

新叶 发表于 2012-12-29 13:32
有无图片？

没有呢

雪照

见窗外下雪了，苏州今冬的第一场雪~
若是大面积的设施农业，阻挡了土地接受天然雨水的滋养，而且土地也有可能大面积变为毒土~
那子孙后代的资源就没有保障了:-(

长乐无极

杨春春