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连栋塑料温室雪荷载取值的分析

时间:2019-12-21 18:49:10  来源:  作者:  浏览量: 1
简介:  农机化研究连栋塑料温室雪荷载取值的分析孙德发,苗香雯,崔绍荣(浙江大学农业生物环境工程研究所,浙江杭州310029根据国内外温室设计及工业与民用建筑设计规范,以华东型连栋塑

 农机化研究连栋塑料温室雪荷载取值的分析孙德发,苗香雯,崔绍荣(浙江大学农业生物环境工程研究所,浙江杭州310029根据国内外温室设计及工业与民用建筑设计规范,以华东型连栋塑料温室为例,对在相同的基本雪压作用下,采用不同的设计标准,拱杆承受雪荷载的能力进行了对比分析;同时结合工程实践,提出了温室结构设计中的注意事项。

  连栋塑料温室;雪荷载;承载力雪荷载就是作用在温室屋面上的雪压。在温室结构设计中,雪荷载作为活荷载中一种特殊作用形式,对温室结构产生影响。与其它荷载不同,雪荷载的数值除受温室建设地点的自然条件影响外,还受到温室使用功能、维护结构的热工特性及荷载组合方式等因素影响。与单栋温室比较,连栋塑料温室积雪分布不均匀,因此在温室设计时,必须充分重视雪荷载作用。1998年,建于杭州下沙华农现代化农业示范园区的、以色列A.V.I公司生产的10000m2连栋塑料温室(用钢量7.3kg/m2),全部被大雪压塌;建于杭州蔬菜所的、以色列AZRON公司生产的连栋塑料温室(用钢量13.lkg/m2),发生结构纵梁扭曲和变形,最后不得不捅破薄膜来保全主体结构;而建于该基地的12连栋华东型连栋塑料温室(用钢量6.7kg/m2),则完好无损。本文将结合华东型连栋塑料温室,对在相同的基本雪压作用下,采用不同的设计标准,拱杆承载能力的变化进行对比分析。

  1工程简介华东地区的气候特点是:冬春季低温、寡照和多雨雪;夏秋季高温、高湿及多台风、暴雨。为此,华东型连栋塑料温室拱顶采用粗拱杆、大拱距的结构形式及双圆弧拱顶曲线,选取优化的圆弧半径和曲率中心位置,从而使坡顶的坡度角加大,顶部积雪易于滑下,有利于提高拱杆的抗雪荷载能力。温室主体结构技术参数:跨度7m,肩高3m,顶高5m,柱距3m,拱距lm.立柱为80X60X2.5矩形钢管,拱杆为4*32X1.5镀锌圆管,天沟为1.5mm锌板压制,山墙及边侧横梁为60X30X10X2.75C型钢,山墙加强斜撑为40X1.8镀锌圆管,中间立柱斜撑为40X4角钢,卡槽为0.75潘锌板轧制,卡簧为¢2涂塑钢丝。温室内部配备设施有自然通风设备、遮阳及保温幕帘机构、防虫网装置、作物生长架和电器控制设备等。

  2结构计算采用有限元方法,以3连栋塑料温室为研究对象,取其标准计算单元,根据结构布置和实际受力情况,得出雪荷载作用下的计算模型,见所不。

  国家自然科学基金资助项目(59775046)孙德发(1969-),男,黑龙江木兰人,黑龙江八一农垦大学讲师,浙江大学农业生物环境工程研究所99级博士生,主要从事农业生产环境与能源的研究;苗香雯(193),女,山东济南人,浙江大学农业工程与食品科学学院教授、博士生导师,主要从事农业生物环境与能源工程的研究。

  农机化研究屋面积雪分布系数表1杆件最不利内力(N/mtrf)杆件内力中国建筑规范美国温室设计标准工况1作用下145.781.6工况2作用下176.7347.2按照美国温室制造业协会温室设计标准,对雪荷载进行验算根据实际情况,取重要性因子/=0.8;雪荷载暴露因子=0.7;热因子=1.。对于均匀分布雪荷载作用,连栋温室无论坡度大小,屋面积雪分布系数一律取1.0;对于非均匀分布雪荷载作用,其屋面积雪分布系数取线性分布,从屋脊的0. 5增至天沟处的3.0.屋面积雪分布系数详见所示。

  从上表可以看出,连栋塑料温室在工况1作用下,按中国建筑规范计算出的结果,较按美国温室设计标准计算出的结果要大,说明在此工况下,按中国建筑规范计算出的结果偏于安全;在工况2作用下,按美国温室设计标准计算出的结果,较按中国建筑规范计算出的结果要大,说明在此工况下,按美国温室设计标准计算出的结果偏于安全。

  这样一来,就出现了矛盾,究竟采用哪个标准较适宜呢,根据大量模拟分析和经验,对于不加温连栋塑料温室,由于天沟处积雪较多,雪荷载分布不均匀,一般情况下是工况2对结构杆件起控制作用。

  因此,按照美国温室设计标准计算较为适宜。

  按照中国工业与民用建筑标准,对雪荷载进行验算积雪分布系数按有关规定选用。由于本温室拱形屋面的矢跨比//z=0. 286>0.1,故应考虑均布和非均布积雪两种荷载。对多连栋拱形屋面,用屋脊与肩相连平面和水平面夹角a =29.7°作为坡屋面角度,从而定出=0.8.根据使用过程中可能出现的几种情况进行荷载组合,对于雪荷载作用来讲,本设计仅考虑以下两种基本工况(由于作物荷载是通过立柱直接传递的,因此不必考虑其对拱杆的影响):一是恒载乃十均布雪荷载二是恒载十非均布雪荷载3计算内容及比较分析在上述两种工况作用下,按不同设计标准计算出的拱顶杆件最不利内力,见表1所示。

  4结论在温室的设计中,要综合考虑光照、结构受力及加工安装等特点,要因地制宜,有所侧重。对于以薄壁型钢为主要承重构件的温室,必须注意等强度和等稳定设计,这是结构优化设计的基础。对于不加温或间断加温的连栋塑料温室,可按照美国温室设计标准进行设计计算。因为美国温室设计标准对此考虑得比较全面和周到,偏于安全。现阶段,在我国温室设计标准尚未正式出台的情况下,采用这种方式是合理的。

  中国工业与民用建筑标准组。现行建筑结构规范大全(1)。北京:中国建筑工业出版社,1994.78-85.美国温室制造业协会。温室设计标准。北京:中国农业出版社,1998.12-18.俞永华,崔绍荣。华东型连栋塑料温室结构设计。农业工程学报,1999,吴德让。农业建筑学。北京:中国农业出版社,1994.

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