抗風溫室的斜撐設置
無論是連棟溫室、日光溫室或是塑料大棚,其承力結構基本都是一種典型的排架結構在受到垂直于山墻分向力(主要來自風力)的作用下,獨立的排架結構本身沒有能力傳遞從縱向傳來的力,而要依靠縱向系桿和斜撐來將其傳遞到排架,再通過排架傳遞到基礎。縱向系桿是垂直于排架的傳力構件,一般通長布置,將所有的排架連為一體,但縱向系桿和排架骨架(拱桿)形成的四邊形結構,在縱向風力的作用下,如果連接節點發生松動,容易發生平行四邊形變形,可能會造成整個溫室結構的多米諾效應,因此,在排架結構中必須設置斜撐來保證結構不發生這種平行四邊形變形所以斜撐不僅是傳遞相鄰兩榀骨架(拱桿)間縱向力的承力構件,而且還是保證排架結構縱向穩定的主要構件,一般斜撐都是斷續布置,但在接近山墻的位置必須設置。
不論是縱向系桿,還是斜撐,在排架結構的結構設計中,基本都是按照經驗和構造要求設置,無法像承力排架構件一樣從理論上準確計算出必須設置的數量,以及它們的截面大小(當前采用三維建模三維計算的結構力學計算方法后,這個問題可得到一定程度的解決)。為此,在具體的結構設計中準確把握和設計合理有效的縱向系桿和斜撐,對保證結構的強度和穩定將至關重要。
不論是縱向系桿,還是斜撐,在排架結構的結構設計中,基本都是按照經驗和構造要求設置,無法像承力排架構件一樣從理論上準確計算出必須設置的數量,以及它們的截面大小(當前采用三維建模三維計算的結構力學計算方法后,這個問題可得到一定程度的解決)。為此,在具體的結構設計中準確把握和設計合理有效的縱向系桿和斜撐,對保證結構的強度和穩定將至關重要。
我國溫室結構設計規范尚在制定之中,在專門的設計規范頒布之前,溫室大棚結構設計大都參照工業廠房排架結構的設計方法。但由于溫室大棚透光覆蓋材料(玻璃、PC板和塑料薄膜)與工業廠房的屋蓋系統強度和剛度差異很大,全盤套用工業廠房的支撐設置方法對溫室大棚的結構安全性存在很大隱患。另外,在大型連棟溫室的設計中大多都注意到了柱間支撐,甚至屋面支撐的設置,但對日光溫室和塑料大棚,對屋面支撐的設置則考慮較少。設計規范的塑料大棚一般在靠近山墻的5~10個拱架(桿)內會設計1道斜撐,但設計不規范的塑料大棚甚至根本就不設置斜撐,而且不設斜支撐的塑料大棚還大量存在。
2013年筆者在臺灣走訪期間,看到不論是單棟的塑料大棚,還是連棟的塑料溫室,對拱架(桿)間的斜撐都給予了高度的重視,這可能與當地溫室大棚的抗臺風要求密切相關。這里將看到的各種斜撐設置方法介紹給大家,希望能引起大家對溫室大棚斜撐設置的重視,尤其對大風地區溫室大棚的結構設計,更應學習借鑒,以減少或避免溫室大棚在實際運行中的倒塌事故,保證溫室大棚的安全運行,為種植者提供安全可靠的溫室設施。
一般,排架結構的斜撐包括柱間支撐(多為剪刀撐)、屋面支撐和柱頂水平支撐。尖頂形坡屋面玻璃溫室和硬質板溫室,由于屋面、墻面、立柱有明確的分界,上述三種形式斜撐比較容易識別和設置,但圓拱屋面塑料溫室和塑料大棚,由于屋面和墻面分界不清(大多溫室大棚的立柱和屋面拱桿可能采用相同截面的同一根桿件),斜撐的設置與工業廠房排架結構將有區別;而且由于溫室大棚的立柱和屋面拱桿的截面尺寸均較小,實際應用中斜撐很少設計成相互交叉的剪刀撐,而大多采用如圖所示單根桿件斜交叉于排架立柱和屋面拱桿,且基本設置在靠近山墻的一端。
為加強溫室的縱向抗風能力,臺灣的溫室大棚靠近溫室山墻部位的斜撐從傳統的1道增加到了2道,而且斜撐從屋面一直連通到柱基,連接拱桿的范圍也達到了10個拱桿以上。除了在溫室的側墻和屋面上安裝斜支撐外,在溫室的室內立柱上也同樣安裝了雙道斜撐。對立柱式拱屋面連棟溫室,除了按照排架結構設計要求安裝柱間斜撐(剪刀撐)外,在溫室的拱屋面上也安裝了同墻面一樣的斜撐。
由于溫室大棚一般均較長,為了加強其整體穩定性,除了在溫室大棚的兩個山墻端設置斜撐外,在溫室大棚的中部適當位置還要再增設斜撐。關于中部斜撐設置的位置,在排架結構的工業廠房中有明確要求,溫室大棚設計可參照執行,一般每30m左右應設置1道斜撐,風力較大的地區(主要指臺風地區)可將斜撐設置的間距縮小到20m左右。