一种后屋面演变为后墙的日光温室结构_周长吉.pdf

设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 16 17 设施装备工程 Agricultural Equipment 数小 较小的厚度即可达到较高的保温要求 保温板材的厚度一 般为 10 cm 严寒地区不超过 20 cm 因此 温室的采光 保 温和结构轻简化水平都得到了大大提升 在一些冬季气温较高的地区的温室 如青岛 烟台 唐山 和高寒地区只进行越夏生产的温室 对后屋面的极端简化措施是 完全取消后屋面 图 1c 在最新的完全组装结构日光温室中 后屋面的功能也在逐步弱化 或采用短后屋面 或完全取消后屋 面 使温室结构进一步向轻简化 标准化方向发展 2020年7月在做河北省石家庄市无极县七汲镇设施蔬菜产 业发展规划的现场考察中 笔者发现了一种另类形式的无后屋面 日光温室 这种温室的部分后墙仍采用传统的机打土墙结构 保 留了传统土墙结构日光温室的保温蓄热性能 但同时又把现代工 业化保温板后屋面转移到了温室的后墙 形成了从外形上看无后 屋面 从后墙围护材料看为两段结构的一种新型日光温室结构 在此介绍给广大的读者 供大家研究和借鉴 1 温室结构的演变 后屋面的改进和变形首先表现为温室屋面结构的变化 传 统的无后屋面温室 温室前屋面骨架要么是直接搭设在后墙压 顶圈梁 或梁垫 上 要么与后墙立柱连为一体 完全取消了 温室的后屋面骨架 但七汲镇的温室则保留了温室后屋面骨架 与传统的有后屋面温室相比 只是将倾斜或圆弧形的后屋面骨 架改变成了直立的后屋面骨架 图2a 而且为了增强温室结 构的承载能力 有的温室还在原来倾斜后屋面骨架的位置增设 了斜支撑 图2b 这种设计对抵抗屋脊位置卷帘机和保温被 的荷载具有非常积极的作用 一种后屋面演变为后墙的日光温室结构 迄今为止 对日光温室后屋面的功能和做法 无论是学术 研究还是工程实践都没有给出明确的定论 因此在日光温室的建 设中包括后屋面的几何尺寸 投影宽度 后坡仰角 热工参数 低限热阻 蓄热性能 建筑做法 建筑材料 建筑构造 等 各地做法都千差万别 早期的日光温室研究中 后屋面是重要的保温结构 尤其 在一些高寒地区 不仅要求后屋面的投影宽度大 2 0 m 以上 图1a 而且要求后屋面要厚重 保温 这种做法确实增强了温 室的保温性能 但同时也带来了后屋面在春夏季节对温室后墙及后 部种植作物的遮光 此外 厚重的后屋面也对温室结构的强度提出 了更高的要求 在后屋面下增设立柱即成了常规的做法和需求 这 又无形中提高了温室的建设成本 也给室内种植和操作带来不便 山东寿光下挖式机打土墙结构日光温室率先对后屋面进行 了革命 主要表现在 一是将后屋面投影宽度减小到1 0 m以 内 图1b 最短的后屋面投影宽度不到0 5 m 二是对后屋 面的保温要求进行了大幅度削减 常规的做法是在针刺保温被外 直接覆土 这种做法不仅大大降低了温室后屋面对结构的荷载 而且温室后墙可以全季节无死角接受阳光 不仅不影响温室内作 物的采光 而且由于增加了温室后墙的光照时间和采光面积 使 温室后墙的储热能力大大增强 由此也弥补了由于后屋面保温性 能减弱而造成温室整体保温性能下降的损失 随着近年来日光温室建设工业化水平的不断提高 传统的 多层松散保温材料后屋面也逐步被标准化的工业化保温板材所替 代 如早期的苦菱土板 现今的聚苯板 彩钢板等 这种材料的 更替大大降低了温室后屋面的自重 而且由于材料自身的导热系 周长吉 农业农村部规划设计研究院 北京 100083 a 传统的长后屋面温室 b 寿光短后屋面温室 c 无后屋面温室 图1 日光温室后屋面投影宽度的变迁 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 16 17 农业工程技术 设施农业 由于将倾斜后屋面变为了直立后屋面 事实上 也就相当于取 消了温室后屋面而提高了温室的墙体高度或者说将温室的屋脊脊位 后移到了温室后墙 这种改变 从温室的整体保温性来看 与相同 结构有后屋面温室相差无几 但将后屋面从倾斜改变为直立后 一 是温室后屋面的防水问题得到了彻底解决 二是温室后墙可以全天 候接受太阳辐射 从另一个角度分析 将温室后屋面从倾斜改变为 直立后 一是温室脊位后移将加大前后温室栋与栋之间的间距 不 利于提高土地的集约利用 二是前屋面骨架和后墙骨架呈锐角连接 在转折点容易形成应力集中 非常不利于结构的内力传力 由此采 用图2b的加强措施也是不得已而为之 综上可见 这种结构的改 良还是利弊共存 总体而言 似乎还是弊更多于利 将后屋面彻底改良的另一种方法是取消后墙承重 将上述改良 后屋面骨架直接作为后墙立柱从屋脊直通到后墙基础 图 2c 这 种改良不仅彻底摒弃了传统日光温室墙 后墙 梁 屋面梁 即屋面骨架 承重体系 而改为了柱 梁承重体系 墙体不再 行使承重功能后 其基本功能将转化为围护 保温和储热 由此 温室的后墙将由大面积土墙改变为大面积保温围护 图3a b 对于机打土墙结构日光温室而言 由于大幅度减少了后墙土方 由此温室的挖土方以及温室的地面下挖深度也相应显著减小 虽 然没有完全摒弃挖土方的建设思想 但由于后墙土方量减少 可 以采用下挖两栋日光温室之间空地的方法来补充后墙建设的土方 需要 只要做好场区的排水 基本可以保证不破坏温室内种植地 面的土层 从而在一定程度上保护了耕地 更完全保护了温室内 的土壤耕作层 温室地面不下沉也不会造成室外积水倒灌 温室 内湿度过大等问题 应该说这种改良还是利更大于弊 将高土墙改为矮土墙在温室结构上的另一种改进方法是将 土墙内置在保温墙内 图 4 这种做法是在后墙设置一立一斜 一组墙柱 低矮土墙内置在两根柱的中下部 图4a 在立柱 的两侧分别展挂保温板或保温被 图4b 形成既保温又储热的 温室墙体 需要强调的是 这种改进由于增加了一道斜立外墙 立柱 与温室屋面拱架形成了钝角连接 由此也有效减轻了柱 梁连接处的应力集中 更有利于温室结构承载能力的提高 在温 室结构承载能力要求不高 如温室跨度较小或风雪荷载较小的地 区建设温室 时 甚至还可以省去墙体内侧直立柱 从而大幅降 低温室结构的建设成本 2 室内立柱的设置 除了屋面和墙体结构的改变外 考察中还发现室内立柱的设 置很不规范 第一种做法是将立柱插入墙体基部 图 5a 这种 做法 立柱的设置不影响室内作业 便于机械化作业和室内种植 安排 但从结构的合理性来讲 由于立柱在屋面拱架上与后墙立 柱之间距离过小 二者分担屋面拱架内力的位置相对集中 对骨 架整体结构的强度提升有限 第二种做法是将立柱设置在后走道 的外沿 图 5b 这种做法 立柱设置也基本不影响室内的种植 a 高土墙 b 矮土墙 图3 温室后墙的演变 a 直立后屋面 b 附加斜支撑 c 与后墙立柱连为一体 图2 屋面骨架的演变 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 18 19 设施装备工程 Agricultural Equipment 而且立柱倾斜 柱顶设置在屋脊通风口的下沿 不仅有利于屋面 通风口的设置 而且也更能分散屋面拱架的支点 有利于提高温 室结构的整体承载能力 是一种比较好的立柱设置方案 第三种 做法是在前两种做法的基础上 采用临时立柱的方法在温室中部 设置立柱 图 5c 合理的屋面拱架设计原则上不推荐采用这种 方案 但如果遇到偶遇荷载 如极端降雪 极端暴雨等 作为 临时支撑 保全结构 保证安全生产也不失为一种有效的应急措施 3 改进直立后墙的建筑构造 将传统的倾斜后屋面板改为直立后墙板后 两段墙体连接的 构造处理是这种结构有别于传统日光温室的一个重要特点 由于 直立后墙板主要起防水和保温作用 无承重功能 所以 在构造 处理上用塑料薄膜将直立后墙板全部包裹 并将包裹直立后墙板 的塑料薄膜进一步延伸到下部土墙 使直立后墙板与土墙外表面 形成统一的防水面 图6a 可有效解决两段墙体衔接处的水 密性问题 同时用塑料薄膜覆盖下部土墙也可永久保护土墙不受 雨水侵蚀 为了保证土墙面塑料薄膜的牢固固定 设计者在后墙 面外侧间隔一定距离设置塑料薄膜压板 从而可保证在大风天气 塑料薄膜不被风吹起 后墙上部保温板与温室骨架的固定采用了 琴弦结构 屋面 固定塑料薄膜的办法 即在保温板的外侧敷设一根压条 将压条 与温室骨架用钢丝连接即可将保温板牢固固定在温室骨架上 为了进一步增强后墙上部围护部位的保温性能 在铺设保温 被时 有意将保温被后延 在完全覆盖后墙上部保温板后用沿温 室长度方向通长的压条固定 图6b 其中固定压条可采用地 锚钉 上端固定压条后 下端打入土墙 由此 温室墙体的保温 和防水都得到了良好的保证 引用信息 周长吉 一种后屋面演变为后墙的日光温室结构 J 农业工程技 术 2023 43 6 16 18 a 墙体结构 a 塑料薄膜包裹保温板和土墙 b 墙体保温 图4 低矮土墙内嵌在保温墙内的做法 b 保温被覆盖保温板 图6 后墙材料的保护 a 单立柱插入墙基 b 单立柱设在走道边 c 多立柱 图5 室内立柱