ch2-1溫室建筑與結(jié)構(gòu)

1、第二章 溫室建筑與結(jié)構(gòu),溫室建筑類型 溫室建筑尺寸 日光溫室的結(jié)構(gòu) 溫室平面布置,何為“溫室”&“溫室效應(yīng)”,溫室，即是以采光覆蓋材料作為全部或部分維護(hù)結(jié)構(gòu)材料，可供冬季或其他不適宜露地植物生長的季節(jié)栽培植物的建筑。 溫室效應(yīng)，即是以短波輻射為主的太陽輻射通過溫室采光材料進(jìn)入溫室后使室內(nèi)地溫和氣溫升高而轉(zhuǎn)化為長波輻射，長波輻射又被溫室覆蓋材料阻隔在室內(nèi)，從而形成室內(nèi)熱量的積聚，使室內(nèi)溫度提高，這一過程，稱之為“溫室效應(yīng)”。,空氣和地表吸收太陽輻射，地溫和氣溫升高，并形成長波輻射,部分長波輻射穿透采光材料散失到室外,大部分長波輻射被采光材料阻隔在室內(nèi)，形成熱量積聚,采光材料,溫室建筑的特點(diǎn),溫室

2、是具有鮮明使用功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性建筑。 溫室由基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)材料等形成相對(duì)密閉的溫室建筑主體，主要起到承載各種荷載、保溫、防雨雪等作用；溫室內(nèi)的配套設(shè)施進(jìn)一步調(diào)控溫、光、水、氣等環(huán)境因子，提高完善溫室的功能，形成完整的溫室設(shè)施。 溫室主體是建筑工程問題，而溫室配套設(shè)施是機(jī)械產(chǎn)品，因而可以說，溫室是一個(gè)建筑與機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合的綜合性設(shè)施。 鑒于溫室的功能性和綜合性特點(diǎn)，在溫室的設(shè)計(jì)和建造過程中，要特別重視溫室的整體性和配套性。,溫室主要性能指標(biāo),透光性 透光率，是指投進(jìn)溫室內(nèi)的光照量與室外光照量的百分比。受透光覆蓋材料、骨架陰影率、季節(jié)變化等影響。一般，玻璃溫室的透光率在60-70%，連棟塑料

3、溫室在50-60%，日光溫室可達(dá)70%以上。 保溫性 保溫比，是指熱阻較大的溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)覆蓋面積和土地面積之和與熱阻較小的溫室透光材料覆蓋面積之比。一般溫室保溫比均小于1.0，而日光溫室可能會(huì)大于1.0。 耐久性 影響耐久性因素：材料耐老化性能，溫室主體結(jié)構(gòu)承載能力，溫室運(yùn)行環(huán)境等。一般，鋼結(jié)構(gòu)溫室使用壽命在15年以上，高溫高濕環(huán)境下，須做表面防腐處理（熱浸鍍鋅150-200m以上）可保證15年壽命。,一、溫室的類型,塑料溫室,玻璃溫室,按覆蓋材料分,PVC板溫室,根據(jù)有無加溫設(shè)備,加溫溫室（散熱器）,加溫溫室（暖風(fēng)爐）,不加溫溫室（日光溫室）,土地利用率低,土地利用率低,按照使用功能 生產(chǎn)性

4、溫室：蔬菜栽培、花卉栽培、動(dòng)物養(yǎng)殖溫室 試驗(yàn)性（教育）溫室：人工氣候室、溫室實(shí)驗(yàn)室 商業(yè)性溫室：各種觀賞溫室、花卉、蔬菜活體商品零售、批發(fā)溫室等,按照建筑造型和布局 立面造型：?jiǎn)纹旅?、雙坡面 屋面性狀：圓拱型、坡屋面、折線型、鋸齒形、哥特式尖頂型、平屋面型等。 平面布局：?jiǎn)螚潯㈦p棟、連棟 按主體結(jié)構(gòu)材料：金屬結(jié)構(gòu)（鋼，鋁合金結(jié)構(gòu)等）、非金屬結(jié)構(gòu)（竹、混凝土、木、玻璃鋼結(jié)構(gòu)等）,雙屋面,單斜屋面,單棟溫室,連棟溫室,溫室建筑尺寸,目前，溫室建筑尺寸模數(shù)并不完全統(tǒng)一，通常采用100mm進(jìn)制。一般采用單元尺寸和總體尺寸描述。 單元尺寸 跨度： 開間 檐高 脊高 總體尺寸 長度 寬度 總高,溫室建筑尺

5、寸,總體尺寸 長度：溫室在整體尺寸較大方向的總長 寬度：溫室在整體尺寸較小放向的總長 總高：溫室柱底到溫室最高處之間的距離，最高出可以是溫室屋面的最高處，或溫室屋面外其他構(gòu)建（如外遮陽系統(tǒng)） 決定溫室的屏幕和空間規(guī)模，一般規(guī)模越大，室內(nèi)氣候穩(wěn)定性越好，單位造價(jià)越低，但總投資大，管理難。 溫室規(guī)模（從通風(fēng)角度） 自然通風(fēng)溫室：通風(fēng)方向尺寸宜小于40m，單體建筑面積宜在1000-3000m2； 機(jī)械通風(fēng)溫室：進(jìn)、排氣口間距離宜小于60m，單體建筑面積在3000-5000m2。,日光溫室由后墻、后屋面、前屋面和保溫覆蓋物四部分組成，其前屋面是白天采光，夜間用保溫被覆蓋，東、西、北三面為維護(hù)墻體。 具

6、有良好的采光屋面，能最大限度地透過陽光；保溫和蓄熱能力強(qiáng)，能最大限度地減少溫室散熱，溫室效應(yīng)強(qiáng)； 目前，是普通日光溫室、第一代節(jié)能型日光溫室、第二 代節(jié)能型日光溫室、第三代節(jié)能型日光溫室同時(shí)存在。 其中竹木結(jié)構(gòu)普通型日光溫室大約占65%；第一代鋼骨架節(jié)能型日光溫室大約占 20%，第二代節(jié)能型日光溫室大約占15 %；第三代節(jié)能型日光溫室大約占0.01%。,日光溫室,日光溫室的類型,根據(jù)溫室 前屋面的形狀,半拱形,一斜一立式,長后坡矮后墻日光溫室,短后坡高后墻日光溫室,無后墻日光溫室,長后坡無后墻日光溫室,傳統(tǒng)的一斜一立式日光溫室,初始的一斜一立式塑料日光溫室,改進(jìn)后的一斜一立日光溫室,1）半拱形

7、日光溫室 依據(jù)后坡長度分為： 長后坡溫室：長后坡，矮后墻，土地利用率低 短后坡溫室：短后坡，高后墻，加大采光面積，提高透光率和土地利用率 2）一斜一立式日光溫室 矮后墻，長后坡，跨度多位55.5m，但采光角度偏小，立柱多 改進(jìn)型一斜一立式日光溫室：,長后坡矮后墻日光溫室,這是一種早期的日光溫室，后墻較矮，只有1m左右，后坡面較長，可達(dá)2m以上，保溫效果較好，栽培面積少，現(xiàn)較少使用。 圖36 長后坡矮后墻日光溫室 (單位：m) 1防寒溝 2粘土層 3竹拱桿 4前柱 5橫梁 6吊柱 7腰柱 8中柱 9 草苫 10紙被 11柁12檁 13箔 14揚(yáng)腳泥 15碎草 16草 17整捆秫秸或稻草 18后柱

8、 19后墻 20防寒土,短后坡高后墻日光溫室,這種溫室跨度57m，后坡面長11.5m，后墻高1.51.7m左右，作業(yè)方便，光照充足。 短后坡高后墻日光溫室 （單位：m） 1防寒溝 2粘土層 3拱桿 4前柱 5橫梁 6吊柱 7腰柱 8中柱 9紙被 10草苫11柁12檁 13箔 14揚(yáng)腳泥 15細(xì)碎草 16粗碎草 17秫秸或整捆稻草 18后墻1 9防寒土,第一代節(jié)能型日光溫室（20世紀(jì)90年代初期）,瓦房店琴弦式日光溫室,鞍型日光溫室,溫室脊高2.83m，跨度約67m，采光、增溫和保溫性能都比第一代日光溫室有顯著提高,內(nèi)外溫差可達(dá)2025。,琴弦式日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖,琴弦式日光溫室,該溫室又稱一坡

9、一立式溫室 特點(diǎn)：前屋面為斜面，下部為小立窗，窗高為0.60.8m，立窗角度為70度，前屋面每隔3m設(shè)一鋼管衍架，縱向每隔0.4m拉1道8號(hào)鐵絲，兩端固定在山墻外基礎(chǔ)上，蓋膜后，膜上壓細(xì)竹竿與膜內(nèi)竹竿成對(duì)綁扎牢固。 這種溫室的后屋面短，土地利用率高，空間大，有利作物生長和人工作業(yè)，但其采光性能不如半拱圓形。,第二代節(jié)能型日光溫室 （20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)初期）,溫室脊高3.33.5m，跨度6.58m，在北緯42及其以南地區(qū)，正常年份冬季基本不加溫（連陰天和極冷天少量加溫）可越冬生產(chǎn)蔬菜的目標(biāo)。最冷日室內(nèi)外溫差達(dá)到3035，平均溫度比普通溫室高35，節(jié)能特別顯著。,遼沈型,遼沈II型,遼

10、沈III型,第二代日光溫室,遼沈型日光溫室 溫室結(jié)構(gòu)：跨度為7.5m，脊高3.5m，后屋面仰角30.5度，后墻高度2.5m，后坡水平投影長度1.5m，墻體內(nèi)外側(cè)為37cm磚墻，中間夾912cm厚聚苯板，后屋面也采用聚苯板等復(fù)合材料保溫，拱架采用鍍鋅鋼管，配套有卷簾機(jī)、卷膜器、地下熱交換設(shè)備。 溫室的性能：在北緯42以南地區(qū)，冬季基本不加溫可進(jìn)行育苗和生產(chǎn)喜溫蔬菜。,遼沈1型日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖,改進(jìn)冀優(yōu)型節(jié)能日光溫室,結(jié)構(gòu)：跨度為8m，脊高3.65m，后墻高度2.0m，墻體為37cm厚磚墻，內(nèi)填12cm厚珍珠巖，骨架為鋼筋衍架結(jié)構(gòu)。 性能：該溫室在華北地區(qū)的正常年份，溫室內(nèi)最低溫在10以上，土壤

11、10cm深處低溫可維持在11以上，基本滿足喜溫果菜類的冬季生產(chǎn)。,改進(jìn)冀優(yōu)2型節(jié)能日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖,第三代節(jié)能型日光溫室遼沈型日光溫室 （現(xiàn)在）,溫室脊高5.5m，跨度12m，大幅度增加了溫室空間，并首次設(shè)計(jì)制造了綴鋁箔夾心聚苯板空心墻體，提高了大型日光溫室的墻體保溫能力。,山東新型日光溫室建造技術(shù)規(guī)范,型號(hào) 脊高m 前跨m 后跨m 前屋面角0C 后墻高m 后屋面仰角0C SD-I 3.1-3.2 6.0 1.0 27.3-28.1 2.0-2.1 45 SD-II 3.3-3.4 6.8 1.2 25.9-26.6 2.1-2.2 45 SD-III 3.6-3.7 7.7 1.3 25.

12、1-25.7 2.3-2.4 45-47 SD-IV 3.8-4.0 8.6 1.4 23.8-24.9 2.4-2.5 45-47,山東型 日光溫室剖面圖,山東型 日光溫室剖面圖,山東型(壽光型)日光溫室剖面圖,西北型日光溫室,跨度78m，高度3.2-3.6m，前屋面角2836，長50-100m，墻體厚度：磚墻4455cm，土墻110140cm。其前屋面為圓拱型，前屋面骨架為鋼管或幾字型鋼材，墻體為磚墻加保溫板。 前屋面曲線形狀：前部為圓弧，上部為拋物線。 A型：熱浸鍍鋅鋼管組合拱架結(jié)構(gòu) B型：焊接輕鋼桁架結(jié)構(gòu) C型：焊接桁架琴弦式結(jié)構(gòu) D型：幾字型鋼結(jié)構(gòu) 西北型雙跨日光溫室,A型：熱浸鍍鋅

13、鋼管組合拱架結(jié)構(gòu),B型：焊接輕鋼桁架結(jié)構(gòu),C型：焊接桁架琴弦式結(jié)構(gòu),D型：幾字型鋼結(jié)構(gòu),西北型雙連跨日光溫室,日光溫室的結(jié)構(gòu),1 栽培床 2 后墻 3 后屋頂 4 前屋面 5 腰柱 6 腰柱 7 前柱 8 草苫 9 人行道 10 排水溝,主要結(jié)構(gòu)參數(shù) （一）五度：跨度、高度、角度、厚度、陰影長度 （二）四比：前后坡比、高跨比、保溫比、遮陽比 （三）三材：建筑材料、覆蓋材料、保溫材料, 溫室跨度 指從溫室北墻內(nèi)側(cè)到南底角間的距離。 目前條件下日光溫室的跨度以68米為宜，其中北緯42地區(qū)不應(yīng)超過7米。,溫室高度,指溫室屋脊到地面的高度。 6 米跨度的日光溫室，高度以2.83.0米為宜 7 米跨度的

14、日光溫室，高度以3.33.5米為宜 7 米以上跨度的日光溫室，高度應(yīng)是3.5米左右, 溫室前后屋面角度,前屋面角是指溫室前部塑料薄膜采光面與地平面的夾角。 北緯3243地區(qū)應(yīng)保證20.531.5的前屋面角。,65,40,25,主采光面 （圓拱形）,1 米,1 米,后屋面角 溫室后屋面與后墻水平線的夾角,應(yīng)大于當(dāng)?shù)囟林形鐣r(shí)刻太陽高度角58。在北緯3243地區(qū)，該角應(yīng)在3040,80100cm, 溫室墻體和后屋面的厚度,溫室墻體和后屋面的作用：,溫室墻體厚度,有夾心保溫層的石墻、磚墻厚度一般為50-60厘米。 內(nèi)墻為石頭或磚墻，外培防寒土的墻體一般應(yīng)為當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸仍偌?0厘米。,后屋面厚度,4

15、070厘米。, 后屋面水平投影長度,后屋面過長會(huì)造成春夏秋溫室北部地面陰影過長；還會(huì)減小前屋面采光面積，使白天升溫過慢。,后屋面越長，冬天晚間保溫越好。,1.01.4米,1前后坡比,前后坡比：指前坡和后坡垂直投影寬度的比例。 前坡和后坡的功能： 溫室的后坡由于有較厚的厚度，起到貯熱和保溫作用； 前坡面覆蓋透明覆蓋物，白天起著采光的作用，但夜間覆蓋較薄，散失熱量較多，它們的比例直接影響著采光和保溫效果。,比例大小,目前生產(chǎn)上主要有三種情況： 短后坡式，前后坡投影比例為7：1，如瓦房店式溫室 長后坡式，前后坡投影比為2：1，如永年式溫室 沒有后坡，除了后墻和山墻外，都是采光面。,適宜的前后坡比,現(xiàn)

16、建造的日光溫室大多用于冬季生產(chǎn)，為了保溫必須有后坡，而且后坡長一些能提高保溫效果。 后坡過長，前坡短，又影響白天的采光，且栽培面積小。 從保溫、采光、方便操作及擴(kuò)大栽培面積等方面考慮 前后坡投影比例以4.5：1左右為宜，即一個(gè)跨度為67m的溫室，前屋面投影占55.5m，后屋面投影占1.21.5m。,2高跨比,高跨比：指日光溫室的高度與跨度的比例 二者比例的大小就決定了屋面角的大小。 適宜高跨比的大?。阂_(dá)到合理的屋面角，高跨比以1：2.2為宜。 跨度為6m的溫室，高度應(yīng)達(dá)到2.6m以上；跨度為7m的溫室，高度應(yīng)為3m以上。,3保溫比,保溫比：指日光溫室內(nèi)的貯熱面積與放熱面積的比例。 在日光溫室

17、中，雖然各圍護(hù)組織都能向外散熱，但由于后墻和后坡較厚，不僅向外散熱，而且可以貯熱，所以在此不作為散熱面和貯熱面來考慮 溫室內(nèi)的貯熱面為溫室內(nèi)的地面，散熱面為前屋面，故保溫比就等于土地面積與前屋面面積之比。,日光溫室保溫比（R）=日光溫室內(nèi)土地面積（S）/日光溫室前屋面面積（W） 保溫比的大小決定了日光溫室保溫性能的大小，保溫比越大，保溫性能越高，所以要提高保溫比，就應(yīng)盡量擴(kuò)大土地面積，而減少前屋面的面積 但前屋面又起著采光的作用，還應(yīng)該保持在一定的水平上。 根據(jù)近年來日光溫室開發(fā)的實(shí)踐及保溫原理，以保溫比值等于1為宜，即土地面積與散熱面積相等較為合理，也就是跨度為7m的溫室，前屋面拱桿的長度以

18、7m為宜。,4遮陽比,指在建造多棟溫室或在高大建筑物北側(cè)建造時(shí)，前面的物體對(duì)建造溫室的遮陽影響。 為了不讓南面地物、地貌及前排溫室對(duì)建造溫室產(chǎn)生遮陽，應(yīng)確定適當(dāng)?shù)臒o陰影距離,（三）三材,墻體材料：東西山墻和后墻所用材料 建筑材料 屋架材料：整個(gè)溫室的骨架材料 后屋面材料：后屋面覆蓋所用材料 透明覆蓋材料：塑料薄膜 保溫材料：包括草苫、紙被等,溫室總平面布局,建設(shè)場(chǎng)地的選擇 1 氣候條件 氣溫: 加溫和降溫的消耗估算 光照: 照度和時(shí)數(shù)滿足要求 風(fēng): 風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)帶的分布 雪: 要避免大雪地區(qū)和地帶空氣質(zhì)量:了解大氣污染程度 2 地形與地質(zhì)條件：坡度不大于1%；避免局部軟弱帶導(dǎo)致不均勻沉降。 3 土壤條件： 對(duì)于自然土壤栽培的溫室，宜選擇土質(zhì)肥沃、地下水位較低、排水順利的土壤；對(duì)于無土