1、第二節第二節 園藝設施的結構設計園藝設施的結構設計2.2園藝設施的荷載園藝設施的荷載園藝設施的使用年限一般為園藝設施的使用年限一般為5-20年，整體結年，整體結構的完整性、安全性和合理性是反映設施優構的完整性、安全性和合理性是反映設施優劣的評價依據。劣的評價依據。園藝設施結構設計是決定其使用年限的重要園藝設施結構設計是決定其使用年限的重要依據。依據。荷載是園藝設施結構設計的基礎。荷載是園藝設施結構設計的基礎。一）園藝設施的荷載及其類型一）園藝設施的荷載及其類型1園藝設施的荷載園藝設施的荷載 作用于園藝設施上的所有外力。作用于園藝設施上的所有外力。2類型類型 按荷載性質分為恒載和活載；按荷載性質

2、分為恒載和活載； 按荷載方向分為垂直荷載和水平荷載；按荷載方向分為垂直荷載和水平荷載； 按荷載狀態分為均布荷載、集中荷載及局部荷按荷載狀態分為均布荷載、集中荷載及局部荷載。載。3組合組合 取對設施結構最不利、最大的荷載為設計荷載。取對設施結構最不利、最大的荷載為設計荷載。 荷載按其性質可分為恒載恒載和活載活載 恒載恒載是指作用在園藝設施永久性結構上的重量，包括墻體、屋架、透明覆蓋材料和所有固定設備重量。在恒載計算時應注意可能造成的計算誤差，把任何長期受結構支撐的荷載，均應算作恒載。美國溫室制造商協會出版的溫室設計標準中把任何作用于結構上超過30 d的活載都視為恒載計算。如作物吊重，花卉溫室內懸

3、掛的花盆、花籃等。 活載活載是指在園藝設施使用過程中產生的臨時荷載，包括風荷載、雪荷載、地震荷載和施工荷載，還應包括管理人員走動、操作時產生的作用力，如日光溫室拉蓋草苫時，管理人員需在后屋面上走動及拉放草苫，對前屋面的作用力。 荷載按其作用力方向不同可分為垂直荷載和水平荷載 作用于園藝設施結構垂直方向上的荷載稱為垂直荷載，如園藝設施的自重、雪荷載作物吊重等屬于垂直荷載。 作用于園藝設施結構水平方向上的荷載稱為水平荷載，如風荷載、地震荷載等屬于水平荷載。 荷載按其作用力的狀態又可分為分布荷載、集中荷載 力的作用均等分布在園藝設施結構上的荷載稱為均布荷載；如溫室屋面活載和風雪荷載 荷載組合就是對設

4、施結構、基礎和構件產生最不利影響的組合荷載 計算荷載時先計算恒載，恒載除自重外，有作物和吊車荷載時也要計算在內。恒載再和風、雪、地震時的荷載分別進行組合，取其中對結構最不利、最大的荷載為設計荷載。因為園藝設施結構較矮小，一般不考慮地震荷載。恒載恒載：作用于園藝設施永久結構上的重量?；钶d活載：指在園藝設施使用過程中產生的臨時荷載，包括風荷載、雪荷載、地震荷載和施工荷載，還應包括管理人員走動、操作時產生的作用力。雪荷載雪荷載（雪壓）：堆積在屋面上雪的重量風荷載風荷載（風壓）：風吹到園藝設施上產生的一種壓力。長春的基本風壓為40kg/m2（二）作用在園藝設施上的主要荷載（二）作用在園藝設施上的主要荷

5、載恒載、作物荷載、雪荷載、風荷載構 成 部 分材 料荷載（N/m2）備 注構架木質鋼鐵鋁合金100+0.4L 100+0.4L50+0.1LL:跨度（m），適于排架、梁、椽子等。是水平投影面的值覆蓋物塑料薄膜塑料板玻璃每1mm厚14每1mm厚15每1mm厚25估計面積的值溫室的構架、覆蓋物的單位重量（安全標準）作物荷載（15kg/m2） 有一水平拉力單位長度的懸架線上的荷重q=15WW是懸架線的間隔（m）。那么，根據這個荷重可以計算張力、水平力等。L16d18dqLT222 H為水平力 T為水平線的固定處產生張力 N為壓縮力（N）q為作物荷重（N/m）L為跨度（m）d為水平線垂下的距離（m）8

6、dqLH22qLN 雪荷載（雪壓）：堆積在屋面上雪的重量我國主要城市積雪、雪壓、風壓表序號城市名稱最大積雪深度（cm）雪壓（N/m2）風壓（N/m2）1哈爾濱414504002長 春183505003沈 陽204004504北 京243003505天 津162503506石家莊142003007太 原162003008鄭 州202003009濟 南1520040010南 京5145025011合 肥45500300我國主要城市積雪、雪壓、風壓表序號城市名稱最大積雪深度（cm）雪壓（N/m2）風壓（N/m2）12呼和浩特3030050013西 安2220035014銀 川1710050015蘭

7、州315030016烏魯木齊4860060017西 寧1825035018拉 薩415035019長 沙835035020武 漢3240025021上 海8200450建筑規范規定的基本雪壓(S0)，是以一般空曠平坦地面上的30年一遇最大積雪深度為標準的。在我國積雪深度除天山山脈以北外，一般不足50 cm，單位體積重量系數根據各地的經驗，K值一般取0809。其次，積雪的程度與屋面的坡度和形狀有關。 屋面水平投影面上的雪載（N/m2）按下式計算： S=CSv Sv基本雪壓（N/m2）， C屋面積雪分布系數由于溫室表面較少積雪，所以S=K1CSv 式中：K1暫時折減系數（取0.80.9） 計算例1

8、：北京地區有高3 m、跨度8 m的大棚，求其雪荷載。 解：查表55北京地區S0300(Pa)； 高跨比fl3813，查表56 fl=13時，C=04，K08，代入(54)式。 S080430096(Pa)計算題 計算例1：哈爾濱地區有高6m、跨度10 m的大棚，求其雪荷載。（K取0.8） 計算例2：蘭州地區有高屋面角度小于25度的大棚，求其雪荷載。（ K取0.8 ） 計算例3：太原地區有高2m、跨度10 m的大棚，求其雪荷載。（ K取0.8 ）屋面積雪分布系數Caa名 稱屋面形式及分布系數C 1坡屋面 ac251.0300.8350.6400.4450.2500屋面積雪分布系數Ca名 稱屋面形

9、式及分布系數C2拱形屋面f/Lc181.0160.8130.4中間值按插入法計算 3雙跨雙坡屋面（雙跨拱形屋面）雙跨雙坡：25時，按（a） 圖采用 25時，按（b）圖采用其中c坡屋面采用基本風壓W0是按一般空曠，平坦的地面，離地10m的高處統計得到的30年一遇10分鐘平均最大風速V（米/秒）為標準確定的，一般情況下不得小于250N/米2實際上作用在保護地建筑表面上的風荷載W（N/米2 ）應按下式計算：W=K1K2W0式中：K風載體型系數。風載體型系數即風吹到建筑物表面所引起的壓力效果載體型系數即風吹到建筑物表面所引起的壓力效果與原始風速算得的理論風壓的比值，與原始風速算得的理論風壓的比值，K值

10、的大小與建筑物的形狀有關，且不同位置其數值也不同，保護地建筑物的幾種形式的風載體型系數。風荷載風荷載 序號名稱建筑體型及體型系數K1封閉式雙坡屋面K15-0.630060+0.8中間值按插入法計算2封閉式落地拱形屋面f/LK0.1+0.10.2+0.20.5+0.6中間值按插入法計算風載體型系數Kaaa 序號名稱建筑體型及體型系數K3封閉式拱形屋面f/LK0.1-0.80.200.5+0.6中間值按插入法計算4封閉式單坡屋面迎風坡面的K按序號1選用風載體型系數K 風載體型系數K序號名稱建筑體型及體型系數K5封閉式雙跨雙坡屋面迎風坡面的K按序號1選用6封閉式拱形屋面迎風坡面的K按序號3選用K1暫

11、時折減系數，在0.80.9間取值 K2風壓高度變化系數風壓隨高度不同而變化。我國是以10米高度的風壓為標準，取K2=1。K2取值一般按下表規定選用。 風壓高度變化系數離地面高度（m）hK2（陸地）20.5250.78101.00注：高度在中間值者按插入法計算 另外地震力=0.2（固定荷量+作物荷重+吊車荷重）。 實際中往往是荷載的組合計算。計算例1：某地二連棟屋脊形雙屋面溫室，屋面平均高度為2.5 m、屋面坡度為25，求其作用于溫室上的風荷載。當地的基本風壓為40 kgm2。解1：求風荷載高度變化系數K22 m時，K2052，5 m時K2078，用插入法求25 m處的風載：插入點數值的計算方法

12、插入點數值的計算方法,已知已知A點的值是點的值是x，C點的值是點的值是y,那么那么A點與點與C點之間的某一個點之間的某一個點點B的值的值就是就是=(y-x)*(b-a)/(c-a)+x解2：求迎風屋面的風載體形系數K， 因屋面坡度a為25，a15時，K=06，a30時，K0，用插入法求出：NoImage插入點數值的計算方法插入點數值的計算方法,已知已知A點的值是點的值是x，C點的值是點的值是y,那么那么A點與點與C點之間的某一個點之間的某一個點點B的值的值就是就是=(y-x)*(b-a)/(c-a)+x 解3：求各面的風荷栽 因溫室較小，K1為08，按公式(55)求風壓。迎風墻面W=08080

13、5240=133(kgm。)。 同樣計算背風墻面為666(吸力)；迎風屋面+358(壓力)，背風屋面896(吸力)，其他二屋面為717(吸力)。 地震力與施工荷載：地震力因小型單棟溫室和大棚自重小，與風載相比小得多，設計時可以不考慮。 施工荷載對檁條、椽子等應考慮跨中集中力，并與風雪荷載相比較，但不與風雪荷載同時考慮，取大者。計算例2：某地封閉式單坡屋面溫室，屋面平均高度為3 m，屋面坡度為25，求其作用于溫室上的風荷載。當地的基本風壓為40 kgm2。計算例3：某地封閉式拱型屋面溫室，fL為0.3，屋面平均高度為7 m，屋面坡度為25，求其作用于溫室上的風荷載。當地的基本風壓為40 kgm2

14、。2.2.2 園藝設施結構設計的力學知園藝設施結構設計的力學知識識1.結構形式 1）.鋼架結構剛度大，內力分布均勻，剛節點能承受和傳遞彎矩，可削減彎矩峰值桿數少，適用于大跨度的溫室和大棚?？臻g大，遮光少，便于安裝管理設備，且制作方便，被廣泛應用。常用材料和構件重量 名 稱 重量（N/m3） 備 注 普通木板條、椽檁木料 5000 重量隨含水率而不同 楊 木 40005000 重量隨含水率而不同 鋼 鐵 78500 鋁 27000 鋁合金 28000 粘土、壤土 13000 干燥 16000 普通 18000 飽水 砂 17000 干燥 20000 飽水 23000 無筋 混凝土 24000 鋼

15、筋 普通玻璃 25600 聚氯乙烯（管） 1350016000 稻草 1200 麥秸泥灰頂 16000 2）.桁架結構桁架結構由于型鋼用料少，造價低，但加工復雜，荷載作用在節點時，各桿只有軸力，截面上的應力分布均勻。平行弦桁架，多用于梁等構件，內力分布不均勻，弦桿的內力中間最大；三角形桁架，多用于跨度小的溫室，弦桿內力分布不均勻，弦桿內力支座處最大；拱形桁架，多用于跨度大的大棚，弦桿的內力分布均勻，受力狀況好。3）.拱架結構拱架結構 由于扣膜方便、大棚多用此結構。它的特點是豎向荷載作用下有水平反力，也叫推力。由于有推力，彎矩小而軸力大，截面上的應力分布均勻，推力與拱高成反比，拱越低推力越大。2

16、.建材的形狀與配置建材的形狀與配置 構件的遮蔭是透光率的2530 96。遮蔭與桿件的粗細、形狀和配置方法有關。例如，有一截面為矩形的桿件(橫斷面)，長邊為短邊的兩倍，當把長邊豎立時，從材料力學來說，抗彎強度要比橫放的大2倍，但從陰影來看影幅主要受高度的影響?？箯潖姸扰c透光是矛盾的，為了提高屋頂的抗彎強度往往檁、柁采用工字鋼，甚至采用高而窄的工字鋼，因此遮光更嚴重。另外，遮光與桿件的配置方向也有關，東西長的水平桿件是“死陰影”，影響面大，東西長的傾斜桿件影響減小。建造時一定要考慮建材的選用和配置。從光照條件看，圓管截面的比矩形截面好，應使用鋼管和質量高的薄壁鋼管。3.結構受力分析結構受力分析 設

17、施結構設計，要求結實耐用，用材經濟。因此，要求荷載內力的路線距離最短、路線最簡單、最合適。特別要求結構材料的全斷面盡量都是有效作用力。2)構件的基本受力特性 拉伸與壓縮拉伸與壓縮 作用于直桿兩端的兩個外力等值、反向，且作用線與桿的軸線重合，桿件產生沿軸線方向的伸長（或縮伸長（或縮短）短）。這種變形形式稱為軸向拉伸（或軸向壓縮），這類桿稱為拉桿（或壓桿）拉桿（或壓桿）。FFFF彎矩彎矩對于對于土木工程土木工程結構中的一根結構中的一根梁梁（指水平向的構（指水平向的構件），當構件區段下側受拉時，我們稱此區段件），當構件區段下側受拉時，我們稱此區段所受彎矩為所受彎矩為正彎正彎矩；矩；當構件區段上側受拉時，當構件區段上側受拉時，我們稱此區段所受彎矩為我們稱此區段所受彎矩為負彎矩負彎矩 剪切剪切 在一對相距很近，方向相反的橫向外力作用下，構件的橫截面沿外力方向發生的錯動變形 。 （FFFFFFnnFF 3結構強度 內力內力: 桿件受力時產生變形，這時材料內部則出現抵抗變形的力，這個力叫做內力(N，Q，M)。內力是與荷載相平衡的大小相等、方向相同反的力。荷載增加，內力也隨之增大，桿件內力增加到一定范圍以上就會引起破壞。 應力應力 求出桿件內力后，再由內力求桿件的應力，桿件的應力大小與桿件橫截面面積大小有關，因此，需要用單位面積上的內力大小來判斷強度，單位面積的內力