CN107593178A - 一种装配式钢架大棚设计方法及其结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，采用“提升顶高、先确定(顶高‑肩高)/跨度理想比值，两肩高弧点之间进行合理轴线流线型设计”方法，解决实际(顶高‑肩高)/跨度比值与理想比值相差较大问题；采用建筑轻钢结构中的“弦支梁结构”优化大棚结构，在基本不增加建造成本、不降低建筑安全性的基础上，实现“一层构架、多层覆盖”的功能，增强大棚冬季隔热保温和夏季遮阳降温能力。

Description

一种装配式钢架大棚设计方法及其结构
技术领域
本发明属于农业大棚技术领域，具体涉及一种装配式钢架大棚设计方法及其结构。
背景技术
装配式镀锌钢管塑料大棚是1982年由中国农业工程设计研究院设计的国家定型产品，具有规格统一、安装简单易行、固膜方便、建造成本低等优点，现已广泛应用于我国南北方园艺植物春节提前或秋季延迟育苗或者栽培。装配式镀锌钢管塑料大棚是工厂化生产的工业产品，经过30多年的改进和发展，已经形成标准、规范的20多种系列。
装配式镀锌薄壁钢管大棚的主要规格结构为：跨度一般为6～8m，矢高2.5～3m，长30～50m，通风口高度1.2～1.5m。用管壁厚1.2～1.5mm的薄壁钢管制成拱杆、纵杆、拉杆，钢管间距0.6～1m，内外热浸镀锌以延长使用寿命。用卡具、套管连接棚杆组装成棚体，覆盖薄膜用卡膜槽固定。这样大棚在抗风、雪的前提下，增加棚内的通风透光量，并且考虑了土地利用率的提高与各种作物栽培的适宜环境。
然而，现有的大棚存在以下几个问题：
(1)实际(顶高-肩高)/跨度比值与理想比值相差较大。小于0.25的大棚，棚面比较平坦，抗风能力差；大于0.3的大棚，棚面比较陡峭，风荷载加大。
(2)最大的缺陷是冬季和夏季都无法进行生产。装配式钢架塑料大棚冬季通常只有一层薄膜覆盖，隔热保温能力有限，冬季极大多数作物都无法安全越冬生产；夏季，只在薄膜上面覆盖一层遮阳网，遮阳网与薄膜之间无空气流动，遮阳降温效果非常有限，因此，在夏季几乎无法使用。
发明内容
本发明解决现有大棚冬季隔热保温和夏季遮阳降温能力差的技术问题，提供一种装配式钢架大棚，采用建筑轻钢结构中的“弦支梁结构”优化大棚结构，在基本不增加建造成本、不降低建筑安全性的基础上，实现“一层构架、多层覆盖”的功能，增强大棚冬季隔热保温和夏季遮阳降温能力。
为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种装配式钢架大棚设计方法，包括以下步骤：
S1：确定大棚顶高H、肩高A、跨度B，确定理想比值D，D＝(顶高H-肩高A)/跨度B；
S2：两肩高弧点之间合理轴线流线型设计
合理轴线计算公式为：Y＝4(B-X)HX/B2，式中Y为各弧点的高度，H为顶高，B为跨度，X为水平距离，依据不同的X值，计算出两肩高弧点之间合理轴线各弧点的高度Y。
计算出各弧点的高度Y后，以大棚顶高为轴线形成各弧点的高度Y的对称点，连接各顶点，形成流线型合理轴线的拱形。
S3：三角弦支梁固定
在大棚拱杆两肩高弧点之间均匀设置至少3个三角弦支梁，三角弦支梁的两个顶点固定在大棚拱杆上，第三个顶点作为纵向拉杆和拱弦的固定点；纵向拉杆通过三角弦支梁的三角支点实现了纵向拉杆与大棚拱杆的分离，至少可以实现双层薄膜和双层遮阳网覆盖。
S4：双层薄膜和内外遮阳网覆盖
大棚拱杆上覆盖一层外薄膜，所述纵向拉杆上覆盖一层内薄膜，内层薄膜在两大棚拱杆间距中间用压膜线勒出沟，内外膜之间形成沟状间隔；外薄膜表面覆盖一层外遮阳网，外层遮阳网与内薄膜之间留有沟状间隔；拱弦上覆盖一层活动内遮阳网。
一种装配式钢架大棚结构，包括大棚拱杆、纵向拉杆和拱弦，所述大棚拱杆两肩高弧点之间均匀设置三角弦支梁，所述三角弦支梁的三角顶点为纵向拉杆和拱弦的固定点；所述三角弦支梁包括第一弦支支撑杆、第二弦支支撑杆和抱箍A、抱箍B、抱箍C，所述第一弦支支撑杆一端通过所述抱箍A与所述大棚拱杆连接，所述第二弦支支撑杆一端通过所述抱箍B与所述大棚拱杆连接，所述第一弦支支撑杆另一端与所述第二弦支支撑杆另一端通过所述抱箍C共同固定在所述纵向拉杆上；所述拱弦为连接大棚拱杆、三角弦支梁三角顶点的镀锌铁丝；所述大棚拱杆外覆盖一层外薄膜，所述大棚拱杆内、纵向拉杆外覆盖一层内薄膜，所述外薄膜表面覆盖一层外遮阳网；所述拱弦上覆盖一层活动内遮阳网，夏季光照过强时，手动展开活动内遮阳网，增强遮阳降温能力。
优选地，所述大棚拱杆、拱弦和三角弦支梁为柔性结构，在大棚施加风荷载和雪荷载的情况下，柔性拱弦能够自动产生应力，平衡大棚拱架水平分力，并增强大棚拱架的支撑能力。
优选地，所述内薄膜在两大棚拱杆间距中间用压膜线勒出沟，所述外薄膜和内薄膜之间形成沟状间隔，增强薄膜的隔热能力。
优选地，所述外遮阳网与所述内薄膜之间有30cm的沟状间隔，有利于提升遮阳降温效果。
优选地，所述大棚拱杆与纵向拉杆通过三角弦支梁连接，形成分离构架，从而实现可以实现一层构架具有多层薄膜或遮阳网覆盖的效果，增强大棚冬季隔热保温和夏季遮阳降温能力。
与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：
本发明公开的一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，大棚肩高和顶高进一步提高，便于种植稍高的作物以及在大棚内使用小型农业机械进行作业。
本发明公开的一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，大棚的稳固性强，优于传统装配式热镀锌钢管塑料大棚，大棚拱形设计完全符合流线型合理轴线设计。
本发明公开的一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，虽然提高了大棚的高度，杠杆加长及增加了弦支梁结构，但由于采用弦支梁结构增强了拱杆的支撑力，大棚的建筑成本几乎没有增加。
本发明公开的一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，采用三角弦支梁的设计，使得纵向拉杆与拱杆构成分离构架，可以实现一层构架具有多层薄膜或遮阳网覆盖，增强大棚冬季隔热保温和夏季遮阳降温能力。
本发明公开的一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，外薄膜和内薄膜之间形成沟状间隔，留有空气间隙，增强薄膜的隔热能力。外遮阳网与内薄膜之间形成沟状间隔，留有空气间隙，有利于提升遮阳降温效果。
本发明公开的一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，拱弦上覆盖一层活动内遮阳网，夏季光照过强时，手动展开活动内遮阳网，可以进一步提高遮阳降温能力
本发明公开的一种装配式钢架大棚设计方法及其结构，拱弦和三角弦支梁为柔性结构，在大棚施加风荷载和雪荷载的情况下，柔性拱弦能够自动产生应力，平衡大棚拱架水平分力，并增强大棚拱架的支撑能力。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图标记：1、大棚拱杆；2、纵向拉杆；3、拱弦；4、三角弦支梁；41、第一弦支支撑杆；42、第二弦支支撑杆；43、抱箍A；44、抱箍B；45、抱箍C；5、外薄膜；6、内薄膜；7、外遮阳网；8、活动内遮阳网。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例进行详细说明。
一种装配式钢架大棚设计方法，以跨度8米大棚为例说明，包括以下步骤：
S1：确定大棚顶高为4米，肩高为2米，整个大棚的(顶高-肩高)/跨度＝0.25。
S2：两肩高弧点之间合理轴线流线型设计
合理轴线计算公式为：Y＝4(B-X)HX/B2，式中Y为各弧点的高度，H为顶高，B为跨度，X为水平距离，依据不同的X值，计算出两肩高弧点之间合理轴线各弧点的高度。
这里两肩高弧点之间合理轴线跨度为6米(减去两肩高水平距离各1米)，即B＝6；顶高应为设计大棚的顶高减去大棚的肩高，即H＝2；
当X1＝0.75；X2＝1.5；X3＝2.25；X4＝3时，计算出两肩高弧点之间合理轴线各弧点的高度：
Y1＝4(6-0.75)*2*0.75/62＝0.875
Y2＝4(6-1.50)*2*1.50/62＝1.500
Y3＝4(6-2.25)*2*2.25/62＝1.875
Y4＝4(6-3)*2*3/62＝2
计算出Y1、Y2、Y3和Y4后，以大棚顶高为轴线形成Y1、Y2、Y3的对称点，连接各顶点，形成流线型合理轴线的拱形。
S3：三角弦支梁固定
在大棚拱杆两肩高弧点之间均匀设置至少3个三角弦支梁，三角弦支梁的两个顶点固定在大棚拱杆上，第三个顶点作为纵向拉杆和拱弦的固定点；纵向拉杆通过三角弦支梁的三角支点实现了纵向拉杆与大棚拱杆的分离，纵向拉杆与大棚拱杆的分离构架，达到一层构架实现多层薄膜或遮阳网覆盖，增强大棚冬季隔热保温和夏季遮阳降温能力。三角弦支梁结构是一种柔性结构，在大棚施加风荷载和雪荷载的情况下，柔性的镀锌铁丝材料构成的拱弦能够自动产生应力，平衡大棚拱架水平分力，并增强大棚拱架的支撑能力。
S4：双层薄膜和内外遮阳网覆盖
大棚拱杆上覆盖一层外薄膜，所述纵向拉杆上覆盖一层内薄膜，内层薄膜在两大棚拱杆间距中间用压膜线勒出沟，内外膜之间形成沟状间隔，增强薄膜的隔热能力；外薄膜表面覆盖一层外遮阳网，外层遮阳网与内薄膜之间留有沟状间隔，有利于提升外遮阳遮阳降温效果；拱弦上覆盖一层活动内遮阳网，夏季光照过强时，手动展开活动内遮阳，可以进一步提高遮阳降温能力。
参见附图1，一种装配式钢架大棚结构，包括大棚拱杆1、纵向拉杆2和拱弦3，所述大棚拱杆1两肩高弧点之间均匀设置三角弦支梁4，所述三角弦支梁4的三角顶点为纵向拉杆2和拱弦3的固定点；所述三角弦支梁4包括第一弦支支撑杆41、第二弦支支撑杆42和抱箍A43、抱箍B44、抱箍C45，所述第一弦支支撑杆41一端通过所述抱箍A43与所述大棚拱杆1连接，所述第二弦支支撑杆42一端通过所述抱箍B44与所述大棚拱杆1连接，所述第一弦支支撑杆41另一端与所述第二弦支支撑杆42另一端通过所述抱箍C45共同固定在所述纵向拉杆2上；所述拱弦3为连接大棚拱杆1、三角弦支梁4三角顶点的镀锌铁丝；所述大棚拱杆1外覆盖一层外薄膜5，所述大棚拱杆1内、纵向拉杆2外覆盖一层内薄膜6，所述外薄膜5表面覆盖一层外遮阳网7，所述拱弦3上覆盖一层活动内遮阳网8，夏季光照过强时，手动展开活动内遮阳网8，可以进一步提高遮阳降温能力。
进一步地，所述大棚拱杆1、拱弦3和三角弦支梁4为柔性结构，在大棚施加风荷载和雪荷载的情况下，柔性拱弦3能够自动产生应力，平衡大棚拱架水平分力，并增强大棚拱架的支撑能力。
进一步地，所述内薄膜6在两大棚拱杆1间距中间用压膜线勒出沟，所述外薄膜5和内薄膜6之间形成沟状间隔，增强薄膜的隔热能力。
进一步地，所述外遮阳网7与所述内薄膜6之间有30cm的沟状间隔，有利于提升遮阳降温效果。
进一步地，所述大棚拱杆1与纵向拉杆2通过三角弦支梁4连接，形成分离构架，从而实现可以实现一层构架具有多层薄膜或遮阳网覆盖的效果，增强大棚冬季隔热保温和夏季遮阳降温能力。
以上列举的仅是本发明的具体实施例之一。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。

Claims (6)

1.一种装配式钢架大棚设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：确定大棚顶高H、肩高A、跨度B，确定理想比值D，D＝(顶高H-肩高A)/跨度B；
S2：两肩高弧点之间合理轴线流线型设计
合理轴线计算公式为：Y＝4(B-X)HX/B2，式中Y为各弧点的高度，H为顶高，B为跨度，X为水平距离，依据不同的X值，计算出两肩高弧点之间合理轴线各弧点的高度；计算出各弧点的高度Y后，以大棚顶高为轴线形成各弧点的高度Y的对称点，连接各顶点，形成流线型合理轴线的拱形；
S3：三角弦支梁固定
在大棚拱杆两肩高弧点之间均匀设置至少3个三角弦支梁，三角弦支梁的两个顶点固定在大棚拱杆上，第三个顶点作为纵向拉杆和拱弦的固定点；
S4：双层薄膜和内外遮阳网覆盖
大棚拱杆上覆盖一层外薄膜，所述纵向拉杆上覆盖一层内薄膜，内层薄膜在两大棚拱杆间距中间用压膜线勒出沟，内外膜之间形成沟状间隔；外薄膜表面覆盖一层外遮阳网，外层遮阳网与内薄膜之间留有沟状间隔；拱弦上覆盖一层活动内遮阳网。
2.一种装配式钢架大棚结构，其特征在于：包括大棚拱杆、纵向拉杆和拱弦，所述大棚拱杆两肩高弧点之间均匀设置三角弦支梁，所述三角弦支梁的三角顶点为纵向拉杆和拱弦的固定点；所述三角弦支梁包括第一弦支支撑杆、第二弦支支撑杆和抱箍A、抱箍B、抱箍C，所述第一弦支支撑杆一端通过所述抱箍A与所述大棚拱杆连接，所述第二弦支支撑杆一端通过所述抱箍B与所述大棚拱杆连接，所述第一弦支支撑杆另一端与所述第二弦支支撑杆另一端通过所述抱箍C共同固定在所述纵向拉杆上；所述拱弦为连接大棚拱杆、三角弦支梁三角顶点的镀锌铁丝；所述大棚拱杆外覆盖一层外薄膜，所述大棚拱杆内、纵向拉杆外覆盖一层内薄膜，所述外薄膜表面覆盖一层外遮阳网，所述拱弦上覆盖一层活动内遮阳网。
3.如权利要求2所述的一种装配式钢架大棚结构，其特征在于：所述大棚拱杆、拱弦和三角弦支梁为柔性结构。
4.如权利要求2或3所述的一种装配式钢架大棚结构，其特征在于：所述内薄膜两大棚拱杆间距中间用压膜线勒出沟，所述外薄膜和内薄膜之间形成沟状间隔。
5.如权利要求2或3所述的一种装配式钢架大棚结构，其特征在于：所述外遮阳网与所述内薄膜之间有30cm的沟状间隔。
6.如权利要求2或3所述的一种装配式钢架结构，其特征在于：所述大棚拱杆与纵向拉杆通过三角弦支梁连接，形成分离构架。
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