[工程案例] 某农业玻璃温室结构设计 [Structural design of an agricultural glass greenhouse]
实干、实践、积累、思考、创新。 某农业玻璃温室结构设计 作者：李华荣 、崔济东 0. 概要 根据建筑平面布置及功能要求，对某农业玻璃温室结构进行横向结构体系、纵向结构体系的方案比选，并对结构的正常使用极限状态，承载力极限状态等方面进行详细计算分析。结果表明，该温室结构具有很好的承载能力和变形性能，可满足相关规范的设计要求，较好的实现了建筑效果及使用功能。 1. 项目概况 本项目位于贵阳市，为玻璃温室结构，建筑平面尺寸为205m×240m（图1），室内分为4个不同的气候区，分别种植不同气候品种的蔬菜，结构整体不设缝，根据建筑要求，柱网距离为12m×5m，单个12m跨单元剖面见图2，温室檐口高度为5.3m，屋面造型为1跨3尖顶形式。 图1 建筑平面示意图 图2 建筑剖面示意图 2. 横向结构体系选用 温室横向240m长度范围，根据建筑对种植区宽度的划分，每间隔12m可设置一根结构柱，但横向平面面内不能设置柱间支撑，以免影响机器及人员通行，所以横向结构体系优先选用具有一定抗侧能力的门式钢架。 从稳定性角度考虑，门式钢架中的钢柱优先选用薄壁钢方通，而门式钢架的横梁选用，则进行了方案对比，在满足强度及挠度计算的前提下，整体模型实腹钢梁用钢量为206吨，桁架用钢量为66吨，实腹梁用钢量为桁架用钢量的3倍，所以，在同样满足结构安全的前提下，从经济性角度考虑，优先选择格构桁架方案（图3 ），即 《农业温室结构荷载规范》规范中提到的 文洛型屋架。 图3 横向结构体系方案对比图（文洛型屋架） 3. 纵向结构体系选用 温室纵向205m长度范围，建筑对柱间距密度无特殊要求，在205m中间位置留出通行走道即可，所以纵向柱位最后确定为跨度适中且和能被总长整除的5m作为模数。 纵向结构体系，也需要保证足够的抗侧能力，以满足整体结构在水平荷载下的变形要求，根据常规设计思路，主要有两种形式可选用，一种是刚接柱脚排架，另一种则是铰接柱脚+柱间支撑，两种结构形式各有利弊。 刚接柱脚排架方案的优缺点：刚接柱脚排架优点是对温度荷载作用下的结构变形约束相对较弱，两端的钢柱不会累积过多的温度应力，钢柱截面可控制在较小截面B110×3；缺点则是由于支撑数量少，整体纵向刚度会相对较弱，纵向钢架在风荷载下的位移角为1/530，但也可以满足《农业温室结构设计标准》GB/T51424-2022的1/100限值要求，同时为了达到刚接效果，柱脚节点制作及安装也相比铰接柱脚麻烦。 铰接柱脚+5道柱间支撑方案的优缺点：优点是支撑数量较多，结构纵向刚度大，风荷载下位移角为1/2650，同时铰接柱脚节点构造简单，制作和安装更方便；缺点则是越靠近两侧柱间支撑处钢柱的温度应力越大，钢柱截面越大，两侧第一道柱间支撑处钢柱截面需要做到B140×3。 综合考虑对比后，虽然铰接柱脚+5道柱撑方案用钢量会略大，但结构的纵向抗侧刚度更好，且柱脚制作安装方便，故最终选用了铰接柱脚+5道逐间支撑的方案（图4）。 …
