高老師大棚的主要設(shè)計(jì)思想與特色
1、只有科學(xué)設(shè)計(jì)才可能有效降低建設(shè)成本。
只有經(jīng)過(guò)力學(xué)計(jì)算,才能選擇最小的鋼材斷面和最大的拱架間距,從而使材料的性能既得到充分發(fā)揮,又能滿(mǎn)足強(qiáng)度需求。用材減少了,成本自然會(huì)降下來(lái)。再比如,改進(jìn)溫室的墻體、基礎(chǔ),選擇更合理的形狀,科學(xué)選擇最佳的大棚膜、保溫設(shè)備和材料,都能有效的降低建設(shè)成本。曾經(jīng)有這樣一組調(diào)查數(shù)據(jù),一套科學(xué)的設(shè)計(jì)圖紙將給建設(shè)者節(jié)約百分之20至70的建設(shè)資金。另外,只有科學(xué)設(shè)計(jì)才能保證大棚結(jié)構(gòu)的安全,真正滿(mǎn)足抵抗外來(lái)荷載(如大風(fēng)、大雪、冰雹、暴雨)的能力。十多年來(lái),我設(shè)計(jì)的主拱架間距,許多達(dá)到3.4米,單跨跨度可達(dá)到20米,鋼材多采用8-12的圓鋼筋和4分管。從沒(méi)發(fā)生過(guò)一起倒塌事件
2、適當(dāng)增加單體大棚的跨度和高度,
這樣一來(lái),就可以在同樣面積的土地上擴(kuò)大棚內(nèi)空間,從而提高大棚的蓄熱量。打個(gè)比方:一碗水易涼,一缸水不易涼。另外,適當(dāng)增大跨度還能有效降低大棚的平米造價(jià)。目前我設(shè)計(jì)的大棚一般可達(dá)到單跨20米。帶中柱的跨度還可增大到38米。
3、選好膜可延長(zhǎng)使用壽命并能抵抗冰雹和大風(fēng)。
最好的膜可連續(xù)使用6-10年。當(dāng)然膜好,價(jià)錢(qián)要貴些,這點(diǎn)錢(qián)是可以從骨架的設(shè)計(jì)上隨手找回來(lái),其原理也很簡(jiǎn)單:好膜抗拉強(qiáng)度大,膜可以繃得很緊,拱架間距便可加大,拱架數(shù)量也就減少。多年來(lái)我推薦的農(nóng)用編制大棚膜為廣大農(nóng)民帶來(lái)了極大的幫助。
4、單拱雙側(cè)落地式大棚(俗稱(chēng)拱棚),最具優(yōu)勢(shì)。
這種大棚,受力最合理、造價(jià)低廉,可充分利用土地、能最大限度吸收太陽(yáng)能。也許有人會(huì)說(shuō),沒(méi)有后墻如何吸熱,保溫,其實(shí)墻體在溫室大棚中既不能起到吸熱作用,更不能起到保溫作用。打個(gè)比方吧:帶墻體的溫室,如果沒(méi)有保溫被,其棚內(nèi)溫度與拱棚是一樣的。真正起保溫作用的就是棉被,儲(chǔ)存熱量的物質(zhì)主要是棚內(nèi)的土壤和作物。也就是說(shuō)拱棚加蓋棉被是降低成本,同時(shí)又能達(dá)到溫室效果的最有簡(jiǎn)便的辦法。
5、增設(shè)端部抗風(fēng)柱、在端部開(kāi)設(shè)門(mén)窗,便于貨物和人員進(jìn)出和冬季通風(fēng)。同時(shí)解決了煙筒、風(fēng)機(jī)等的安裝問(wèn)題。整張大棚膜全部的張力,通過(guò)壓膜槽作用在兩端門(mén)窗梁柱和抗風(fēng)柱上。這樣一來(lái),還便于棚膜的松緊調(diào)節(jié)。更重要的是:僅這兩根抗風(fēng)柱便可提高大棚的整體抗風(fēng)能力一倍以上。
6、大棚受力拱架與支撐棚膜的副拱架分離可擴(kuò)大拱架間距,既加大了主拱架間距又不至于造成棚膜過(guò)渡塌腰。發(fā)揮各自的作用,從而較大幅度降低建棚的成本。
7、大棚結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu),因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、費(fèi)用低、便于加工和安裝。鋼結(jié)構(gòu)又分兩大類(lèi),各有優(yōu)缺點(diǎn),要因地制宜擇:
7.1、焊接式鋼結(jié)構(gòu),
7.2、裝配式大棚,
8、利用棚內(nèi)邊緣土地,增加拱架垂直段。
9、擴(kuò)大大棚的使用領(lǐng)域。塑料大棚屬于建筑學(xué)科中的“膜結(jié)構(gòu)”范疇。只是最早用于農(nóng)業(yè),它可以作養(yǎng)豬 養(yǎng)羊、養(yǎng)魚(yú)、養(yǎng)牛、養(yǎng)禽類(lèi)、蔬菜、花卉、果木、蘑菇大棚,也可以做成工業(yè)廠(chǎng)房、倉(cāng)庫(kù)、農(nóng)家樂(lè)、生態(tài)園、釣魚(yú)館、污水處理間、晾曬棚、小型游泳館、體育場(chǎng)館等使用。
10、傳統(tǒng)大棚的鋼筋混凝土基礎(chǔ)有明顯的力學(xué)失誤
11、溫、冷兩用大棚。
雙層膜大棚是許多從事大棚建設(shè)的人都在苦苦追尋著的夢(mèng)想。
目前常用的架空雙層塑料膜保溫大棚有以下四種
12.1、采用在棚內(nèi)部,用高透明膜吊頂結(jié)構(gòu),這一方案保溫效果明顯好于單層大棚。
12.2、在大棚內(nèi)增設(shè)“中棚
12.3雙層骨架“棚中大棚”,并蓋內(nèi)保溫被。
從理論上講,采用棚內(nèi)反光保溫被對(duì)棚內(nèi)白天的熱量進(jìn)行保溫。要比棚外加蓋同樣的保溫材料要有效得多。這一理念的基礎(chǔ)是:棚外環(huán)境是有風(fēng),對(duì)流散熱十分明顯,且伴隨傳導(dǎo)。而棚內(nèi)空氣屬于靜止,幾乎沒(méi)有對(duì)流和傳導(dǎo),只要能將輻射散熱限制在最低范圍,就能起到良好的保溫效果。難點(diǎn)是要選擇重量輕的材料,以便白天卷起、晚上放下。目前銀藍(lán)膜或輕質(zhì)反光防水保溫棉被就是理想材料。下圖為溫室內(nèi)的“大內(nèi)棚”的棉被保溫。
12.4,在棚內(nèi)增加棚內(nèi)傘。為防止養(yǎng)殖棚頂?shù)撵F滴水和夏季過(guò)嗮問(wèn)題,在棚內(nèi)增加棚內(nèi)傘,效果良好,如能在某個(gè)圍欄四周?chē)?span style="color:red;">棚內(nèi)小房,還可作為產(chǎn)房、羔房或生活間.
13 、目前,在農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼政策上有時(shí)會(huì)遇到,拱棚即使蓋了棉被也只每畝補(bǔ)貼3千,而帶后墻的溫室則補(bǔ)貼10萬(wàn)。
面對(duì)這一現(xiàn)狀,我設(shè)計(jì)了《框架結(jié)構(gòu)帶后墻溫室》。這種日光溫室大棚是在目前常用溫室的基礎(chǔ)上加以改良,使之更加堅(jiān)固耐久,跨度更大,造價(jià)大幅度降低。
14、我提倡的連棟式大棚。
15、住宅連體大棚。巧妙地解決了北方住宅冬季無(wú)需采暖或減少采暖的難題,同時(shí)提高了室內(nèi)濕度,夏天還能遮涼擋雨。北方的農(nóng)民過(guò)上了江南人的生活。如果將后房用于養(yǎng)殖牛、羊、豬、雞,效果也不錯(cuò)。
16,帶保溫被的“冷棚”。目前我已設(shè)計(jì)并建成拱曲面為鋪設(shè)銀藍(lán)色反光保溫膜(其原理是減少輻射帶來(lái)的熱損)兩側(cè)山墻為雙層膜中空結(jié)構(gòu)。
17, 大面積池塘冬季保溫大棚。針對(duì)目前大面積池塘冬季保溫大棚的需求,我設(shè)計(jì)了多跨連拱水面聯(lián)接的大棚方案。但這種大棚只適合于池塘內(nèi)可立樁柱的淺水(2米以?xún)?nèi)水深)區(qū)域。對(duì)于不適合立樁的池塘,則可采取“懸索”結(jié)構(gòu)。
18、降低棚內(nèi)溫度的途徑
19、隨著近期我的又一項(xiàng)“實(shí)用型新---柔性擋風(fēng)墻”的頒布,北方地區(qū)防風(fēng)、治沙、防雪埋的人工“速生林”(柔性擋風(fēng)墻)開(kāi)始推廣,并顯示出
20、隨著光伏發(fā)電技術(shù)的推廣,大棚群落安置光伏發(fā)電成為一種需求。而柔性擋風(fēng)墻的立柱正好成為光伏發(fā)電板的合理支架,它能夠滿(mǎn)足了光伏
21, 鳥(niǎo)巢溫室是一種基于仿生物學(xué)的一種新型溫室,它利用自然界鳥(niǎo)類(lèi)筑巢的三角交叉法,及結(jié)合蜂巢的六角加固方式復(fù)合而成的高強(qiáng)度耐災(zāi)害性天氣的曲面球體溫室。它的發(fā)明填補(bǔ)了當(dāng)前國(guó)內(nèi)常規(guī)溫室產(chǎn)業(yè)存在的眾多技術(shù)空白,也為溫室產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展豐富了內(nèi)容。
從外觀來(lái)說(shuō),具有美觀性與新穎性。是半球形或飛蝶形構(gòu)造,具有球體表面積最小化空間最大化的幾何特性,與普通溫室相比能節(jié)省材料30-50%,空間空曠度更好,田間操作無(wú)支柱阻礙的大跨度大空間優(yōu)勢(shì)。但由于造價(jià)很高,推廣尚難。
鳥(niǎo)巢溫室球體結(jié)構(gòu),能發(fā)揮強(qiáng)大的雞蛋殼效應(yīng),從而使具有強(qiáng)大的抗雪性,另外球體沒(méi)有正的迎風(fēng)面,使溫室形成強(qiáng)大的抗風(fēng)性,再加上內(nèi)部的大跨度無(wú)支柱結(jié)構(gòu),形成了溫室強(qiáng)大的抗震性,局部的三角形構(gòu)架形成了溫室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。
單跨在22-40米及以上跨度的大棚的種類(lèi)還有很多。這些方案的優(yōu)點(diǎn)是,寬敞,明亮,氣派,土地使用率高,這類(lèi)大棚不分朝向,布局更為靈活。這類(lèi)大棚拱腳下可增加垂直段從而提高了邊緣土地的利用率。缺點(diǎn)是,有些方案造價(jià)都很高。一般必須專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍設(shè)計(jì)和施工。有些方案冬季保溫效果差。
用一側(cè)為垂直段大棚圖紙,以垂直段為軸,旋轉(zhuǎn)360度,相當(dāng)于以垂直段基礎(chǔ)點(diǎn)為圓心,以一側(cè)為垂直段拱棚的跨度為半徑,在地面上畫(huà)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓。幾十個(gè)拱架的垂直段扇形相靠,形成了一個(gè)帶組合中柱半球形大棚。這一思路在力學(xué)上解決了半球形大棚計(jì)算難題。大幅度降低了建設(shè)成本(上述鳥(niǎo)巢大棚比較,最多可降低90%)。在施工上減少高空作業(yè)。在實(shí)際使用上有一個(gè)中柱,并無(wú)多大影響,且可以中柱作為中部環(huán)形樓梯的支柱。也是高檔鳥(niǎo)巢式大棚的一場(chǎng)革命。
22、《7-13.4米跨全拱形焊接式抗臺(tái)風(fēng)大棚》
在我國(guó)南部沿海地區(qū),每年夏秋季節(jié),常會(huì)遭遇極端的臺(tái)風(fēng)天氣(九級(jí)以上),并伴隨有大雨的來(lái)襲。對(duì)這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來(lái)摧毀性破壞。如何設(shè)計(jì)出能抵御臺(tái)風(fēng),能將損失降低到最低的大棚成為新的課題。目前實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足,處于試驗(yàn)摸索階段。
我主要從以下幾方面來(lái)予以解決這些難題:1、選擇扁圓外形,減少對(duì)風(fēng)的阻力。2、拱架采用空間三角斷面桁架,加密、加粗桿件,增強(qiáng)骨架的抗荷載力。3、大棚膜選擇有利于抗風(fēng)的品種。4、適當(dāng)留出瀉風(fēng)通道。5、矮墻擋風(fēng)6、防止水兜。7、在迎風(fēng)面建設(shè)柔性擋風(fēng)墻。目前我設(shè)計(jì)的抗臺(tái)風(fēng)大棚有以下兩種
一、7-13.4米跨全拱形焊接式加強(qiáng)型抗臺(tái)風(fēng)大棚
二、7-13.4米跨全拱形焊接式加矮墻擋風(fēng)型抗臺(tái)風(fēng)大棚
23, 我叫高和林,內(nèi)蒙古包頭鋼鐵公司設(shè)計(jì)院退休土建高級(jí)工程師,原設(shè)計(jì)院院長(zhǎng)。
經(jīng)過(guò)十多年的努力,我積累了數(shù)百套不同類(lèi)型的大棚圖紙,千余張大棚照片和一部分施工技術(shù)資料。2014年我又寫(xiě)了一本《塑料溫室大棚設(shè)計(jì)與建設(shè)》的書(shū),已由中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社發(fā)行。引起強(qiáng)烈反響,許多讀者在閱讀了我的書(shū)后,與我聯(lián)系,感謝此書(shū)對(duì)他有撥云見(jiàn)日之感。
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