ch2-1温室建筑与结构

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1、第二章 温室建筑与结构*温室建筑类型*温室建筑尺寸*日光温室的结构*温室平面布置2021/9/101何为“温室”&“温室效应”温室，即是以采光覆盖材料作为全部或部分维护结构材料，可供冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物的建筑。温室效应，即是以短波辐射为主的太阳辐射通过温室采光材料进入温室后使室内地温和气温升高而转化为长波辐射，长波辐射又被温室覆盖材料阻隔在室内，从而形成室内热量的积聚，使室内温度提高，这一过程，称之为“温室效应”。2021/9/1022021/9/103空气和地表吸收太阳辐射，空气和地表吸收太阳辐射，地温和气温升高，并形成地温和气温升高，并形成长波辐射长波辐射部分长波辐射

2、穿透采部分长波辐射穿透采光材料散失到室外光材料散失到室外大部分长波辐大部分长波辐射被采光材料射被采光材料阻隔在室内，阻隔在室内，形成热量积聚形成热量积聚采光材料采光材料2021/9/104温室建筑的特点温室是具有鲜明使用功能的农业生产性建筑。温室由基础、主体结构、围护材料等形成相对密闭的温室建筑主体，主要起到承载各种荷载、保温、防雨雪等作用；温室内的配套设施进一步调控温、光、水、气等环境因子，提高完善温室的功能，形成完整的温室设施。温室主体是建筑工程问题，而温室配套设施是机械产品，因而可以说，温室是一个建筑与机械产品相结合的综合性设施。鉴于温室的功能性和综合性特点，在温室的设计和建造过程中，要

3、特别重视温室的整体性和配套性。2021/9/105温室主要性能指标透光性透光率，是指投进温室内的光照量与室外光照量的百分比。受透光覆盖材料、骨架阴影率、季节变化等影响。一般，玻璃温室的透光率在60-70%，连栋塑料温室在50-60%，日光温室可达70%以上。保温性保温比，是指热阻较大的温室围护结构覆盖面积和土地面积之和与热阻较小的温室透光材料覆盖面积之比。一般温室保温比均小于1.0，而日光温室可能会大于1.0。耐久性影响耐久性因素：材料耐老化性能，温室主体结构承载能力，温室运行环境等。一般，钢结构温室使用寿命在15年以上，高温高湿环境下，须做表面防腐处理（热浸镀锌150-200m以上）可保证1

4、5年寿命。2021/9/106一、温室的类型塑料温室玻璃温室按覆盖材料分PVC板温室2021/9/107根据有无加温设备加温温室（散热器）加温温室（散热器）加温温室（暖风炉）加温温室（暖风炉）不加温温室（日光温室）不加温温室（日光温室）土地利用率低土地利用率低2021/9/108按照使用功能按照使用功能生产性温室：蔬菜栽培、花卉栽培、动物养殖温室试验性（教育）温室：人工气候室、温室实验室商业性温室：各种观赏温室、花卉、蔬菜活体商品零售、批发温室等2021/9/109按照建筑造型和布局按照建筑造型和布局立面造型：单坡面、双坡面屋面性状：圆拱型、坡屋面、折线型、锯齿形、哥特式尖顶型、平屋面型等。平

5、面布局：单栋、双栋、连栋按主体结构材料：金属结构（钢，铝合金结构等）、非金属结构（竹、混凝土、木、玻璃钢结构等）2021/9/1010双屋面双屋面单斜屋面单斜屋面 2021/9/1011单栋温室单栋温室连栋温室连栋温室 2021/9/1012温室建筑尺寸目前，温室建筑尺寸模数并不完全统一，通常采用100mm进制。一般采用单元尺寸和总体尺寸描述。单元尺寸元尺寸跨度：开间檐高脊高总体尺寸长度宽度总高2021/9/1013温室建筑尺寸总体尺寸体尺寸长度：温室在整体尺寸较大方向的总长宽度：温室在整体尺寸较小放向的总长总高：温室柱底到温室最高处之间的距离，最高出可以是温室屋面的最高处，或温室屋面外其他构

6、建（如外遮阳系统）决定温室的屏幕和空间规模，一般规模越大，室内气候稳定性越好，单位造价越低，但总投资大，管理难。温室温室规模（从通模（从通风角度）角度）自然通风温室：通风方向尺寸宜小于40m，单体建筑面积宜在1000-3000m2；机械通风温室：进、排气口间距离宜小于60m，单体建筑面积在3000-5000m2。2021/9/1014日光温室由后墙、后屋面、前屋面和保温覆盖物四部分日光温室由后墙、后屋面、前屋面和保温覆盖物四部分日光温室由后墙、后屋面、前屋面和保温覆盖物四部分日光温室由后墙、后屋面、前屋面和保温覆盖物四部分组成，其前屋面是白天采光，夜间用保温被覆盖，东、组成，其前屋面是白天采光

7、，夜间用保温被覆盖，东、组成，其前屋面是白天采光，夜间用保温被覆盖，东、组成，其前屋面是白天采光，夜间用保温被覆盖，东、西、北三面为维护墙体。西、北三面为维护墙体。西、北三面为维护墙体。西、北三面为维护墙体。具有良好的采光屋面，能最大限度地透过阳光；保温和具有良好的采光屋面，能最大限度地透过阳光；保温和具有良好的采光屋面，能最大限度地透过阳光；保温和具有良好的采光屋面，能最大限度地透过阳光；保温和蓄热能力强，能最大限度地减少温室散热，温室效应强；蓄热能力强，能最大限度地减少温室散热，温室效应强；蓄热能力强，能最大限度地减少温室散热，温室效应强；蓄热能力强，能最大限度地减少温室散热，温室效应强；

8、目前，是普通日光温室、第一代节能型日光温室、第二目前，是普通日光温室、第一代节能型日光温室、第二目前，是普通日光温室、第一代节能型日光温室、第二目前，是普通日光温室、第一代节能型日光温室、第二 代节能型日光温室、第三代节能型日光温室同时存在。代节能型日光温室、第三代节能型日光温室同时存在。代节能型日光温室、第三代节能型日光温室同时存在。代节能型日光温室、第三代节能型日光温室同时存在。其中竹木结构普通型日光温室大约占其中竹木结构普通型日光温室大约占其中竹木结构普通型日光温室大约占其中竹木结构普通型日光温室大约占65%65%；第一代钢骨架；第一代钢骨架；第一代钢骨架；第一代钢骨架节能型日光温室大约

9、占节能型日光温室大约占节能型日光温室大约占节能型日光温室大约占 20%20%，第二代节能型日光温室大，第二代节能型日光温室大，第二代节能型日光温室大，第二代节能型日光温室大约占约占约占约占15 %15 %；第三代节能型日光温室大约占；第三代节能型日光温室大约占；第三代节能型日光温室大约占；第三代节能型日光温室大约占0.01%0.01%。日光温室2021/9/1015日光温室的类型根据温室根据温室前屋面前屋面的形状的形状 半拱形半拱形 一斜一立式一斜一立式 长后坡矮后墙日光温室长后坡矮后墙日光温室 短后坡高后墙日光温室短后坡高后墙日光温室 无后墙日光温室无后墙日光温室 长后坡无后墙日光温室长后坡

10、无后墙日光温室 传统的一斜一立式日光温室传统的一斜一立式日光温室 初始的一斜一立式塑料日光初始的一斜一立式塑料日光温室温室 改进后的一斜一立日光温室改进后的一斜一立日光温室 2021/9/10161）半拱形日光温室依据后坡长度分为：长后坡温室：长后坡，矮后墙，土地利用率低短后坡温室：短后坡，高后墙，加大采光面积，提高透光率和土地利用率2）一斜一立式日光温室矮后墙，长后坡，跨度多位55.5m，但采光角度偏小，立柱多改进型一斜一立式日光温室：2021/9/1017长后坡矮后墙日光温室这是一种早期的日光温室，后墙较矮，只有1m左右，后坡面较长，可达2m以上，保温效果较好，栽培面积少，现较少使用。 图

11、36 长后坡矮后墙日光温室 (单位：m)1防寒沟 2粘土层 3竹拱杆 4前柱 5横梁 6吊柱 7腰柱 8中柱 9 草苫 10纸被 11柁12檩 13箔 14扬脚泥 15碎草 16草 17整捆秫秸或稻草 18后柱 19后墙 20防寒土2021/9/1018短后坡高后墙日光温室这种温室跨度57m，后坡面长11.5m，后墙高1.51.7m左右，作业方便，光照充足。 短后坡高后墙日光温室 （单位：m）1防寒沟 2粘土层 3拱杆 4前柱 5横梁 6吊柱 7腰柱 8中柱 9纸被 10草苫11柁12檩 13箔 14扬脚泥 15细碎草 16粗碎草 17秫秸或整捆稻草 18后墙1 9防寒土2021/9/1019

12、第一代第一代节能型日光温室能型日光温室（20世世纪90年代初期）年代初期）瓦房店琴弦式日光温室瓦房店琴弦式日光温室鞍鞍型日光温室型日光温室温室脊高温室脊高2.83m，跨度约，跨度约67m，采光、增温和保温性，采光、增温和保温性能都比第一代日光温室有显著提高能都比第一代日光温室有显著提高,内外温差可达内外温差可达2025。2021/9/1020琴弦式日光温室结构示意图琴弦式日光温室结构示意图琴弦式日光温室2021/9/1021该温室又称一坡一立式温室特点：前屋面为斜面，下部为小立窗，窗高为0.60.8m，立窗角度为70度，前屋面每隔3m设一钢管衍架，纵向每隔0.4m拉1道8号铁丝，两端固定在山墙

13、外基础上，盖膜后，膜上压细竹竿与膜内竹竿成对绑扎牢固。这种温室的后屋面短，土地利用率高，空间大，有利作物生长和人工作业，但其采光性能不如半拱圆形。2021/9/1022第二代节能型日光温室第二代节能型日光温室（20世纪世纪90年代中期至年代中期至21世纪初期）世纪初期）温室脊高温室脊高3.33.5m，跨度，跨度6.58m，在北纬，在北纬42及其以南地及其以南地区，正常年份冬季基本不加温（连阴天和极冷天少量加温）可区，正常年份冬季基本不加温（连阴天和极冷天少量加温）可越冬生产蔬菜的目标。最冷日室内外温差达到越冬生产蔬菜的目标。最冷日室内外温差达到3035，平均，平均温度比普通温室高温度比普通温室

14、高35，节能特别显著。，节能特别显著。 辽沈辽沈型型辽沈辽沈II型型辽沈辽沈III型型2021/9/1023第二代日光温室辽沈型日光温室温室结构：跨度为7.5m，脊高3.5m，后屋面仰角30.5度，后墙高度2.5m，后坡水平投影长度1.5m，墙体内外侧为37cm砖墙，中间夹912cm厚聚苯板，后屋面也采用聚苯板等复合材料保温，拱架采用镀锌钢管，配套有卷帘机、卷膜器、地下热交换设备。温室的性能：在北纬42以南地区，冬季基本不加温可进行育苗和生产喜温蔬菜。2021/9/1024辽沈1型日光温室结构示意图2021/9/1025改进冀优型节能日光温室结构：跨度为8m，脊高3.65m，后墙高度2.0m，

15、墙体为37cm厚砖墙，内填12cm厚珍珠岩，骨架为钢筋衍架结构。性能：该温室在华北地区的正常年份，温室内最低温在10以上，土壤10cm深处低温可维持在11以上，基本满足喜温果菜类的冬季生产。 2021/9/1026改进冀优2型节能日光温室结构示意图2021/9/1027第三代节能型日光温室第三代节能型日光温室辽沈辽沈型日光温室型日光温室（现在）（现在） 温室脊高温室脊高5.5m，跨度，跨度12m，大幅度增加了温室空间，并首，大幅度增加了温室空间，并首次设计制造了缀铝箔夹心聚苯板空心墙体，提高了大型日光温次设计制造了缀铝箔夹心聚苯板空心墙体，提高了大型日光温室的墙体保温能力。室的墙体保温能力。2

16、021/9/1028山东新型日光温室建造技术规范山东新型日光温室建造技术规范型号型号 脊高脊高m m 前跨前跨m m 后跨后跨m m 前屋面角前屋面角0 0C C 后墙高后墙高m m 后屋面仰角后屋面仰角0 0C CSD-I 3.1-3.2 6.0 1.0 27.3-28.1 2.0-2.1 45SD-I 3.1-3.2 6.0 1.0 27.3-28.1 2.0-2.1 45SD-II 3.3-3.4 6.8 1.2 25.9-26.6 2.1-2.2 45SD-II 3.3-3.4 6.8 1.2 25.9-26.6 2.1-2.2 45SD-III 3.6-3.7 7.7 1.3 25.

17、1-25.7 2.3-2.4 45-47SD-III 3.6-3.7 7.7 1.3 25.1-25.7 2.3-2.4 45-47SD-IV 3.8-4.0 8.6 1.4 23.8-24.9 2.4-2.5 45-47SD-IV 3.8-4.0 8.6 1.4 23.8-24.9 2.4-2.5 45-47 2021/9/1029山东山东型型 日光温室剖面图日光温室剖面图2021/9/1030山东山东型型 日光温室剖面图日光温室剖面图2021/9/1031山东山东型型( (寿光型寿光型) )日光温室剖面图日光温室剖面图2021/9/1032西北型日光温室跨度78m，高度3.2-3.6m，前

18、屋面角2836，长50-100m，墙体厚度：砖墙4455cm，土墙110140cm。其前屋面为圆拱型，前屋面骨架为钢管或几字型钢材，墙体为砖墙加保温板。前屋面曲线形状：前部为圆弧，上部为抛物线。A型：热浸镀锌钢管组合拱架结构B型：焊接轻钢桁架结构C型：焊接桁架琴弦式结构D型：几字型钢结构西北型双跨日光温室2021/9/1033A型：热浸镀锌钢管组合拱架结构2021/9/1034B型：焊接轻钢桁架结构2021/9/1035C型：焊接桁架琴弦式结构2021/9/1036D型：几字型钢结构2021/9/1037西北型双连跨日光温室2021/9/1038日光温室的结构1 栽培床 2 后墙 3 后屋顶

19、4 前屋面 5 腰柱 6 腰柱 7 前柱 8 草苫 9 人行道 10 排水沟2021/9/1039 主要结构参数主要结构参数主要结构参数主要结构参数（一）（一）（一）（一）五度五度五度五度：跨度、高度、角度、厚度、阴影长度跨度、高度、角度、厚度、阴影长度跨度、高度、角度、厚度、阴影长度跨度、高度、角度、厚度、阴影长度（二）四比：（二）四比：（二）四比：（二）四比：前后坡比、高跨比、保温比、遮阳比前后坡比、高跨比、保温比、遮阳比前后坡比、高跨比、保温比、遮阳比前后坡比、高跨比、保温比、遮阳比（三）三材：（三）三材：（三）三材：（三）三材：建筑材料、覆盖材料、保温材料建筑材料、覆盖材料、保温材料建

20、筑材料、覆盖材料、保温材料建筑材料、覆盖材料、保温材料2021/9/1040 温室跨度指从温室北墙内侧到南底角间的距离。目前条件下日光温室的跨度以68米为宜，其中北纬42地区不应超过7米。2021/9/1041温室高度 指温室屋脊到地面的高度。指温室屋脊到地面的高度。 6 6 米米跨跨度度的的日日光光温温室室，高高度度以以2.82.83.03.0米为宜米为宜 7 7 米米跨跨度度的的日日光光温温室室，高高度度以以3.33.33.53.5米为宜米为宜 7 7 米米以以上上跨跨度度的的日日光光温温室室，高度应是高度应是3.53.5米左右米左右2021/9/1042 温室前后屋面角度前屋面角是是指指

21、温温室室前前部部塑塑料料薄薄膜膜采采光光面面与与地地平面的夹角。平面的夹角。北北纬纬32324343地地区区应应保保证证20.520.531.531.5的的前前屋屋面角。面角。2021/9/1043656565654040404025252525主采光面主采光面（圆拱形）（圆拱形）1 1 1 1 米米米米1 1 1 1 米米米米2021/9/1044后屋面角 温室后屋面与后墙水平线的夹角温室后屋面与后墙水平线的夹角 应应大大于于当当地地冬冬至至中中午午时时刻刻太太阳阳高高度度角角5 588。在在北北纬纬32324343地地区区，该角应在该角应在30304040 80100cm80100cm80

22、100cm80100cm2021/9/1045 温室墙体和后屋面的厚度温室墙体和后屋面的作用：承重保温蓄热2021/9/1046温室墙体厚度有有夹夹心心保保温温层层的的石石墙墙、砖砖墙墙厚厚度度一一般般为为50-6050-60厘米。厘米。内内墙墙为为石石头头或或砖砖墙墙，外外培培防防寒寒土土的的墙墙体体一一般般应应为为当当地地冻冻土土层厚度再加层厚度再加5050厘米厘米。2021/9/1047后屋面厚度4070厘米。厘米。2021/9/1048 后屋面水平投影长度后屋面过长会造后屋面过长会造后屋面过长会造后屋面过长会造成春夏秋温室北部地成春夏秋温室北部地成春夏秋温室北部地成春夏秋温室北部地面阴

23、影过长；还会减面阴影过长；还会减面阴影过长；还会减面阴影过长；还会减小前屋面采光面积，小前屋面采光面积，小前屋面采光面积，小前屋面采光面积，使白天升温过慢。使白天升温过慢。使白天升温过慢。使白天升温过慢。后屋面越长，冬天晚间保温越好。后屋面越长，冬天晚间保温越好。1.01.01.01.01.41.41.41.4米米米米2021/9/10491前后坡比前后坡比：指前坡和后坡垂直投影宽度的比例。前坡和后坡的功能： 温室的后坡由于有较厚的厚度，起到贮热和保温作用； 前坡面覆盖透明覆盖物，白天起着采光的作用，但夜间覆盖较薄，散失热量较多，它们的比例直接影响着采光和保温效果。2021/9/1050比例大

24、小目前生产上主要有三种情况： 短后坡式，前后坡投影比例为7：1，如瓦房店式温室 长后坡式，前后坡投影比为2：1，如永年式温室 没有后坡，除了后墙和山墙外，都是采光面。2021/9/1051适宜的前后坡比现建造的日光温室大多用于冬季生产，为了保温必须有后坡，而且后坡长一些能提高保温效果。后坡过长，前坡短，又影响白天的采光，且栽培面积小。从保温、采光、方便操作及扩大栽培面积等方面考虑 前后坡投影比例以4.5：1左右为宜，即一个跨度为67m的温室，前屋面投影占55.5m，后屋面投影占1.21.5m。2021/9/10522高跨比高跨比：指日光温室的高度与跨度的比例二者比例的大小就决定了屋面角的大小。

25、适宜高跨比的大小：要达到合理的屋面角，高跨比以1：2.2为宜。 跨度为6m的温室，高度应达到2.6m以上；跨度为7m的温室，高度应为3m以上。2021/9/10533保温比保温比：指日光温室内的贮热面积与放热面积的比例。在日光温室中，虽然各围护组织都能向外散热，但由于后墙和后坡较厚，不仅向外散热，而且可以贮热，所以在此不作为散热面和贮热面来考虑温室内的贮热面为温室内的地面，散热面为前屋面，故保温比就等于土地面积与前屋面面积之比。2021/9/1054日光温室保温比（R）=日光温室内土地面积（S）/日光温室前屋面面积（W）保温比的大小决定了日光温室保温性能的大小，保温比越大，保温性能越高，所以要

26、提高保温比，就应尽量扩大土地面积，而减少前屋面的面积但前屋面又起着采光的作用，还应该保持在一定的水平上。根据近年来日光温室开发的实践及保温原理，以保温比值等于1为宜，即土地面积与散热面积相等较为合理，也就是跨度为7m的温室，前屋面拱杆的长度以7m为宜。2021/9/10554遮阳比指在建造多栋温室或在高大建筑物北侧建造时，前面的物体对建造温室的遮阳影响。为了不让南面地物、地貌及前排温室对建造温室产生遮阳，应确定适当的无阴影距离2021/9/1056（三）三材 墙体材料：东西山墙和后墙所用材料建筑材料 屋架材料：整个温室的骨架材料 后屋面材料：后屋面覆盖所用材料透明覆盖材料：塑料薄膜保温材料：包

27、括草苫、纸被等2021/9/1057温室总平面布局建建设场地的地的选择1 1 气候条件气候条件 气温气温: : 加温和降温的消耗估算加温和降温的消耗估算 光照光照: : 照度和照度和时数满足要求时数满足要求 风风: : 风速、风向、风带的分布风速、风向、风带的分布 雪雪: : 要避免要避免大雪地区和地带大雪地区和地带空气质量空气质量: :了解大气污染程度了解大气污染程度 2 2 地形与地质条件地形与地质条件：坡度不大于：坡度不大于1%1%；避免局部软弱带导致不均；避免局部软弱带导致不均匀沉降。匀沉降。3 3 土壤条件土壤条件： 对于自然土壤栽培的温室，宜选择土质肥沃、地对于自然土壤栽培的温室，

28、宜选择土质肥沃、地下水位较低、排水顺利的土壤；对于无土栽培则可充分利用土下水位较低、排水顺利的土壤；对于无土栽培则可充分利用土质恶劣的土地。质恶劣的土地。4 4 场区周围环境状况场区周围环境状况：避免污染大的工业企业：避免污染大的工业企业5 5 水、电、交通水、电、交通：水量、水质必须保证水量、水质必须保证 可靠稳定的电源可靠稳定的电源交通交通便利便利6 6 其他其他2021/9/1058温室方位温室方位日光温室要尽量减少后墙遮荫。一般应座北朝南，日光温室要尽量减少后墙遮荫。一般应座北朝南，对高纬度和晨雾大、气温低的地区，冬季日光温对高纬度和晨雾大、气温低的地区，冬季日光温室不能日出即揭帘受光

29、，这样，室不能日出即揭帘受光，这样，方位可适当偏西方位可适当偏西即即抢阴抢阴, ,偏离角应根据当地纬度和揭帘时间确定，偏离角应根据当地纬度和揭帘时间确定，一般在一般在正南偏西正南偏西55- - 88. .如当地早上晴天多、少如当地早上晴天多、少雾、气温不太低、上午光质好雾、气温不太低、上午光质好, ,一般一般温室方位应温室方位应在在正南偏东即正南偏东即抢阳抢阳 。 2021/9/1059温室配套设施目的：实现温室“可控生产”的功能，在温、光、湿、水、肥、气、生产管理等方面达到作物生长的要求和集约化 管理的要求。包括：通风降温、加温、遮阳、保温、灌溉、施肥、栽培、植物保护、供配电、人工补光、控制

30、系统等。确定依据：作物品种、管理水平、温室投资规模。2021/9/1060本节回顾*温室类型：根据覆盖材料、有无加温设备使用功能、建筑造型和布局进行分类*温室建筑尺寸：单元尺寸和总体尺寸*日光温室的结构：五个度，四个比*温室平面布置：选择建设场地、确定温室方位2021/9/1061思考题1. 解释“设施农业”、“设施农业工程”以及“温室”、“温室效应”的概念。2. 简述我国发展设施农业存在的主要问题有哪些？3. 温室按照使用功能可分为哪几种？按覆盖材料可分为哪几种？4. 温室的单元尺寸主要有哪几个？5. 日光温室结构的主要参数有哪些？6. 温室建造场地选择需要考虑哪些因素？2021/9/1062