周博士的檢查與考試（82）

桁架式日光溫室框架及結構

縱觀我國太陽能發(fā)電房屋的屋面框架結構，大致分為弦式結構、桁架結構、單管結構（包括實腹截面鋼筋混凝土框架結構及其他新材料框架結構）三種類型。 ）。 將會完成。 “弦結構”屋頂結構是一種雙向承重系統(tǒng)，包括沿溫室長度的拉力鋼絲（俗稱“弦”）和沿溫室跨度的壓縮架結構。現(xiàn)實中形成三維承重系統(tǒng)，桁架結構和單管結構基本都是齒條結構。其中，在“弦結構”中，沿房屋跨度方向延伸的框架多采用桁架結構和單管結構。鋼單管結構主要有圓管框架、橢圓管框架、外軋C型鋼框架等。日光溫室鋼結構中，桁架結構是最常用、應用最廣泛的骨架結構類型。本文總結了桁架結構的不同結構形式，供業(yè)界同仁在設計和建造日光溫室時參考。

01

桁架結構的基本形狀和材料

空間桁架

日光溫室桁架結構分為空間桁架和平面桁架兩大類�？臻g桁架一般具有三角形截面結構（一般為等腰三角形或等邊三角形），以三根鋼桿作為弦桿，構成三角形截面的三個頂點。采用鋼筋作為腹桿連接三根弦（圖1），形成結構穩(wěn)定的三角形空間桁架。該結構穩(wěn)定性高，不存在面外失穩(wěn)，無需縱向連接即可形成穩(wěn)定的承載系統(tǒng)。但此類結構用鋼量大，焊接工時多，且焊接桁架結構一般無法進行熱鍍鋅防腐處理，導致耐腐蝕性較差，需要定期焊接。馬蘇。我國早期曾用于太陽能溫室結構，但近年來其在太陽能溫室結構中的使用已減少或基本不再使用。

平面桁架

平面桁架由上弦、下弦和腹板組成。根據所選材料的不同，桁架結構的上弦桿主要采用圓管，而下弦桿可以采用圓管或鋼筋（鋼筋可以是螺紋鋼筋或光面鋼筋均可）。主要使用光面鋼筋，但也使用螺紋鋼筋（棒材或圓管，如圖2所示）。

桁架規(guī)格及材料

桁架所用管材一般為圓管，直徑為25毫米或32毫米，壁厚為1.8毫米以上，鋼筋直徑一般為10毫米或12毫米，有的為8毫米或6毫米。直徑。上、下弦桿之間的距離通常保持在200mm左右，同一弦桿上相鄰腹桿之間的節(jié)間距離通常在200300mm之間，不宜超過400mm。相鄰兩幀之間的距離一般控制在1m左右，最大值為1.2m以下，最小值為0.75m以上。

桁架的截面尺寸和材料應根據溫室的幾何尺寸、桁架的間距、溫室建筑區(qū)域的風雪荷載以及溫室結構內安裝的設備荷載（滾動百葉窗、隔熱被、灌溉設備、管道等條件）、農作物荷載等是通過考慮屋頂運行荷載的結構強度計算來確定的。

在生產現(xiàn)場，我們經常會看到夏、春、秋三季因下雨而導致房屋倒塌的情況。這主要是因為保溫材料卷起來放置在房屋屋頂上，阻礙了房屋屋頂的排水，導致房屋倒塌。水會積聚。這是因為額外的負載是由于溫室框架超載造成的。由于溫室前部屋頂靠近屋脊的地方比較平緩，坡度不夠，我們經常會看到溫室屋頂上形成水坑。溫室大棚的結構設計必須充分考慮生產過程中可能出現(xiàn)的超載情況，確保結構設計的安全。

02

腹板桿放置

網桿陣列標準形狀

無論是空間桁架還是平面桁架，腹桿一般應與弦桿成接近45的角度放置，弦桿上相鄰兩個腹桿的交線應與弦桿的中心線相交在某一點上（圖3a）。這樣，腹板（圖3c）無論腹板和腹板的力學計算模型是計算全鉸接（圖3b）還是連續(xù)腹板和鉸鏈連接時，都可以計算腹板的內力。結構更加精確，弦內不存在二次應力，是理想的結構構造形式。

腹桿排列變形

在具體設計和加工時，為了減輕焊接工作的負擔或使焊接工作變得更容易，而將平板桁架焊接到鋼管或鋼筋上，很難達到上述理想的結構結構。采用了改進的腹桿放置方法。已經出現(xiàn)了。例如，在實際生產中，有腹板與簾線構件之間的垂直連接方法（圖4a）和不連續(xù)的“V”形腹板連接方法（圖4b）。這些連接方法使用的腹桿較少，需要的焊接工作也較少，但由于腹桿不連續(xù)放置，弦表面上的均勻載荷會導致相鄰腹桿之間的差異，在弦中產生彎矩。將結構力學計算模型簡化為全鉸接結構會導致計算結果存在較大誤差。為了增加這種結構的強度，有的設計者在垂直于弦桿的兩個腹桿之間添加一組“V”形腹桿（圖4c），或者在腹桿之間添加一組腹桿。桿朝同一方向傾斜（圖4d）。理論上，如果相鄰的腹桿不能首尾相連，則相鄰腹桿的交點與三個弦桿的中心線不能相交于同一點，從而增加弦內的二次應力。在實踐中，應盡可能避免這種結構。

從圖4 中的四種腹桿放置位置來看，圖4d 中只有相鄰的腹桿首尾相連。垂直的腹桿不能與串桿形成45的傾斜角，但腹桿的數量由于增加了焊接工作量和材料使用量而增加了結構的制造成本，反而降低了結構強度和結構。結構設計需要從內力分布合理性的角度出發(fā)。在其他三種結構類型中，相鄰的腹桿沒有首尾相連，導致桁架的弦桿中或多或少產生彎矩和二次應力，這樣就節(jié)省了腹桿所用的材料。為了減少框架的加工，增加了焊接工時，但實際上這是一種不可能的結構型式，房屋運行過程中發(fā)生結構破壞的可能性非常大，因此其使用應設計中應避免。

腹桿焊接工作方法

對于繩桿和腹桿左右對角連接的標準桁架結構來說，具體的加工方法有三種：將腹桿切割成短直桿和將腹桿兩端焊接。另一種方法是將腹桿做成“V”形結構，與短直腹桿相比，減少了一次切割腹桿的工作量，達到了相同的工作量。將兩根短直桿連接在一起。只要把它從中間彎一下就可以了。第三種方法使用連續(xù)的鋼筋，而不將其中間切割。確定碼桿焊接位置后，將鋼筋連續(xù)彎曲為腹桿。這種方法雖然省去了切割腹桿的功夫，但焊接時需要不斷彎曲腹桿鋼桿，非常費工�，F(xiàn)場焊接工作比較常見。

03

桁架表面防腐及結構桁架裝配

桁架焊接和鍍鋅

日光溫室所用的平面桁架一般制成沿跨度方向的連續(xù)桁架，可構成溫室前后屋面的承重結構。對于大跨度的溫室，除非使用定制鋼管，否則通常需要對頂弦和底弦進行對焊以滿足整體桁架長度要求。一般來說，桁架簾線的對接連接點應避開與腹桿的連接點，簾線連接可包括對接焊縫、內管螺栓連接（對于鋼簾線）或搭接焊縫（對于鋼簾線）。

對于焊后整體鍍鋅的桁架結構，如果局部鍍鋅池較小，很難一次性對整個桁架進行熱鍍鋅，將桁架分成兩部分，分別進行熱鍍鋅也是可以的。 -現(xiàn)場安裝然后將兩個桁架部分焊接在一起形成完整的桁架并安裝。這種情況下，鍍鋅前的上弦桿和下弦桿的切割位置不應在同一截面處切割，而應在不同位置切割。電線長度必須不同。這減少了由于后續(xù)焊接質量問題而導致桁架結構局部失效的可能性。

結構桁架裝配

除了上面提到的焊接桁架外，一些溫室設計者還采用裝配式桁架結構，以避免因焊接工作而損壞鋼結構表面的鍍鋅層。目前生產的預制桁架結構有兩種：一種是卡箍式預制桁架（圖6a），采用鍍鋅鋼管并用繩夾連接，另一種是鍍鋅鋼預制桁架。采用鋼板作為腹桿，在外側滾壓C型梁上滾壓鋼條，制成桁架的上下弦桿。弦桿和腹桿通過螺栓連接在一起以形成組裝好的桁架。 C型鋼裝配桁架由輥壓成型的帶鋼制成（圖7）。

用卡箍連接的鋼管桁架上下弦桿均采用熱鍍鋅鋼管，腹桿不使用鋼筋或鋼管，而是采用卡箍�，F(xiàn)場安裝時，只需用卡箍將上下弦桿連接起來，即可構成溫室的承重桁架。連接上下弦的線夾有兩種類型：連接上下弦和垂直拉桿的三維線夾（圖6b）和僅連接上弦的平面線夾。和漸弱和弦（圖6c）。該結構為全裝配式結構，上下弦桿和豎枕通過連接夾采用螺栓對連接，桁架端部與溫室前基礎或后墻環(huán)之間的焊接操作除橫梁外，還有其他部件無焊接，現(xiàn)場安裝速度快，框架耐腐蝕性強，使用壽命長。但在安裝施工時，必須將所有螺栓上的螺母擰緊，并確保不會因松動、忘記擰緊或擰得太緊而損壞螺紋。

從操作實踐來看，有的夾具沒有進行熱鍍鋅表面防腐處理，或者使用的螺栓副沒有進行表面防腐處理，所以對溫室結構的破壞就是由連接夾具造成的，可以看出，往往是從主體腐蝕開始的。螺栓副腐蝕。使用過程中，請注意連接卡箍及螺栓副的腐蝕情況，如發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴重，應及時更換。

形成C型鋼裝配桁架結構的鋼帶卷采用熱鍍鋅鋼帶，首先成型為C型鋼（通過輥組卷制），C型鋼作為上部。桁架結構的下弦桿和桁架的腹桿也采用鋼帶壓制而成。腹桿與上下繩桿通過螺栓副完美連接。這種結構完全擺脫了工廠生產的夾具的限制，可以直接在施工現(xiàn)場組裝，框架的制作和安裝同步完成，無需工廠加工零部件。構件長距離運輸現(xiàn)場加工安裝速度快，施工成本低，所有構件均采用熱鍍鋅鋼帶卷繞成型，構件表面鍍鋅層全涂保持力高，連接螺栓時無需焊接，結構耐腐蝕性能優(yōu)良，使用壽命長。但這種結構，相鄰腹桿及上、下弦桿的中心線不能交于一點，其缺點是上、下弦桿可能產生二次應力，影響荷載。容量.有.的結構。此外，與用夾具連接的組裝桁架類似，螺栓二次連接可能會遇到螺栓連接薄弱、螺栓連接變形和螺栓過早腐蝕等問題。為了安全使用桁架結構，需要在生產控制過程中定期進行檢查，及早發(fā)現(xiàn)問題并解決。

04

桁架端部處理結構

日光溫室桁架兩端分別與溫室前端的基礎和溫室后墻上的圈梁連接（無圈梁的溫室可直接放置在梁墊或磚墻連接件上）。

由于計算力學模型的差異，桁架端部的處理方式一般有三種：一種是上下弦桿兩端處于同一水平位置（圖8），另一種是上下弦桿兩端處于同一水平位置（圖8）。上弦和下弦處于同一水平位置，下弦兩端處于同一垂直平面位置（圖9）10a至10c），也存在下弦先與上弦相遇的情況。也有頂弦最終連接到溫室基礎或圈梁的情況（圖10d）。

從強度分析中我們發(fā)現(xiàn)，上弦桿和下弦桿兩端分別固定在基礎或圈梁上的結構型式（水平排列如圖8所示或垂直排列如圖9所示），比上、下弦端更靠近點，由于這是一種容易傳遞內力的結構形式，所以在實際桁架結構中，常采用上下弦端彎曲的結構形式。分手。對于上下弦分離的結構，桁架與基礎和圈梁連接時，兩弦的端部常用角鐵連接，固定在基礎或圈梁埋地部分。 （圖8b）同樣采用這種施工方法，在基礎和墻體的圈梁表面預埋鋼板，桁架的上弦、下弦、腹桿均預埋鋼板。焊接到預埋鋼板上，并用水泥砂漿覆蓋，形成一對預埋段，保護桁架端部。

與將上弦桿端部和下弦桿端部分開的方法相比，將上弦桿端部和下弦桿端部集中在一起的方法允許嵌入零件的體積更小并且嵌入零件的成本也更小。需要通過結構力學提高局部結構強度，并保證計算。

在制造現(xiàn)場，桁架端部與基礎或墻體相交處，鋼結構的鍍鋅層常常被混凝土中的水泥腐蝕，導致桁架兩端過早腐蝕，整個荷載失敗，我知道。 -軸承結構如圖11所示。因此，在施工過程中必須采取措施保護鋼結構，避免混凝土腐蝕。具體方法包括在鋼件表面涂上瀝青或塑料涂層。

05

溫室結構中桁架的布置

典型的桁架布局由間距為0.75 至1.2 米的桁架組成，形成一個貨架系統(tǒng)（圖12a），并用縱向拉桿連接所有桁架以提供整體負載能力。該系統(tǒng)的形成必須確保每個桁架都能保持其負載能力。桁架穩(wěn)定性分為平面內和平面外。但在實際生產中，為了節(jié)省施工成本或因當地風雪荷載不大，有的溫室建設者將兩桁架之間的距離增加到3m左右，并經�？吹椒胖瞄g隙的情況。單管和竹柱等附加構件（其主要目的不是結構承重，而是固定或拉緊塑料薄膜）形成主梁和副梁結構體系（圖12b）。

與采用全桁架的結構體系（簡稱全桁架結構體系）相比，這種結構布置由于桁架間距較寬、單管承載能力有限，導致承載能力降低。很明顯，它被明顯削弱了。這在此被稱為“弱化”布置。在沒有可靠的理論計算依據的情況下，實際生產中應避免這種結構布置。生產實踐中的另一種布置形式是主梁、副梁結構體系，其核心為全桁架結構，其間距與標準全桁架結構布置基本相同。兩個桁架由不同的材料制成；與下弦由鋼桿制成的桁架相比，一個桁架的下弦由鋼桿制成，而另一個桁架的下弦由鋼管制成。該桁架的下弦由鋼管制成。子梁結構必須為“加強型”。 ”布局（圖12c）。

當然，對于底部弦是圓管的桁架來說，這也是一種“弱”布置。在實際設計和施工中，需要根據節(jié)省投資、保證安全的原則來決定采用何種結構布置形式，我們根據該原理對結構進行內力分析，在確認結構強度后根據輕鋼結構的零件，最終確定溫室結構的設計方法和設計規(guī)范。