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中国推广使用日光温室(和塑料大棚)几十年来,骨架的结构形式从最初的竹木结构到后来的水泥梁柱、钢架结构,标准不断提升,其中钢架结构大多为钢管焊接形式。为了推广防腐性能好、组装容易、标准化程度高的温室骨架,“西北非耕地温室结构与建造技术”项目组在宁夏吴忠市孙家滩建造日光温室时采用了一种新型组装式卡槽型骨架,其特点是日光温室骨架构件采用现场组装形式,构件连接处无焊点,防腐性能好;生产效率高,标准化程度高,质量有保证;取消了传统日光温室常用的卡槽和压膜线,防风、保温性能更好;运输方便。
构件特点
日光温室拱杆上、下弦杆、纵向系杆均采用镀锌钢带连续辊弯成型的U型钢(见图1a),U型钢截面尺寸根据日光温室跨度、风雪荷载实现了系列化。腹杆采用镀锌钢板,用模具一次加工成型(见图1b)。
连接方式
拱杆上、下弦杆与腹杆、纵向系杆均采用镀锌螺栓连接,见图2a,连接节点见图2b。拱杆与前墙、后墙的连接与常规日光温室基本相同,主要有两种:与预埋件焊接或与预埋螺栓连接,见图2c和图2d。该种骨架安装实景见图2e、图2f、图2g。
主要优缺点分析
骨架采用装配形式,无焊点,防腐性能好
日光温室内具有高温、高湿的特点,而骨架构件都为薄壁材料,自身抗腐蚀能力较差,构件表面防腐性能就成为影响温室使用寿命的重要因素之一。骨架是日光温室最主要的承重构件,其中拱杆用钢量最多,对于钢桁架式拱杆,为解决防腐问题,主要措施有以下几种:①直接采用普通钢管(俗称黑管)和钢筋焊接时,采用刷漆处理或者热浸镀锌处理。如采用刷漆处理,刷漆防腐性能差,维护成本高,一般应每年进行一次表面防腐处理,费工费力,而且刷漆只能刷构件外表面,而腐蚀会从钢管内壁开始慢慢锈蚀,严重影响骨架使用寿命。如采用热浸镀锌处理,由于拱杆整体焊接完毕后,平面尺寸很大,形状复杂,受镀锌工艺的影响,变形大,且很多地方工业基础较差,不具备热浸镀锌能力,异地镀锌成本提高,因此应用范围受限制。②采用镀锌钢管(俗称白管)和钢筋焊接时,对焊接部位刷漆处理,但焊接部位镀锌层受到破坏,焊点非常多且容易生锈,仅能减少部分维护工作量,没有解决根本问题。③上、下弦杆均采用镀锌钢管,中间间隔一定距离用镀锌钢板制作的连接件相连,但这种形式受力性能差。采用新型组装式温室骨架,拱杆上、下弦杆、腹杆均采用镀锌钢带,拱杆与纵向系杆采用装配形式,无焊点,无需再进行防腐处理,使用寿命长。
生产效率高,标准化程度高,质量有保证
对于桁架式拱杆,钢管和钢筋焊接常规做法有2 种常见形式(见图3a和图3b)。第1种是钢筋加工时端部平齐,与钢管焊接位置为点接触,焊接工艺性差,对焊工水平要求较高,质量不容易保证,尤其几根钢筋交汇于一点时焊接效果更差。第2种是改进型,钢筋加工分两步,钢筋折弯后与钢管焊接位置为线接触,可焊性较好。无论采用何种焊接形式,焊接工作量极大,生产效率低。而采用新型组装式温室骨架(见图3c),拱杆上、下弦杆、纵向系杆均用2 mm镀锌钢带连续辊弯成型的U型冷弯型钢,生产线可以连续生产,可工厂化快速生产,质量靠生产线保证,不受焊工水平的影响,降低了加工环节人为因素对加工质量的影响,拱杆在现场组装时,用螺栓连接紧固即可,虽然工作量也不小,但对组装人员能力要求很低,简单培训即可操作。还有重要一点,冷弯型钢是以带钢为原料,冷弯型钢截面尺寸可以根据设计要求实现系列化,长度可以根据日光温室跨度灵活调整,对于十几米跨度的日光温室,拱杆没有接头,既节省了连接零件,又提高骨架承载能力。
防风、保温性能好
日光温室(和塑料大棚)为了防风和利于流水,需要把薄膜绷紧,一般做法是在每两个拱杆中间加一道压膜线,压膜线松紧度完全凭人工经验判断,实际上松紧程度不一,造成薄膜在风压作用下与拱杆反复摩擦和撞击,容易造成损坏,使用中还需要经常调整松紧度,有的地方用铁丝作为压膜线使用,铁丝弹性小,不容易调整松紧度,夏季高温易烫伤薄膜,锈蚀后影响薄膜透光效果。组装式日光温室骨架理论上每个拱杆上弦杆都可以装卡簧,不再使用卡槽和压膜线,而且薄膜可以绷得更紧,日光温室(和塑料大棚)表面更平滑,防风效果提高,美观大方。在寒冷季节,拱杆下弦杆可以固定薄膜(或其他保温材料),两层薄膜之间形成空气层,提高日光温室(和塑料大棚)保温效果,夜间可提高室内温度1~2 ℃。
运输方便
桁架式拱杆整体焊接完成后,形状复杂,平面尺寸大,刚度差,装卸容易变形,占用空间,需要在加工厂、镀锌厂、施工工地之间转运,装卸次数多,运输费用高。日光温室跨度在8~10 m时,运输问题可以解决,但室内作业空间小,不便于机械操作的问题也逐渐体现,近几年日光温室有向大跨度发展的趋势,运输的问题将非常突出。而采用新型组装式日光温室骨架,可以在工厂将上、下弦杆加工为直线型,施工现场弯曲成型再组装为成品,不仅解决了运输问题,而且可以大幅度提高运输量,减少运输费用。
节省人工和材料,综合造价低
桁架式拱杆无论采用何种焊接形式,焊接工作量大,工作强度大,现在人力成本较高且为增长趋势。从市场购买钢管的长度系列难以与设计要求一致,造成钢管浪费。采用新型组装式日光温室骨架,原料为成卷镀锌钢带,加工时只产生很少的下脚料。部分生产环节实现了自动化生产,用工少,节省人工费用,综合造价不高,生产批量越大,成本优势越明显。根据初步调查,采用新型组装式日光温室骨架造价与常规的钢管焊接热浸镀锌温室骨架造价基本持平。刷漆处理温室骨架虽然初始投资少,但维护费用高,使用寿命短。■
(执笔人:张秋生 闫俊月)
构件特点
日光温室拱杆上、下弦杆、纵向系杆均采用镀锌钢带连续辊弯成型的U型钢(见图1a),U型钢截面尺寸根据日光温室跨度、风雪荷载实现了系列化。腹杆采用镀锌钢板,用模具一次加工成型(见图1b)。
连接方式
拱杆上、下弦杆与腹杆、纵向系杆均采用镀锌螺栓连接,见图2a,连接节点见图2b。拱杆与前墙、后墙的连接与常规日光温室基本相同,主要有两种:与预埋件焊接或与预埋螺栓连接,见图2c和图2d。该种骨架安装实景见图2e、图2f、图2g。
主要优缺点分析
骨架采用装配形式,无焊点,防腐性能好
日光温室内具有高温、高湿的特点,而骨架构件都为薄壁材料,自身抗腐蚀能力较差,构件表面防腐性能就成为影响温室使用寿命的重要因素之一。骨架是日光温室最主要的承重构件,其中拱杆用钢量最多,对于钢桁架式拱杆,为解决防腐问题,主要措施有以下几种:①直接采用普通钢管(俗称黑管)和钢筋焊接时,采用刷漆处理或者热浸镀锌处理。如采用刷漆处理,刷漆防腐性能差,维护成本高,一般应每年进行一次表面防腐处理,费工费力,而且刷漆只能刷构件外表面,而腐蚀会从钢管内壁开始慢慢锈蚀,严重影响骨架使用寿命。如采用热浸镀锌处理,由于拱杆整体焊接完毕后,平面尺寸很大,形状复杂,受镀锌工艺的影响,变形大,且很多地方工业基础较差,不具备热浸镀锌能力,异地镀锌成本提高,因此应用范围受限制。②采用镀锌钢管(俗称白管)和钢筋焊接时,对焊接部位刷漆处理,但焊接部位镀锌层受到破坏,焊点非常多且容易生锈,仅能减少部分维护工作量,没有解决根本问题。③上、下弦杆均采用镀锌钢管,中间间隔一定距离用镀锌钢板制作的连接件相连,但这种形式受力性能差。采用新型组装式温室骨架,拱杆上、下弦杆、腹杆均采用镀锌钢带,拱杆与纵向系杆采用装配形式,无焊点,无需再进行防腐处理,使用寿命长。
生产效率高,标准化程度高,质量有保证
对于桁架式拱杆,钢管和钢筋焊接常规做法有2 种常见形式(见图3a和图3b)。第1种是钢筋加工时端部平齐,与钢管焊接位置为点接触,焊接工艺性差,对焊工水平要求较高,质量不容易保证,尤其几根钢筋交汇于一点时焊接效果更差。第2种是改进型,钢筋加工分两步,钢筋折弯后与钢管焊接位置为线接触,可焊性较好。无论采用何种焊接形式,焊接工作量极大,生产效率低。而采用新型组装式温室骨架(见图3c),拱杆上、下弦杆、纵向系杆均用2 mm镀锌钢带连续辊弯成型的U型冷弯型钢,生产线可以连续生产,可工厂化快速生产,质量靠生产线保证,不受焊工水平的影响,降低了加工环节人为因素对加工质量的影响,拱杆在现场组装时,用螺栓连接紧固即可,虽然工作量也不小,但对组装人员能力要求很低,简单培训即可操作。还有重要一点,冷弯型钢是以带钢为原料,冷弯型钢截面尺寸可以根据设计要求实现系列化,长度可以根据日光温室跨度灵活调整,对于十几米跨度的日光温室,拱杆没有接头,既节省了连接零件,又提高骨架承载能力。
防风、保温性能好
日光温室(和塑料大棚)为了防风和利于流水,需要把薄膜绷紧,一般做法是在每两个拱杆中间加一道压膜线,压膜线松紧度完全凭人工经验判断,实际上松紧程度不一,造成薄膜在风压作用下与拱杆反复摩擦和撞击,容易造成损坏,使用中还需要经常调整松紧度,有的地方用铁丝作为压膜线使用,铁丝弹性小,不容易调整松紧度,夏季高温易烫伤薄膜,锈蚀后影响薄膜透光效果。组装式日光温室骨架理论上每个拱杆上弦杆都可以装卡簧,不再使用卡槽和压膜线,而且薄膜可以绷得更紧,日光温室(和塑料大棚)表面更平滑,防风效果提高,美观大方。在寒冷季节,拱杆下弦杆可以固定薄膜(或其他保温材料),两层薄膜之间形成空气层,提高日光温室(和塑料大棚)保温效果,夜间可提高室内温度1~2 ℃。
运输方便
桁架式拱杆整体焊接完成后,形状复杂,平面尺寸大,刚度差,装卸容易变形,占用空间,需要在加工厂、镀锌厂、施工工地之间转运,装卸次数多,运输费用高。日光温室跨度在8~10 m时,运输问题可以解决,但室内作业空间小,不便于机械操作的问题也逐渐体现,近几年日光温室有向大跨度发展的趋势,运输的问题将非常突出。而采用新型组装式日光温室骨架,可以在工厂将上、下弦杆加工为直线型,施工现场弯曲成型再组装为成品,不仅解决了运输问题,而且可以大幅度提高运输量,减少运输费用。
节省人工和材料,综合造价低
桁架式拱杆无论采用何种焊接形式,焊接工作量大,工作强度大,现在人力成本较高且为增长趋势。从市场购买钢管的长度系列难以与设计要求一致,造成钢管浪费。采用新型组装式日光温室骨架,原料为成卷镀锌钢带,加工时只产生很少的下脚料。部分生产环节实现了自动化生产,用工少,节省人工费用,综合造价不高,生产批量越大,成本优势越明显。根据初步调查,采用新型组装式日光温室骨架造价与常规的钢管焊接热浸镀锌温室骨架造价基本持平。刷漆处理温室骨架虽然初始投资少,但维护费用高,使用寿命短。■
(执笔人:张秋生 闫俊月)