种植塑料大棚工程技术规范 GB/T51057-2015
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6.2 荷载与荷载组合

6.2.1 塑料大棚的荷载可分为永久荷载和可变荷载。可变荷载包括作物荷载、风荷载和雪荷载。

6.2.2 永久荷载应按下列要求计算:

    1 永久荷载应包括大棚结构自重、覆盖材料和所有固定设备的自重;

    2 大棚常用覆盖材料的重量可按表6.2.2计算。

表6.2.2 大棚常用覆盖材料的重量

续表6.2.2

6.2.3 作物荷载应按下列要求计算:

    1 作物荷载应为吊挂在大棚拱架上的作物及容器总重引起的荷载;

    2 大棚吊挂作物荷载标准值可按表6.2.3计算。

表6.2.3 作物荷载标准值

6.2.4 风荷载应按下列要求计算:

    1 垂直于大棚表面上的风荷载标准值应按下式计算:

式中:wk——风荷载标准值(kN/㎡);

          μs——风荷载体型系数;

          μz——风压高度变化系数;

          w0——基本风压(kN/㎡)。

    2 基本风压应按本规范附录A给出的空旷平坦地面上(B类地面粗糙度)离地10m高处10年一遇的时距为3s风速确定的风压值采用,但不应小于0.25kN/㎡且不宜大于0.60kN/㎡。当建设地点的基本风压值在本规范附录A中未给出或塑料大棚季节性使用时,基本风压值应根据使用季节当地至少10年以上的3s瞬时风速资料,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的方法通过统计分析确定。当地没有风速资料时,可根据附近地区规定的基本风压或长期资料,通过气象和地形条件的对比分析确定。

    3 风荷载体型系数应按表6.2.4-1采用。

表6.2.4-1 风荷载体型系数

    4 风压高度变化系数应按下列要求采用:

    1)对于平坦或稍有起伏的地形应根据地面粗糙度类别和大棚高度按表6.2.4-2取值。

表6.2.4-2 风压高度系数

注:地面粗糙度类别应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定执行。

    2)对于山区建设的大棚应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定进行修正。

6.2.5 雪荷载应按下列要求计算:

    1 作用于大棚屋面水平投影面上的雪荷载标准值应按下式计算:

式中:sk——雪荷载标准值(kN/㎡);

          μr——屋面积雪分布系数;

          s0——基本雪压(kN/㎡)。

    2 基本雪压s0按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009给出的10年一遇的雪压采用。

    3 屋面积雪分布系数应按表6.2.5采用。

表6.2.5 屋面积雪分布系数

6.2.6 荷载组合应按下列要求计算:

    1 结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态进行荷载组合,并应取最不利的组合进行设计;

    2 永久荷载中的保温被荷载应分别按以下两种作用方式组合:

    1)屋面均布荷载;

    2)屋脊集中荷载。

6.2.7 荷载基本组合的效应设计值应从下列组合值中取最不利值确定:

式中:S——荷载组合的效应设计值;

          γG——永久荷载分项系数;

          γQi——第i个可变荷载分项系数,其中γQ1为主导可变荷载的分项系数;

          SGK——永久荷载效应的标准值;

          SQiK——第i个可变荷载效应的标准值,其中SQiK为诸可变荷载效应中起控制作用者;

          ψci——第i个可变荷载的组合值系数;

          n——参与组合的可变荷载数。

6.2.8 基本组合的荷载分项系数及组合值系数应按下列规定确定:

    1 永久荷载分项系数取1.0;

    2 作物荷载分项系数取1.2,组合值系数取0.7;

    3 风荷载分项系数取1.0,组合值系数取0.6;

    4 雪荷载分项系数取1.2,组合值系数取0.7。


条文说明
6.2.1 本条给出塑料大棚结构设计中应考虑的各种荷载形式。由于塑料大棚覆盖材料为膜,更换和维修一般是在地面或梯子上进行,很少承受普通屋面建筑维修时所承受的人工与材料的负荷,所以,大棚的可变荷载考虑作物荷载、风荷载和雪荷载。对于在大棚上临时悬挂物也应视为可变荷载,在结构计算中加以考虑。
6.2.2 永久荷载中的固定设备主要包括结构自重、喷灌设备、遮阳设备等。
6.2.3 作物荷载是大棚结构设计中的一种特殊的荷载,视大棚内种植作物的不同而有差别。本规范只给出了大棚普遍种植的番茄和黄瓜以及一些轻质容器(主要指塑料盆)中栽培作物的荷载,具体设计中可根据大棚中种植作物的不同,现场调研作物荷载或咨询当地种植专家研究确定。
6.2.4 风荷载计算方法采用了现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012中8.1.1条的方法,但基本风压是按空旷平坦地面上(B类地面粗糙度)离地10m高处10年一遇的时距为3s风速确定的风压值。考虑到基本风压已按3s瞬时风速计算,且塑料大棚一般高度在3.0m~4.5m,可以不考虑风振的影响,即将风振系数取1.0。考虑到大棚钢结构设计使用年限为10年,参考国外温室标准规范,并结合我国国情,本规范确定基本风压按照30年设计基准期取值,具体数据通过统计分析我国主要城市气象台站1981年~2010年的记录后获得,列于附录A中。考虑到大棚不论在什么地方建设,均应该有一个最低承载要求,为此本规范给出最小风荷载设计值为0.25kN/㎡,相当于8级风的风力,并给出最大风荷载设计值不宜大于0.60kN/㎡,相当于11级风的风力。对于附录A中基本风压超过0.60kN/㎡的地区,因风力较大,常有台风,不建议建设塑料大棚,如确实需要建造或有季节性种植需求的大棚,在台风来临时需把棚膜拆除或采取有效的防风措施。体形系数是针对塑料大棚的特殊体型,通过分析对比国内外标准后确定的,其中带肩式塑料大棚侧墙不论直立还是倾斜,均按照直立侧墙的形式取值。风压高度系数的取值也是考虑到一般大棚高度在3.0m~4.5m,而气象站给出的风速资料统一为10m高度,因此对其进行了换算。本规范直接给出了大棚的风荷载体型系数和10m以下的风压高度变化系数。
6.2.5 雪荷载的计算方法直接采用《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第7章给出方法。其中基本雪压的取值直接引用《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附表E.5中10年一遇的雪压。屋面积雪分布系数只针对塑料大棚的形状给出。
6.2.6 对恒载、作物荷载、风载及雪荷载等多种荷载同时出现进行组合。对保温被荷载考虑了全盖上和打开两种情况,分别采用屋面均布荷载和屋脊集中荷载两种作用方式进行计算,取不利者。
6.2.7 在承载力极限状态的基本组合中,公式(6.2.7)给出荷载组合的效应设计值的表达式,因为塑料大棚永久荷载较小,可变荷载起控制作用,只给出了可变荷载控制的组合式。
6.2.8 荷载分项系数与塑料大棚的安全水平密切相关,一般的种植塑料大棚内工作人员很少,因此其结构设计的安全水平要低于正常的民用建筑结构的要求。本规范根据30年风荷载统计数据,通过可靠度分析计算,并参考国外温室规范,针对塑料大棚的特点,风荷载分项系数取1.0,永久荷载分项系数取1.0,对作物荷载分项系数取1.2,对雪荷载分项系数考虑设计基准期为30年,且大棚顶部积雪会及时清扫,不会形成陈雪,对雪荷载分项系数作了适当调整,取1.2。组合值系数仍与现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2012的规定一致。
 

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