CN108668706B - 一种三角形空间桁架及大跨度无立柱温室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三角形空间桁架及大跨度无立柱温室，包括上弦杆和下弦杆和上弦杆和下弦杆之间安装的加强肋组件，加强肋组件包括相互装配为空间三角形结构的带有加强肋槽的V型件和I型件；本发明大跨度无立柱温室底面顶部支撑结构采用多组上所述的三角形空间桁架，四周设置的防寒沟和用于安装三角形空间桁架的地桩。本发明的大跨度无立柱温室采用了具有高强度和稳定性的空间三角形桁架结构作为温室顶部支撑体系，在极少构件的情况下实现了三角形空间结构的几何不变体系，解决了大跨度温室结构的承载力问题，进而可使温室的跨度进一步提高至可以进行机械化种植耕作所需要的跨度，并设计合理通风除湿结构，提升了温室内恒温恒湿效果。

Description

一种三角形空间桁架及大跨度无立柱温室
技术领域
本发明涉及农业设备设施，涉及温室温室桁架及其整体结构，具体涉及一种三角形空间桁架及大跨度无立柱温室。
背景技术
我国大跨度无立柱温室(超大净跨温室)目前的经济跨度一般均为12米至12.8米，有部分温室外观跨度较大达到了16米，有的甚至达到了26米，但内部均受限于结构的跨度要求，设置了一个或多个立柱。保温系统主要有外保温被、内保温被、内保温幕等，配套的通风降温一般为卷膜系统和小型风机通风。由于净跨度较小，严重地限制了我国温室结构内部的机械化作业，极大地制约了我国设施农业的发展。另外，由于我国西北地区气候条件复杂，白天夜晚温差大，因此，在我国广大的西北地区温室均采用外保温被来进行保温，在过去的10年里外保温被部分解决了我国西北地区温室的冬季保温问题，但是由于外保温被本身处在温室外部，因此长期以来存在以下几个方面的严重问题：保温被厚重，卷铺困难，即使是用了电动卷铺设备之后都存在卷铺不稳定的问题，具体为温室外保温被无法保证卷铺的平直度，因此造成温室采光面大面积遮阴，其次，由于温室外保温厚重，也导致卷铺设备负载大，容易出现故障，加之雨雪侵蚀，保温被的寿命仅能维持2-3年，使用成本高，维护成本也高；在我国西北多风地区，外保温被存在工程隐患，经常面临被风整体掀起，不但会造成外保温系统的整体失效，也会进一步造成温室生产的灾害；外保温被已经成为了温室特别是超大跨度温室在大跨度优化和自动化道路的严重障碍。
针对温室结构对于大跨度的需求，行业专家开发了各种结构来满足跨度要求，但简单从普通钢结构的构型中选用，导致安全性超富裕和价格居高不下。采用替代的材料进行焊接，又会导致结构在温室的湿热环境中过快地锈蚀，对结构的安全造成影响。
综上所述，我国设施农业领域温室结构领域亟待开发一种结构合理，安装工艺完善，能够既保障结构在大跨度条件下的承载力要求，也能够在整个安装过程中不用焊接，进而达到在温室全生命周期内的安全抗锈蚀，同时配套全新的保温和通风降温系统，以解决现有技术中温室空间桁架具有的承载力不强，承载跨度小，结构易锈蚀的缺陷，进而导致现有技术中的大跨度温室必须采取立柱支撑的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种三角形空间桁架及大跨度无立柱温室，解决现有技术中温室空间桁架具有的承载力不强，承载跨度小，结构易锈蚀的缺陷，进而导致现有技术中的大跨度温室必须采取立柱支撑的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种三角形空间桁架，包括上弦杆和下弦杆，所述的上弦杆和下弦杆之间安装有加强肋组件，所述的加强肋组件包括V型件和I型件；
所述的V型件包括第一连接板、侧边板和第二连接板，所述的第一连接板两侧各固接一个所述的侧边板的一端，所述的侧边板的另一端固接所述的第二连接板，所述的第一连接板和第二连接板平行设置，所述的第一连接板在所述的第二连接板所在平面上的投影与第二连接板不重叠；
所述的I型件包括中间板，所述的中间板两端分别固接一个第三连接板；
所述的侧边板和中间板表面冷压形成一个肋槽；
所述的V型件和I型件相互装配为空间三角形结构，所述的加强肋组件成对安装于所述上弦杆和下弦杆之间，每对加强肋组件与上弦杆和下弦杆形成四棱台结构，每对加强肋组件中的两个中间板所在平面和两个第一连接板所在平面平行。
一种大跨度无立柱温室，该大跨度无立柱温室底面四周设置的防寒沟，所述防寒沟内侧地面一侧安装有多组用于固定所述的三角形空间桁架的地桩，该大跨度无立柱温室顶部支撑结构采用多组上所述的三角形空间桁架构成。
本发明还具有如下技术特征：
具体的，V型件和I型件相互装配为空间等腰三角形结构，每对所述的加强肋组件与上弦杆和下弦杆形成等腰四棱台结构；
所述的侧边板长度为250～500mm，宽度为50～100mm，厚度为0.8～1.5mm，所述的侧边板上的肋槽长度为200～400mm，宽度为30～80mm，深度为5～10mm；
所述的中间板长度为300～500mm，宽度为50～100mm，厚度为0.8～1.5mm，所述的中间板上的肋槽长度为150～350mm，宽度为30～80mm，深度为5～10mm；
所述的肋槽为马蹄形肋槽。
具体的，所述的上弦杆为两根，所述的下弦杆为一根，所述的第一连接板固接于所述的下弦杆，所述的第二连接板和第三连接板固定于所述的上弦杆。
具体的，所述的上弦杆为一根，所述的下弦杆为两根，所述的第一连接板固接于所述的上弦杆，所述的第二连接板和第三连接板固定于所述的下弦杆。
具体的，所述的上弦杆由内卷边C型钢或闭合管型钢制造，所述的下弦杆由内卷边C型钢或外卷边几字钢制造。
具体的，所述的上弦杆、下弦杆和三角形加强肋组件装配前进行热镀锌并采用螺栓件装配，所述的下弦杆用于钩挂安装遮阳保温设施的滑动吊装件。
具体的，该大跨度无立柱温室内远离所述的地桩的一侧设置有蓄热保温墙，所述的有蓄热保温墙为所述的三角形空间桁架的支撑部，靠近所述的地桩一侧设置有通风除湿通道。
具体的，所述的蓄热保温墙包括包括外层墙板和内层墙板，所述的外层墙板和内层墙板之间填充有蓄热层，所述蓄热层顶部砌筑有第一混凝土现浇板；
所述的蓄热层内铺设多组高换热薄膜风道，所述的高换热薄膜风道两端设置进风口和出风口，所述的出风口顶端安装有轴流风扇，所述的进风口和出风口均位于内层墙板内侧。
具体的，所述的通风除湿通道包括大跨度无立柱温室内地面开挖的多个砌筑通风沟道，所述的砌筑通风沟道联通大跨度无立柱温室内外，所述的砌筑通风沟道顶部砌筑有第二混凝土现浇板，所述的第二混凝土现浇板上覆盖回填土层；
所述的砌筑通风沟道内安装有高换热薄膜风管，所述的高换热薄膜风管一端开口并伸出砌筑通风沟道至大跨度无立柱温室内顶部，另一端从砌筑通风沟道伸出至大跨度无立柱温室外并安装有用于排风的第二轴流风扇。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明的三角形空间桁架及大跨度无立柱温室采用了特殊设计的三角形空间桁架，该空间桁架利用创新设计的V型件和I型件相互装配为具有一定空间三角形结构的加强肋组件，巧妙地在极少构件的情况下实现了三角形空间结构的几何不变体系，解决了大跨度温室结构的承载力问题，进而可使温室的跨度进一步提高至可以进行机械化种植耕作所需要的跨度。
(Ⅱ)本发明的三角形空间桁架及大跨度无立柱温室开创性地采用了几字型或者C型结构的下弦杆设计，将温室骨架的功能多样化，节省了制作内部二层骨架的费用并简化了温室结构，同时为温室内保温提供了安装平台，克服了传统两层骨架内保温的空间狭小问题，为温室内部作物生长提供了必要的开阔的生长空间，也为温室的机械自动化种植耕作奠定了结构基础。
(Ⅲ)本发明的三角形空间桁架及大跨度无立柱温室的构件的空间化、模块化设计极大地简化了装配的难度，全面采用了装配前热镀锌和螺栓装配的方式，保障了结构的强度以及耐久性和安全性。
(Ⅳ)本发明的三角形空间桁架及大跨度无立柱温室针对大跨度结构带来的热损失以及通风除湿问题，设计了配套的蓄热保温墙和通风除湿通道，该蓄热保温墙和通风除湿通道与大跨度温室的结构相结合，使得结构获得更加优越的保温和除湿功能。
(Ⅴ)本发明的三角形空间桁架及大跨度无立柱温室，在下弦杆钩挂用于钩挂安装遮阳保温设施的滑动吊装件，遮阳保温设施收起时，向温室一侧收拢，并最终收拢在温室一侧，不会对温室内部主体部分产生任何遮荫，同时加强了温室的保温性能，有利于温室温光性能的进一步提高。
(Ⅵ)本发明的三角形空间桁架及大跨度无立柱温室的整个系统运行只有1或2台驱动电机驱动，造价低，运行的费用低，效率高，容易推广和保持长时间稳定运行。
附图说明
图1是本发明的整体结构侧面剖视示意图。
图2是本发明的三角形空间桁架整体结构示意图
图3是本发明的三角形空间桁架装配结构局部放大示意图(上弦杆1为两个，下弦杆2为一个)。
图4是本发明的三角形空间桁架装配结构局部放大示意图(上弦杆1为两个，下弦杆2为一个)。
图5是本发明的V型件正立面结构示意图。
图6是本发明的V型件侧立面结构示意图。
图7是本发明的V型件轴侧结构示意图。
图8是本发明的I型件轴侧结构示意图。
图9是本发明的I型件侧立面结构示意图。
图10是本发明的V型件和I型件装配结构示意图。
图11是本发明的三角形空间桁架装配结构截面示意图(上弦杆为两个并采用内卷边C型钢，下弦杆为一个并采用外卷边几字型钢)。
图12是本发明的三角形空间桁架装配结构截面示意图(上弦杆为两个并采用闭合管型钢，下弦杆为一个并采用内卷边C型钢)。
图13是本发明的三角形空间桁架装配结构截面示意图(上弦杆为一个并采用内卷边C型钢，下弦杆为两个并采用内卷边C型钢)。
图14是本发明的三角形空间桁架装配结构截面示意图(上弦杆为一个并采用闭合管型钢，下弦杆为两个并采用外卷边几字型钢)。
图15是本发明的大跨度无立柱温室俯视剖面结构示意图。
图16是本发明的蓄热保温墙剖面结构示意图。
图17是本发明的通风除湿通道横截面结构示意图。
图中各标号的含义为：1-上弦杆，2-下弦杆，3-加强肋组件，4-防寒沟，5-地桩，6-蓄热保温墙，7-通风除湿通道；
31-V型件，32-I型件，33-肋槽；
311-第一连接板，312-侧边板，313-第二连接板；
321-中间板，322-第三连接板；
61-外层墙板，62-内层墙板，63-蓄热层，64-第一混凝土现浇板，65-高换热薄膜风道，66-进风口，67-出风口，68-第一轴流风扇；
71-砌筑通风沟道，72-第二混凝土现浇板，73-回填土层，74-高换热薄膜风管，75-第二轴流风扇。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例：
本实施例给出一种三角形空间桁架及大跨度无立柱温室，如图1至图16所示，本实施例的三角形空间桁架包括上弦杆1和下弦杆2，上弦杆1和下弦杆2之间安装有加强肋组件3，加强肋组件3包括V型件31和I型件32；
V型件31包括第一连接板311、侧边板312和第二连接板313，第一连接板311两侧各固接一个侧边板312的一端，侧边板311的另一端固接第二连接板313，所述的第一连接板311和第二连接板313平行设置，所述的第一连接板311在所述的第二连接板313所在平面上的投影与第二连接板313不重叠；
I型件32包括中间板321，中间板321两端分别固接一个第三连接板322；
侧边板312和中间板321表面冷压形成一个肋槽33；
V型件31和I型件32相互装配为空间三角形结构，加强肋组件3成对安装于所述上弦杆1和下弦杆2之间，每对加强肋组件3与上弦杆1和下弦杆2形成四棱台结构，每对加强肋组件3中的两个中间板321所在平面和两个第一连接板311所在平面平行。
本实施例的大跨度无立柱温室底面四周设置的防寒沟4，所述防寒沟4内侧地面安装有多组用于固定三角形空间桁架的地桩5，该大跨度无立柱温室顶部支撑结构采用多组如上三角形空间桁架构成。
作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例的V型件31和I型件32相互装配为空间等腰三角形结构，每对加强肋组件3与上弦杆1和下弦杆2形成等腰四棱台结构；
侧边板312长度为250～500mm，宽度为50～100mm，厚度为0.8～1.5mm，侧边板312上的肋槽33长度为200～400mm，宽度为30～80mm，深度为5～10mm；
中间板321长度为300～500mm，宽度为50～100mm，厚度为0.8～1.5mm，中间板321上的肋槽33长度为150～350mm，宽度为30～80mm，深度为5～10mm；
肋槽33为马蹄形肋槽。
作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例的上弦杆1为两根，下弦杆2为一根，第一连接板311固接于下弦杆2，第二连接板313和第三连接板322固定于上弦杆1。
作为本实施例的另一种具体实施方式，本实施例的上弦杆1为一根，下弦杆2为两根，加第一连接板311固接于上弦杆1，第二连接板313和第三连接板322固定于下弦杆2。
作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例的上弦杆1由内卷边C型钢或闭合管型钢制造，下弦杆2由内卷边C型钢或外卷边几字钢制造。
作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例的上弦杆1、下弦杆2和三角形加强肋组件3装配前进行热镀锌并采用螺栓件装配，本实施例的下弦杆2用于钩挂安装遮阳保温设施的滑动吊装件。
作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例的大跨度无立柱温室内远离地桩5的一侧设置有蓄热保温墙6，有蓄热保温墙6为三角形空间桁架的支撑部，靠近地桩5一侧设置有通风除湿通道7。
作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例的蓄热保温墙6包括包括外层墙板61和内层墙板62，外层墙板61和内层墙板62之间填充有蓄热层63，所述蓄热层63顶部砌筑有第一混凝土现浇板64；蓄热层63内铺设多组高换热薄膜风道65，高换热薄膜风道65两端设置进风口66和出风口67，出风口67顶端安装有轴流风扇68，进风口66和出风口67均位于内层墙板62内侧。
作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例的通风除湿通道7包括大跨度无立柱温室内地面开挖的多个砌筑通风沟道71，砌筑通风沟道71联通大跨度无立柱温室内外；砌筑通风沟道71顶部砌筑有第二混凝土现浇板72，第二混凝土现浇板72上覆盖回填土层73；砌筑通风沟道71内安装有高换热薄膜风管74，高换热薄膜风管72一端开口并伸出砌筑通风沟道71至大跨度无立柱温室内顶部，另一端从砌筑通风沟道71伸出至大跨度无立柱温室外并安装有用于排风的第二轴流风扇75。
本发明的大跨度无立柱温室的设施安装和土建结构施工包括以下步骤：
步骤一：土建及保温除湿结构施工，对地块进行测量，并确定温室长度及跨度。根据所选定长度及跨度开挖基坑并填筑隔热材料建立防寒沟4，防寒沟4内混凝土浇筑或砖砌筑用于安装和支撑三角形桁架结构的地桩5。在温室一侧砌筑蓄热保温墙6，包括砖砌内层墙板61和外层墙板62，内层墙板61和外层墙板62之间填充蓄热层63，蓄热层63采用相变蓄热材料，蓄热层63内铺设多组高换热薄膜风道65，高换热薄膜风道65两端设置进风口66和出风口67，出风口67顶端安装有用于排风的第一轴流风扇68，蓄热保温墙6顶部浇筑第一混凝土现浇板64作为三角形空间桁架结构的支撑部。温室另一侧开挖通风除湿通道7并铺设高换热薄膜风管74。高换热薄膜风管72一端开口并伸出砌筑通风沟道71至大跨度无立柱温室内顶部，另一端从砌筑通风沟道71伸出至大跨度无立柱温室外并安装有用于排风的第二轴流风扇75顶部浇筑第二混凝土现浇板72，第二混凝土现浇板72上填充回填土层73；
步骤二：三角形空间桁架及遮阳保温设施安装，将上弦杆1、下弦杆2、V型件和I型件均提前进行热镀锌处理，并采用螺栓按如上所述结构进行装配，使V型件31和I型件32相互装配为空间三角形结构，使每对加强肋组件(3)中的两个I型件(32)所在平面为该四棱台结构的底面，使上弦杆1和下弦杆2在空间内形成牢固的几何不变体系，以作为大跨度无立柱温室顶部支撑结构。在三角形空间桁架上安装温室顶部其他结构件以及透光保温层。上弦杆1采用管型钢或内卷边C型钢，下弦杆采用内卷边C型钢或外卷边几字钢制造。每组下弦杆2下部钩挂多组滑动吊装件，用于安装遮阳保温设施，遮阳保温设施可以分区设置和安装。遮阳保温设施为有卷动收拢装置的内保温被，其上还固定有多个挂点，用于钩挂吊装件；
步骤三：使用过程中的遮阳、通风、除湿和保温，当温室内湿度过高时，打开第二轴流风扇75，从温室顶部抽取高热高湿空气输送至温室外，同时低温低湿空气从室外流入温室，并通过高换热薄膜风管74交换热量，加热后的低湿空气流入温室内，通过此过程在温度较小波动的情况下达到温室内湿度维持恒定。当白天温室内温度较高时，启动卷收装置，将内保温被打开，并遮挡过多日光，内保温被可以分区关闭，以调节温室内光照和温度维持恒定。同时，打开第一轴流风扇68，通过蓄热保温墙6内的高换热薄膜风道65和蓄热层63建立温室内空气热交换并储存热量，从而进一步降低温室内温度。当室内温度过低时，完全打开内保温被，使温室内充分接受光照并获取热量以提升温室内温度。同时打开第一轴流风扇68，通过建立温室内空气热交换并释放温室内温度过高时储存的热量，从而进一步提升温室内温度。

Claims (8)

1.一种三角形空间桁架，包括上弦杆(1)和下弦杆(2)，所述的上弦杆(1)和下弦杆(2)之间安装有加强肋组件(3)，其特征在于，所述的加强肋组件(3)包括V型件(31)和I型件(32)；
所述的V型件(31)包括第一连接板(311)、侧边板(312)和第二连接板(313)，所述的第一连接板(311)两侧各固接一个所述的侧边板(312)的一端，所述的侧边板(312)的另一端固接所述的第二连接板(313)，所述的第一连接板(311)和第二连接板(313)平行设置，所述的第一连接板(311)在所述的第二连接板(313)所在平面上的投影与第二连接板(313)不重叠；
所述的I型件(32)包括中间板(321)，所述的中间板(321)两端分别固接一个第三连接板(322)；
所述的侧边板(312)和中间板(321)表面冷压形成一个肋槽(33)；
所述的V型件(31)和I型件(32)相互装配为空间三角形结构，所述的加强肋组件(3)成对安装于所述上弦杆(1)和下弦杆(2)之间，每对加强肋组件(3)与上弦杆(1)和下弦杆(2)形成四棱台结构，每对加强肋组件(3)中的两个中间板(321)所在平面和两个第一连接板(311)所在平面平行；
所述的V型件(31)和I型件(32)相互装配为空间等腰三角形结构，每对所述的加强肋组件(3)与上弦杆(1)和下弦杆(2)形成等腰四棱台结构；
所述的侧边板(312)长度为250～500mm，宽度为50～100mm，厚度为0.8～1.5mm，所述的侧边板(312)上的肋槽(33)长度为200～400mm，宽度为30～80mm，深度为5～10mm；
所述的中间板(321)长度为300～500mm，宽度为50～100mm，厚度为0.8～1.5mm，所述的中间板(321)上的肋槽(33)长度为150～350mm，宽度为30～80mm，深度为5～10mm；
所述的肋槽(33)为马蹄形肋槽；
所述的上弦杆(1)由内卷边C型钢或闭合管型钢制造，所述的下弦杆(2)由内卷边C型钢或外卷边几字钢制造。
2.如权利要求1所述的三角形空间桁架，其特征在于，所述的上弦杆(1)为两根，所述的下弦杆(2)为一根，所述的第一连接板(311)固接于所述的下弦杆(2)，所述的第二连接板(313)和第三连接板(322)固定于所述的上弦杆(1)。
3.如权利要求1所述的三角形空间桁架，其特征在于，所述的上弦杆(1)为一根，所述的下弦杆(2)为两根，所述的第一连接板(311)固接于所述的上弦杆(1)，所述的第二连接板(313)和第三连接板(322)固定于所述的下弦杆(2)。
4.如权利要求1所述的三角形空间桁架，其特征在于，所述的上弦杆(1)、下弦杆(2)和三角形加强肋组件(3)装配前进行热镀锌并采用螺栓件装配，所述的下弦杆(2)用于钩挂安装遮阳保温设施的滑动吊装件。
5.一种大跨度无立柱温室，该大跨度无立柱温室底面四周设置的防寒沟(4)，所述防寒沟(4)内侧地面一侧安装有多组用于固定所述的三角形空间桁架的地桩(5)，其特征在于，该大跨度无立柱温室顶部支撑结构采用多组如权利要求1至4任一权利要求所述的三角形空间桁架构成。
6.如权利要求5所述的大跨度无立柱温室，其特征在于，该大跨度无立柱温室内远离所述的地桩(5)的一侧设置有蓄热保温墙(6)，所述的地桩(5)的同侧设置有通风除湿通道(7)，所述的三角形空间桁架一端安装于所述的蓄热保温墙(6)上，另一端安装于所述的地桩(5)上。
7.如权利要求6所述的大跨度无立柱温室，其特征在于，所述的蓄热保温墙(6)包括包括外层墙板(61)和内层墙板(62)，所述的外层墙板(61)和内层墙板(62)之间填充有蓄热层(63)，所述蓄热层(63)顶部砌筑有第一混凝土现浇板(64)；
所述的蓄热层(63)内铺设多组高换热薄膜风道(65)，所述的高换热薄膜风道(65)两端设置进风口(66)和出风口(67)，所述的出风口(67)顶端安装有用于排风的第一轴流风扇(68)，所述的进风口(66)和出风口(67)均位于内层墙板(62)内侧。
8.如权利要求7所述的大跨度无立柱温室，其特征在于，所述的通风除湿通道(7)包括大跨度无立柱温室内地面开挖的多个砌筑通风沟道(71)，所述的砌筑通风沟道(71)联通大跨度无立柱温室内外，所述的砌筑通风沟道(71)顶部砌筑有第二混凝土现浇板(72)，所述的第二混凝土现浇板(72)上覆盖回填土层(73)；
所述的砌筑通风沟道(71)内安装有高换热薄膜风管(74)，所述的高换热薄膜风管(74)一端开口并伸出砌筑通风沟道(71)至大跨度无立柱温室内顶部，另一端从砌筑通风沟道(71)伸出至大跨度无立柱温室外并安装有用于排风的第二轴流风扇(75)。
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