CN113383664A - 抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑及其使用方法 - Google Patents

抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑及其使用方法，其包括温室结构主体、钢框架、抗风雪型网幕。所述温室为锯齿形，包括大开间钢骨架和覆盖薄膜，温室两侧面、顶部、前山墙均铺设防虫网，后山墙安装通风风机，顶部安装双轴卷膜机；所述钢框架包括管柱、横梁、滑行轨道以及斜撑；所述抗风雪型网幕由上层遮阳幕和下层钢丝网组成并铺设在幕框中，幕框设置滑轮和伸缩装置，由液压控制器控制其转换位置；温室和钢框架均设置混凝土基础。本发明具有如下优点：通过自动控制和转换抗风雪型网幕的位置，在具备遮阳功能的同时使温室具有抗风、雪、暴雨冲击能力；温室具备防病虫害和多种高效通风组合模式；温室大开间有利于机械作业。

Description

抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑及其使用方法
【技术领域】
本发明涉及温室建筑结构领域，尤其涉及一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑。
【背景技术】
温室建筑是采用透光覆盖材料作为围护结构，且具备一定环境调控能力，以抵御不良气候，保证作物正常生长的低矮农业建筑设施。温室建筑的覆盖材料主要有塑料薄膜、PC板、玻璃等。采用低密度聚乙烯塑料薄膜作为围护结构的薄膜温室建筑具有投入低、产出高、施工简便等优点，在各国现代农业生产中得到广泛应用。然而，该结构属于安全系数较低的轻型膜结构，其受风荷载、雪荷载以及暴雨影响比普通建筑结构更显著。我国由强风、大雪以及暴雨造成温室结构破坏的事故时有发生。历次灾害表明，薄膜温室建筑主要破坏形式有：薄膜损毁、骨架变形、构件受损和整体倒塌，给农业经济带来了巨大的损失。同时，由于我国幅员辽阔，针对各个地区的气候和环境条件，薄膜温室建筑也需要灵活选用一种或多种通风模式相结合的方法，以实现高效通风的目的。
因此，开展薄膜温室建筑的抗风、雪、暴雨性能研究，研发能够抵御多种极端气候与恶劣环境条件，并实现高效通风功能的高性能温室建筑对发展现代高效农业生产具有重要的理论与工程意义。
目前，对于薄膜温室建筑整体受力性能的研究主要集中在单独的抗风性能或抗雪性能研究，且主要通过增强温室结构主体的力学性能来进行研究，即通常在温室结构主体内部正中或其余部位设置若干支撑柱，导致温室内不便于进入机械进行机械化作业。
其次，现有温室通常仅在一个或两个部位设置一种通风措施，通风模式和方法单一，且难以调节风向和风速大小。为了防止病虫害，温室通常会在通风口处安装防虫纱网，单一的通风模式和方法也会导致通风效率降低。然而，一定的风力作用将有助于作物的生长，例如，可促进二氧化碳和氧气的流通，以加快作物光合作用等。此外，在花期，由于温室内要防虫，单一的通风模式和方法致使通风风力不够，因此，通常需要进行人工授粉，以保证结实率，导致成本大大提高。
再次，现有温室主要是增强结构整体刚度和稳定性，即确保温室不倒塌，尚未对薄膜围护材料进行有效防护，当薄膜遭受暴雨冲击、大雪压力、极值风荷载作用时易破损，且大风天气容易席卷砂石、树枝、玻璃碎片等尖锐物而造成薄膜破损。
综上所述，现有温室缺乏综合抗风、雪以及暴雨的有效措施；造价较高，且综合抗灾性能低；通风模式和方法单一，整体通风效率低。因此，本发明提出一种既造价经济，又能同时满足抗风、雪、暴雨冲击且高效通风功能的薄膜温室建筑，以解决目前存在的主要问题。
【发明内容】
本发明公开了一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑。本发明具有多种自然通风模式和机械通风模式，在有效防止病虫害的基础上，能满足各类环境条件下薄膜温室建筑的高效通风要求；通过自动控制和转换抗风雪型网幕的位置，不仅能够满足温室内部各区域作物的遮阳要求，而且使温室具有抗风、雪以及暴雨冲击的能力；温室内部的钢骨架在满足受力性能的基础上能够实现大开间设计，有利于大型机械的室内作业，以提高设施农业的生产效率；主要是利用抗风雪型网幕的位置变换来实现薄膜温室建筑的抗风、雪以及暴雨冲击性能，造价比较经济，施工简便。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，包括温室结构主体1；所述温室结构主体1的纵向与所在地的主导风向垂直；所述温室结构主体1外安装有钢框架2，钢框架2包括顶部的滑行轨道21，滑行轨道21长度方向与主导风向平行设置，连接有管柱22；所述滑行轨道21上滑动连接有两组抗风雪型网幕3；抗风雪型网幕3包括钢丝网31；钢丝网31内侧连接有连接轴38，连接轴38通过滑轮37与滑行轨道21滑动连接，外侧铰接连接有伸缩装置4；伸缩装置4铰接连接在管柱22上；钢框架2顶部安装有与滑轮37配合的限位结构；
所述抗风雪型网幕3根据气候条件处于温室结构主体1上方呈水平状态或转换至温室结构主体1的迎风面呈竖立状态。
进一步的改进，所述伸缩装置连接有旋转装置，旋转装置安装在管柱22上，伸缩装置4为油缸或气缸。
进一步的改进，所述旋转装置为旋转油缸或旋转气缸或电机或与伸缩装置端部铰接的伸拉装置41，伸拉装置41与管柱22铰接连接且处于伸缩装置4下方，伸拉装置41为油缸，伸拉装置41和伸缩装置4均连接有液压控制器42。
进一步的改进，所述钢丝网31上安装有遮阳幕32，遮阳幕32一端卷在第一收卷轴33上，另一端连接有拉绳34，拉绳34卷在第二收卷轴35上，第一收卷轴33和第二收卷轴35均连接有收卷电机36。
进一步的改进，所述限位结构为滑行轨道21或管柱22上成形的旋转凹槽23。
进一步的改进，所述温室结构主体1顶部成形有锯齿状顶部11，锯齿状顶部11侧面、温室结构主体1的两侧面和前山墙底部均安装有推拉窗，推拉窗处铺设有防虫网12，温室结构主体1的后山墙安装有通风风机14；温室结构主体1内安装有若干风速风向传感器、温度传感器和湿度传感器；所述温室结构主体1包括大开间钢骨架13，大开间钢骨架13内部不设置支撑结构，且覆盖有薄膜15；温室结构主体1顶部安装有双轴卷膜机5，双轴卷膜机5的两个转轴分别处于锯齿状顶部11侧面的防虫网12的上方和下方；
所述双轴卷膜机5的上方转轴能够自动卷起和展开温室结构主体1左半部的覆盖薄膜，下方转轴能够自动卷起和展开温室结构主体1右半部的覆盖薄膜。
进一步的改进，所述管柱22为方钢管柱，所述滑行轨道21之间固定连接有横梁25，方钢管柱连接有斜撑24，所述斜撑24包括焊接在方钢管柱上的焊接铁片241、焊接铁片241通过第一固定螺栓242连接有斜撑杆246，斜撑杆246通过第二固定螺栓243连接有角钢244，角钢244与固定在地面基础上的全螺纹螺柱245相连；方钢管柱的侧壁上设置有与连接轴38对应的固定锁槽26，所述固定锁槽26内安装有锁舌261，锁舌261连接有执手262；
所述方钢管柱底部设置连接有抗拔结构6，抗拔结构6处于混凝土基础7内，混凝土基础7连接有水泥桩71，混凝土基础7和水泥桩71均采用C20混凝土，所述抗拔结构6为方钢管柱底部焊接的钢管网61，所述水泥桩71与方钢管柱之间通过钢丝62连接；所述大开间钢骨架13底部由混凝土圈梁72围筑。
进一步的改进，所述抗风雪型网幕3的宽度为温室结构主体1宽度的0.7～1.1倍。
一种上述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑的使用方法，包括如下步骤：当处于正常环境情况时，抗风雪型网幕3处于顶部，根据温室结构主体1内的温度控制遮阳幕32收起或展开，根据温室结构主体1内所需的风速和风向调整各防虫网12处推拉窗的开度以及通风风机14的功率，使得温室结构主体1内的温度、风速和风向均处于温室结构主体1内作物适宜生长的条件；
当仅遇到大于预设风速环境时，控制迎风面的抗风雪型网幕3下落至竖立状态；
当遇到暴雨或大雪或暴晒且大于预设风速的环境时，控制迎风面的抗风雪型网幕3下落至竖立状态，另一组抗风雪型网幕3调整到温室结构主体1正上方；
当遇到暴雨或大雪或暴晒且小于预设风速的环境时，两组抗风雪型网幕3均处于温室结构主体1上方。
进一步的改进，当遇到大雪且小于预设风速的环境时，抗风雪型网幕3处于温室结构主体1上方，且每隔预设时间控制抗风雪型网幕3下落倒雪。
与相关技术相比，本发明提供的一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑具有如下优点：
1、在传统带遮阳幕的薄膜温室建筑的基础上，创新性地提出了带抗风雪型网幕的薄膜温室建筑，通过自动控制和转换抗风雪型网幕的位置，不仅能够满足温室内部各区域作物的遮阳要求，而且使温室具有抗风、雪以及暴雨冲击的能力。
2、在传统单一通风模式的薄膜温室建筑的基础上，创新性地提出了具备多种自然通风模式和机械通风模式的薄膜温室建筑，实现在有效防止病虫害的基础上，能满足各类环境条件下薄膜温室建筑的高效通风要求，且可以根据作物需要调整风向和风速。
3、在传统小开间薄膜温室建筑的基础上，创新性地提出了满足受力性能的钢骨架大开间薄膜温室建筑，有利于大型机械的室内作业，以提高设施农业的生产效率。
4、相比增强温室结构主体力学性能的措施，创新性地利用抗风雪型网幕的位置变换来实现薄膜温室建筑的有效抗风、雪以及暴雨冲击，其造价更经济，施工更简便。
【附图说明】
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑整体结构示意图；
图2为本发明的温室结构主体示意图；
图3为本发明的温室建筑钢骨架结构示意图；
图4为本发明的温室建筑前端山墙结构示意图；
图5为本发明的温室建筑后端山墙结构示意图；
图6为本发明的斜撑结构示意图；
图7为本发明的混凝土基础结构示意图；
图8为本发明的方钢管柱抗拔措施结构示意图；
图9为本发明的抗风雪型网幕结构示意图；
图10为遮阳幕收卷结构的结构示意图；
图11为本发明的液压伸缩装置连接示意图；
图12为本发明的抗风雪型网幕滑动状态示意图；
图13为本发明的抗风雪型网幕转动过程示意图；
图14为本发明的抗风雪型网幕框架固定和移出示意图；
图15为本发明的抗风雪型网幕竖立示意图。
图中：温室结构主体1、锯齿状顶部11、防虫网12、大开间钢骨架13、通风风机14、薄膜15、钢框架2、滑行轨道21、管柱22、旋转凹槽23、斜撑24、焊接铁片241、第一固定螺栓242、第二固定螺栓243、角钢244、全螺纹螺柱245、斜撑杆246、横梁25、固定锁槽26、锁舌261、执手262、抗风雪型网幕3、钢丝网31、遮阳幕32、第一收卷轴33、拉绳34、第二收卷轴35上、收卷电机36、滑轮37、连接轴38、伸缩装置4、伸拉装置41、液压控制器42、双轴卷膜机5、抗拔结构6、钢管网61、钢丝62、混凝土基础7、水泥桩71、混凝土圈梁72。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，包括温室结构主体、钢框架和抗风雪型网幕。
具体的，所述温室结构主体为锯齿形温室，其纵向与所在地的主导风向垂直；温室结构主体包括大开间钢骨架和温室薄膜；温室结构主体由混凝土圈梁围筑，有利于增强结构的整体受力性能和稳定性能；在温室两侧面、顶部、前山墙均铺设防虫网，后山墙安装通风风机，顶部安装双轴卷膜机，温室薄膜能够通过上方、下方卷膜轴自动卷起和铺设，可参阅图2～图5。实施例中薄膜温室建筑具有侧面通风、山墙通风和顶部通风等多种自然通风模式和机械通风模式；温室结构主体内安装有若干风速风向传感器、温度传感器和湿度传感器，可以实时监测室内风速、风向、温度以及湿度等环境条件参数；根据温室结构主体内所需的环境条件参数调整各防虫网处推拉窗的开度以及通风风机的功率，灵活选用一种或多种通风模式相结合的方法，在有效地防止室内作物的病虫害和满足遮阳作用的基础上，还能满足各类环境条件下薄膜温室建筑的高效通风要求和作物适宜生长的条件。
所述钢框架，包括管柱、横梁、滑行轨道以及斜撑，钢框架架设于温室结构主体的外部空间，可参阅图1。钢框架设置多根横梁和立柱斜撑，有利于增强钢框架的整体稳定性能，使得抗风雪型网幕能够在钢框架上安全滑动并转换位置。所述斜撑包括焊接在方钢管柱上的焊接铁片、焊接铁片通过第一固定螺栓连接有斜撑杆，斜撑杆通过第二固定螺栓连接有角钢，角钢与固定在地面基础上的全螺纹螺柱相连，可参阅图6。所述方钢管柱底部设置混凝土基础、抗拔措施和水泥桩固定措施，可参阅图7～图8；混凝土基础和水泥桩均采用C20混凝土；抗拔措施采用方钢管柱底部焊接钢管网的方法以增强抗拔力；水泥桩固定措施为水泥桩与方钢管柱之间通过钢丝连接，以增强钢框架的整体稳定性能。
所述抗风雪型网幕由上层遮阳幕和下层钢丝网组成，可参阅图9。遮阳幕一端卷在第一收卷轴上，另一端连接有拉绳，拉绳卷在第二收卷轴上，第一收卷轴和第二收卷轴均连接有收卷电机；当无需遮阳，且需要保证充足光照时，可将上层遮阳幕自动收起来，下层钢丝网基本不影响光照强度，可参阅图10。抗风雪型网幕的钢丝网内侧设置连接轴，通过滑轮与滑行轨道滑动连接，外侧铰接连接有伸缩装置，伸缩装置铰接连接在管柱上，由钢框架顶部与滑轮配合的限位结构、安装在管柱上的液压控制器和管柱上与连接轴对应的固定锁槽来控制抗风雪型网幕的滑动、位置转换以及固定，可参阅图11～图15。所述限位结构为滑行轨道和管柱上成形的旋转凹槽，所述固定锁槽内安装有锁舌，锁舌连接有执手，可参阅图13～图14。所述抗风雪型网幕的内部滑轮可滑动至管柱顶部的旋转凹槽，通过旋转凹槽和伸缩装置，抗风雪型网幕由水平位置转换成竖立位置，并由固定锁槽固定，成为具有挡风墙性质的挡风措施，能够有效缓解温室结构主体承受的风荷载，可参阅图15。
针对各类环境条件，抗风雪型网幕的设置方式为：当处于正常环境条件时，抗风雪型网幕固定于温室主体结构顶部，根据室内作物的生长需求控制遮阳幕收起或展开；当仅处于大风环境时，控制迎风面的抗风雪型网幕下落至竖立状态，形成挡风墙以减小风荷载；当处于暴风雨或风雪环境时，控制迎风面的抗风雪型网幕下落至竖立状态，另一组抗风雪型网幕调整到温室结构主体正上方；当仅处于暴雨或大雪或暴晒环境时，两组抗风雪型网幕均处于温室结构主体上方；当仅处于大雪环境时，抗风雪型网幕处于温室结构主体上方，且每隔一段时间控制抗风雪型网幕下落倒雪。
由于抗风雪型网幕既能满足遮阳功能，又能够有效缓解作用在温室结构主体上的风荷载、雪荷载以及暴雨冲击荷载，因此，设置抗风雪型网幕的薄膜温室建筑的钢骨架能够设计成大开间钢骨架，有利用大型机械的室内作业，以提高生产效率，可参阅图3。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，包括温室结构主体(1)；所述温室结构主体(1)的纵向与所在地的主导风向垂直；所述温室结构主体(1)外安装有钢框架(2)，钢框架(2)包括顶部的滑行轨道(21)，滑行轨道(21)长度方向与主导风向平行设置，连接有管柱(22)；所述滑行轨道(21)上滑动连接有两组抗风雪型网幕(3)；抗风雪型网幕(3)包括钢丝网(31)；钢丝网(31)内侧连接有连接轴(38)，连接轴(38)通过滑轮(37)与滑行轨道(21)滑动连接，外侧铰接连接有伸缩装置(4)；伸缩装置(4)铰接连接在管柱(22)上；钢框架(2)顶部安装有与滑轮(37)配合的限位结构；
所述抗风雪型网幕(3)根据气候条件处于温室结构主体(1)上方呈水平状态或转换至温室结构主体(1)的迎风面呈竖立状态。
2.如权利要求1所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，所述伸缩装置连接有旋转装置，旋转装置安装在管柱(22)上，伸缩装置(4)为油缸或气缸。
3.如权利要求2所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，所述旋转装置为旋转油缸或旋转气缸或电机或与伸缩装置端部铰接的伸拉装置(41)，伸拉装置(41)与管柱(22)铰接连接且处于伸缩装置(4)下方，伸拉装置(41)为油缸，伸拉装置(41)和伸缩装置(4)均连接有液压控制器(42)。
4.如权利要求1所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，所述钢丝网(31)上安装有遮阳幕(32)，遮阳幕(32)一端卷在第一收卷轴(33)上，另一端连接有拉绳(34)，拉绳(34)卷在第二收卷轴(35)上，第一收卷轴(33)和第二收卷轴(35)均连接有收卷电机(36)。
5.如权利要求1所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，所述限位结构为滑行轨道(21)或管柱(22)上成形的旋转凹槽(23)。
6.如权利要求1所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，所述温室结构主体(1)顶部成形有锯齿状顶部(11)，锯齿状顶部(11)侧面、温室结构主体(1)的两侧面和前山墙底部均安装有推拉窗，推拉窗处铺设有防虫网(12)，温室结构主体(1)的后山墙安装有通风风机(14)；温室结构主体(1)内安装有若干风速风向传感器、温度传感器和湿度传感器；所述温室结构主体(1)包括大开间钢骨架(13)，大开间钢骨架(13)内部不设置支撑结构，且覆盖有薄膜(15)；温室结构主体(1)顶部安装有双轴卷膜机(5)，双轴卷膜机(5)的两个转轴分别处于锯齿状顶部(11)侧面的防虫网(12)的上方和下方；
所述双轴卷膜机(5)的上方转轴能够自动卷起和展开温室结构主体(1)左半部的覆盖薄膜，下方转轴能够自动卷起和展开温室结构主体(1)右半部的覆盖薄膜。
7.如权利要求1所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，所述管柱(22)为方钢管柱，所述滑行轨道(21)之间固定连接有横梁(25)，方钢管柱连接有斜撑(24)，所述斜撑(24)包括焊接在方钢管柱上的焊接铁片(241)、焊接铁片(241)通过第一固定螺栓(242)连接有斜撑杆(246)，斜撑杆(246)通过第二固定螺栓(243)连接有角钢(244)，角钢(244)与固定在地面基础上的全螺纹螺柱(245)相连；方钢管柱的侧壁上设置有与连接轴(38)对应的固定锁槽(26)，所述固定锁槽(26)内安装有锁舌(261)，锁舌(261)连接有执手(262)；
所述方钢管柱底部设置连接有抗拔结构(6)，抗拔结构(6)处于混凝土基础(7)内，混凝土基础(7)连接有水泥桩(71)，混凝土基础(7)和水泥桩(71)均采用C20混凝土，所述抗拔结构(6)为方钢管柱底部焊接的钢管网(61)，所述水泥桩(71)与方钢管柱之间通过钢丝(62)连接；所述大开间钢骨架(13)底部由混凝土圈梁(72)围筑。
8.如权利要求1所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑，其特征在于，所述抗风雪型网幕(3)的宽度为温室结构主体(1)宽度的0.7～1.1倍。
9.一种如权利要求1～8任一所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
当处于正常环境情况时，抗风雪型网幕(3)处于顶部，根据温室结构主体(1)内的温度控制遮阳幕(32)收起或展开，根据温室结构主体(1)内所需的风速和风向调整各防虫网(12)处推拉窗的开度以及通风风机(14)的功率，使得温室结构主体(1)内的温度、风速和风向均处于温室结构主体(1)内作物适宜生长的条件；
当仅遇到大于预设风速环境时，控制迎风面的抗风雪型网幕(3)下落至竖立状态；
当遇到暴雨或大雪或暴晒且大于预设风速的环境时，控制迎风面的抗风雪型网幕(3)下落至竖立状态，另一组抗风雪型网幕(3)调整到温室结构主体(1)正上方；
当遇到暴雨或大雪或暴晒且小于预设风速的环境时，两组抗风雪型网幕(3)均处于温室结构主体(1)上方。
10.如权利要求9所述的抗风、雪、暴雨且高效通风的薄膜温室建筑的使用方法，其特征在于，当遇到大雪且小于预设风速的环境时，抗风雪型网幕(3)处于温室结构主体(1)上方，且每隔一段时间控制抗风雪型网幕(3)下落倒雪。
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