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高老師大棚的主要設(shè)計思想與特色
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高老師大棚的主要設(shè)計思想與特色是：
1、只有科學(xué)設(shè)計才可能有效降低建設(shè)成本。
只有經(jīng)過力學(xué)計算，才能選擇最小的鋼材斷面和最大的拱架間距，從而使材料的性能既得到充分發(fā)揮，又能滿足強度需求。用材減少了，成本自然會降下來。再比如，改進溫室的墻體、基礎(chǔ)，選擇更合理的形狀，科學(xué)選擇最佳的大棚膜、保溫設(shè)備和材料，都能有效的降低建設(shè)成本。曾經(jīng)有這樣一組調(diào)查數(shù)據(jù)，一套科學(xué)的設(shè)計圖紙將給建設(shè)者節(jié)約百分之20至70的建設(shè)資金。另外，只有科學(xué)設(shè)計才能保證大棚結(jié)構(gòu)的安全，真正滿足抵抗外來荷載（如大風(fēng)、大雪、冰雹、暴雨）的能力。十多年來，我設(shè)計的主拱架間距，許多達到3.4米，單跨跨度可達到20米，鋼材多采用8-12的圓鋼筋和4分管。從沒發(fā)生過一起倒塌事件。
2、適當(dāng)增加單體大棚的跨度和高度，
這樣一來，就可以在同樣面積的土地上擴大棚內(nèi)空間，從而提高大棚的蓄熱量。打個比方：一碗水易涼，一缸水不易涼。另外，適當(dāng)增大跨度還能有效降低大棚的平米造價。目前我設(shè)計的大棚一般可達到單跨20米。帶中柱的跨度還可增大到38米。
3、選好膜可延長使用壽命并能抵抗冰雹和大風(fēng)。
最好的膜可連續(xù)使用6-10年。當(dāng)然膜好，價錢要貴些，這點錢是可以從骨架的設(shè)計上隨手找回來，其原理也很簡單：好膜抗拉強度大，膜可以繃得很緊，拱架間距便可加大，拱架數(shù)量也就減少。多年來我推薦的農(nóng)用編制大棚膜為廣大農(nóng)民帶來了極大的幫助。
4、單拱雙側(cè)落地式大棚（俗稱拱棚），最具優(yōu)勢。
這種大棚，受力最合理、造價低廉，可充分利用土地、能最大限度吸收太陽能。也許有人會說，沒有后墻如何吸熱，保溫，其實墻體在溫室大棚中既不能起到吸熱作用，更不能起到保溫作用。打個比方吧：帶墻體的溫室，如果沒有保溫被，其棚內(nèi)溫度與拱棚是一樣的。真正起保溫作用的就是棉被，儲存熱量的物質(zhì)主要是棚內(nèi)的土壤和作物。也就是說拱棚加蓋棉被是降低成本，同時又能達到溫室效果的最有簡便的辦法。
5、增設(shè)端部抗風(fēng)柱、在端部開設(shè)門窗，便于貨物和人員進出和冬季通風(fēng)。同時解決了煙筒、風(fēng)機等的安裝問題。整張大棚膜全部的張力，通過壓膜槽作用在兩端門窗梁柱和抗風(fēng)柱上。這樣一來，還便于棚膜的松緊調(diào)節(jié)。更重要的是：僅這兩根抗風(fēng)柱便可提高大棚的整體抗風(fēng)能力一倍以上。
6、大棚受力拱架與支撐棚膜的副拱架分離可擴大拱架間距，既加大了主拱架間距又不至于造成棚膜過渡塌腰。發(fā)揮各自的作用，從而較大幅度降低建棚的成本。
7、大棚結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，因為鋼結(jié)構(gòu)強度大、費用低、便于加工和安裝。鋼結(jié)構(gòu)又分兩大類，各有優(yōu)缺點，要因地制宜擇：
7.1、焊接式鋼結(jié)構(gòu)，一般多采用以鋼筋棍為主的三角斷面空間拱形桁架或上下弦為鋼管的平面桁架結(jié)構(gòu)。在較低建設(shè)成本的前提下，有效地提高了大棚跨度、抗風(fēng)雪能力、耐銹能力，便于了非專業(yè)隊伍單棟施工，也不需要配備彎管設(shè)備（很貴且危險）。僅用12圓的鋼筋便可以將最大跨度設(shè)計到15米，如采用鋼管，便可以將跨度加大到15米至27米。這種結(jié)構(gòu)也可以設(shè)計成聯(lián)動大棚。
制作高精度且十分堅固的拱架胎膜，是焊接鋼拱架制作時用于彎曲、定位、成型以及防止焊接變形的關(guān)鍵模具。這一點，我將在施工法一節(jié)中詳細講述。
7.2、裝配式大棚，一般采用直徑22—32的熱鍍鋅鋼管，或是橢圓管、幾字形、矩形管。便可建成單拱或連拱的農(nóng)用大棚。其優(yōu)點是：人工成本低、工期短、拆裝方便、耐腐蝕性好。特別適合春秋大棚、但最好由專業(yè)隊伍大面積施工。缺點是抗風(fēng)雨能力差，跨度、高度較小。
8、利用棚內(nèi)邊緣土地，增加拱架垂直段。在傳統(tǒng)圓拱大棚的基礎(chǔ)上增加一米左右的垂直段, 不但使棚內(nèi)土地得以充分利用，同時又為兩側(cè)砌筑墻體、開設(shè)門窗提供了可能性。還為實現(xiàn)聯(lián)棟大棚提供了新的思路。在養(yǎng)殖大棚中，垂直段一般與圍欄等高，用大棚的骨架代替了圍欄的一側(cè)，從而降低了養(yǎng)殖棚的總體造價。但垂直段會降低大棚的抗風(fēng)能力，綁焊4分管于垂直段直至基底，可增加其抗風(fēng)能力。
9、擴大大棚的使用領(lǐng)域。塑料大棚屬于建筑學(xué)科中的“膜結(jié)構(gòu)”范疇。只是最早用于農(nóng)業(yè)，它可以作養(yǎng)豬 養(yǎng)羊、養(yǎng)魚、養(yǎng)牛、養(yǎng)禽類、蔬菜、花卉、果木、蘑菇大棚，也可以做成工業(yè)廠房、倉庫、農(nóng)家樂、生態(tài)園、釣魚館、污水處理間、晾曬棚、小型游泳館、體育場館等使用。
10、傳統(tǒng)大棚的鋼筋混凝土基礎(chǔ)有明顯的力學(xué)失誤
傳統(tǒng)大棚的拱架的鋼筋混凝土基礎(chǔ)與我們平時的住宅基礎(chǔ)受力是完全不同的。鋼骨架基礎(chǔ)主要作用是防止前后左右的搖擺。而不是承受壓力（當(dāng)然如果必須要砌筑墻體除外）在基坑內(nèi)灌注少量混凝土，夯實周邊土就足以。
11、溫、冷兩用大棚。在普通拱棚跨度大約三分之二處用塑料反光膜（銀藍膜）設(shè)置活動分割間，整體覆蓋保溫被，挑戰(zhàn)目前傳統(tǒng)的日光溫室，以多重中空大棚膜和保溫被代替磚墻，可大幅度降低建設(shè)成本（50%）。節(jié)能土地，提高抗風(fēng)雪能力，便于常年施工，實現(xiàn)了冬季是暖棚，夏季變成冷棚的革命性突破。
這種大棚由于內(nèi)部增加了一根立柱，分散了大棚的荷載，所以拱架鋼材直徑選擇可降低一號，從而與同跨度拱棚相比不增加整體造價。
12、目前常用的架空雙層塑料膜保溫大棚
雙層膜大棚是許多從事大棚建設(shè)的人都在苦苦追尋著的夢想。希望有一天能建成一座有較好保溫性能又不使用棉被的理想大棚。這是他們受到雙層玻璃窗保溫的啟示而產(chǎn)生的聯(lián)想并為之前赴后繼地努力。不斷推出各種各樣的雙層棚膜的大棚。
大家都知道，熱量的散失是通過熱傳遞的三種方式：傳導(dǎo)、對流、輻射來實現(xiàn)的。抑制這三種方式的任何一種，都能夠起到一定的保溫效果。大棚保溫棉被主要就是抑制傳導(dǎo)，也抑制部分對流和輻射。
大棚保溫棉被經(jīng)過多年的使用，人們發(fā)現(xiàn)它有許多缺點，從投資來看，棉被產(chǎn)生的費用要占到總投資的30-50%左右。
不斷推出各種各樣的中空雙層棚膜大棚就是想繞開這巨大的費用支出和使用上不便，去尋求一種更佳的設(shè)計方案。
可現(xiàn)實是殘酷的，科學(xué)容不得半點虛假。中空雙層大棚膜只能部分抑制傳導(dǎo)和對流，卻不能阻止輻射，所以效果均遠低于棉被。就像暖水瓶一旦漏氣或取消鍍銀反光層后，保溫效果就會大幅降低。
另外，雙層大棚膜對于太陽光的入射起到了極其有害阻擋作用。曾有人想通過多層膜來提高棚內(nèi)溫度，理論上的誤讀必然要導(dǎo)致失敗的結(jié)果。
目前常用的架空雙層塑料膜保溫大棚有以下四種
12.1、采用在棚內(nèi)部，用高透明膜吊頂結(jié)構(gòu)，這一方案保溫效果明顯好于單層大棚。難點是兩端的密閉，因為一切大棚的保溫都必須在棚膜密閉的前提下才有效果。俗話說：針大的孔，斗大的風(fēng)，多少熱量都會從縫隙中被“對流”掉。另外，隨著壓膜槽的不斷改進，卡簧已經(jīng)有了一種帶彎鉤的新產(chǎn)品，可吊繩索，這為雙層膜下種植爬繩類植物創(chuàng)造了條件。（見下圖）
白天將內(nèi)膜卷起一部分，叫陽光直接照射，晚上放下密閉起來，效果會更好。
12.2、在大棚內(nèi)增設(shè)“中棚
這種方案是最廉價，最便于操作，最巧妙的辦法。這種方法有效提高了棚內(nèi)局部區(qū)域的溫度。當(dāng)棚中棚幾何尺寸達到3米（跨度）*1.8米（株距）*2.2米（凈高）以上時，稱為“中棚”，放置在大棚中。就是標(biāo)準的雙層棚了。
這種方案可提高棚溫6度以上。適合育秧或搶種反季節(jié)蔬菜。已經(jīng)給農(nóng)民帶來可觀的收獲。如果棚中棚上再覆蓋反光輕質(zhì)的保溫材料，效果會更好。
棚中棚選擇高透光率極佳的4絲的薄膜即可。最好白天朝陽面撩起?？紤]到中棚使用時段為全年最冷的天氣，將其作為育苗育秧使用最為合理。待到天氣轉(zhuǎn)暖，便可拆除收起來。大棚拱架便可下垂吊繩，供蔬菜生藤爬蔓。此外，這種折疊式輕型骨架，還可以用于春季棚外大地的育秧。
12.3雙層骨架“棚中大棚”，并蓋內(nèi)保溫被。
只是內(nèi)棚比上述的“中棚”大許多，一座大棚內(nèi)只蓋一個，即用鍍鋅鋼管做骨架的裝配式普通型大棚（也可以是普通型焊接式骨架）。白天用手搖卷膜機將內(nèi)部大棚的薄棉被卷起，晚上放下。棚中大棚由于處在無風(fēng)、無雨雪冰雹的穩(wěn)定環(huán)境，加蓋輕質(zhì)反光防水保溫棉被（見下圖）。效果就很好，這種方案可提高棚溫10度。
從理論上講，采用棚內(nèi)反光保溫被對棚內(nèi)白天的熱量進行保溫。要比棚外加蓋同樣的保溫材料要有效得多。這一理念的基礎(chǔ)是：棚外環(huán)境是有風(fēng)，對流散熱十分明顯，且伴隨傳導(dǎo)。而棚內(nèi)空氣屬于靜止，幾乎沒有對流和傳導(dǎo)，只要能將輻射散熱限制在最低范圍，就能起到良好的保溫效果。難點是要選擇重量輕的材料，以便白天卷起、晚上放下。目前銀藍膜或輕質(zhì)反光防水保溫棉被就是理想材料。下圖為溫室內(nèi)的“大內(nèi)棚”的棉被保溫。
以上方法還揭示了一個平時我們沒有關(guān)注的簡單道理，這就是：明確了我們到底是希望保住整個大棚的溫度還是只保住局部的溫度，答案很明顯，是后者。局部越小，越容易保，就像蓋被子睡覺一樣。另外，這種方法并不是說對外棚就不做保溫了，而是將傳統(tǒng)外部的厚棉被換成一層銀藍保溫膜，以減少輻射散熱。這種方法較傳統(tǒng)外部的厚棉被法可提高溫度4度左右。卷簾機可全部換成手動。
12.4，在棚內(nèi)增加棚內(nèi)傘。為防止養(yǎng)殖棚頂?shù)撵F滴水和夏季過嗮問題，在棚內(nèi)增加棚內(nèi)傘，效果良好，如能在某個圍欄四周圍出棚內(nèi)小房，還可作為產(chǎn)房、羔房或生活間.
13 、目前，在農(nóng)業(yè)補貼政策上有時會遇到，拱棚即使蓋了棉被也只每畝補貼3千，而帶后墻的溫室則補貼10萬。
面對這一現(xiàn)狀，我設(shè)計了《框架結(jié)構(gòu)帶后墻溫室》。這種日光溫室大棚是在目前常用溫室的基礎(chǔ)上加以改良，使之更加堅固耐久，跨度更大，造價大幅度降低。
從對大棚后墻的受力分析來看，后墻除了保溫蓄熱功能外，主要是承受拱架的壓力和推力，還要承受上方坡屋頂以及上部站人的荷載。墻體太薄了，就無法抵抗這些外力。所以，目前的溫室后墻普遍很厚，造價也就隨之上去。減少后墻厚度的有效方法是將拱架不再搭在后墻上，而是將拱架靠墻一端增加立柱，使其自身形成框架，墻體只起封閉作用。后墻的保溫可粘貼聚苯板，也可以將磚墻改為掛保溫板或直接掛棉被。
另外，我還建議取消上人屋面斜坡屋頂，理由是：上人屋面斜坡屋頂造價很高，且不安全。目前各類大棚保溫被的卷被機使用效果都不錯，一般為下推式和側(cè)卷式，并不需要人再上棚頂卷被了。
目前全國各地還出現(xiàn)了其他外形的拱架：將上述后部的垂直段改成斜坡形或是拱坡形。這類大棚解決的問題是：對于東西向的全拱棚，棚內(nèi)北側(cè)的土地光照（非直射）有些不足，棚內(nèi)植物長勢出現(xiàn)不均衡?？s小北側(cè)的土地面積，便有了此類形狀的大棚。
另外，將溫室外端部砌筑的工人休息室放在棚內(nèi)端部，用簡易板房取代。既改善了生活環(huán)境又大幅度降低了建設(shè)成本。
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