典型文洛式轻钢温室结构缺陷测试及力学性能分析_张敏.pdf

四川建筑科学研究 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 第 nullnull 卷 第 null 期 nullnullnullnull 年 null 月 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基金项目 四川省科技计划资助重点研发项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 作者简介 张 敏 nullnullnullnull null 男 工程师 主要从事建筑结构施工技术分析与管理方面的工作 通讯作者 贾 斌 nullnullnullnull null 男 博士 高级工程师 主要从事钢结构及空间结构相关技术方面的研究 null null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull E null mail nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 典型文洛式轻钢温室结构缺陷测试及力学性能分析 张 敏 null 贾 斌 null 王俊普 null 李 倩 null nullnull 中国五冶集团有限公司 四川 成都 nullnullnullnullnullnull nullnull 四川省建筑科学研究院有限公司 四川 成都 nullnullnullnullnullnull nullnull 成都市建设工程质量监督站 四川 成都 nullnullnullnullnullnull 摘 要 文洛式轻钢温室结构起源于荷兰现代农业技术 具有覆盖面积大 结构体系轻盈简洁的特 点 由于国内农业温室结构缺少针对性的设计 施工标准 因此其建设过程中暴露出来诸多缺陷 本文首先针对某大面积文洛式轻钢温室结构进行了现场缺陷检测 分析了存在的典型问题及其成 因 然后对形成温室主体结构的多跨门式刚架结构体系进行了三维建模 分别采用一阶弹性分析法 及直接分析法对结构构件力学性能进行了研究 获得的检测数据及分析结果对于此类温室结构的 推广应用具有一定参考 关键词 农业温室 轻钢结构 施工缺陷 力学性能 有限元分析 nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 中图分类号 nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull 文献标志码 null 文章编号 nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnull Defects testing and mechanical properties analysis of a typical Venlo light steel structure greenhouse nullnullnullnullnull nullnullnull null nullnullnull nullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull Abstract nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull Key words nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 0 引 言 农业温室是采用塑料薄膜 阳光板 玻璃板 玻璃钢板等作为维护结构的覆盖材料 以抵御大 风 暴雨 冰雹等恶劣气候条件 确保作物能够正 常生长的农业建筑设施 其中作物生长的环境条 件需要人工能够调控 温室内部空间应能满足工 人正常行走和进行相关生产操作的要求 温室能 有效提高单位土地投入产出比 高效利用各种资 源能源 切实促进农业劳动生产效益的提升 是提 高我国农业综合竞争力的一项技术 null 文洛式轻钢温室结构及配套设施源于荷兰 具有轻钢装配体系 室内温度均匀 拼装灵活 扩 展性好 采光性好等特点 与传统砖混结构日光 温室相比 轻钢结构温室具有强度高 重量轻 抗 震性能好 施工速度快 建设工程量小 节约土地 工厂化生产程度高 外型美观大方等优点 易于实 现标准化设计和管理 有利于标准化温室的快速 发展 null 文洛式轻钢温室结构自重较轻 机械装置复 杂 自动化程度较高 且围护材料多为玻璃 nullnull 板 或塑料薄膜 结构构件多采用轻质薄壁钢材 结构 的使用年限一般为 nullnull nullnullnull 年 相比民用建筑的功 能性标准要低 null 目前 国内还缺少针对此类温 室结构的设计标准及施工质量验收标准 对其施 工质量缺陷进行现场测试并分析评价其结构体系 承载能力 对文洛式轻钢温室结构推广应用有重 要工程意义 1 工程概况 某大面积文洛式轻钢温室结构位于四川省某 现代农业示范园区 目前为西部地区最大的蔬菜 类玻璃温室结构 该项目基于引进的荷兰先进农 业综合技术进行建设 结构整体长度为 nullnullnullnull nullnull null 宽度为 nullnullnullnull nullnull null 覆盖面积约为 nullnull nullnullnull null null 结构形式为连续多跨轻型门式刚架结构体系 长 轴向由 nullnull 榀跨度为 null null 以及 null 榀跨度为 nullnull nullnullnull null 的轻型门式刚架构成主平面受力体系 短轴向通 过系杆 null 柔性支撑系统将 nullnull 榀独立多跨门式刚 架结构形成空间整体结构体系 温室结构平面布 置如图 null 所示 图 null 温室结构平面布置 Fig null Layout plan of greenhouse structure 轻型桁架梁所属弦杆由规格为 nullnullnullnull 的 nullnullnull nullnullnull nullnullnull null 矩管组成 腹杆由 nullnullnull nullnullnull nullnullnull null 的方 管构成 门式刚架柱由规格为 nullnullnullnull 的 nullnullnullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null 矩管构成 其余次要结构构件包 括牌号为 nullnullnullnull 的 nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull null 屋面檩条 牌号 为 nullnullnullnullnullnull 的 nullnullnull 屋面及柱间柔性支撑 牌号为 nullnullnullnull 的 nullnullnull nullnullnull nullnullnull null 柱间系杆等 温室立柱构 件柱脚通过普通 nullnull 对穿螺栓与独立圆柱钢筋混 凝土基础铰接连接 不同位置基础最大埋深不超 过 nullnull null null 图 null 为连接构造大样 该项目竣工投入使用后 玻璃屋面局部存在 漏水 部分基础存在不均匀沉降 少数钢结构构件 存在一定变形等问题 需要对该大面积文洛式轻 钢温室结构使用过程中存在的问题及结构安全性 进行分析并提出相应的处理措施 nullnullnullnullnullnull nullnullnull null 张 敏 等 典型文洛式轻钢温室结构缺陷测试及力学性能分析 图 null 连接构造大样 Fig null Details of joint construction 2 现场测试及数据分析 本项目建筑高度约为 nullnull nullnullnull null 为连续轻型 门式刚架结构体系 现场利用运营单位提供的 null null 限高升降车对关键结构构件进行抽样检测 沿 温室中轴线道路两侧进行抽检 抽样轴线编号分 别为 null轴线 null轴线 null轴线 null轴线 null轴线 null 轴线 null轴线 null轴线 null轴线 null轴线 null轴线 null 轴线 null轴线 null轴线 共计短轴方向 nullnull 条轴线 抽样检测内容主要包含以下 null 个方面 null主体结 构构件规格 null门式刚架柱脚标高 null刚架构件 涂层厚度 null刚架构件初始几何缺陷 null基础不 均匀沉降 2null1 构件规格测试 根据设计图纸 该项目主体结构主要结构构 件规格为 横梁弦杆由规格为 nullnullnullnull 的 nullnullnull nullnullnull null nullnull null 矩管组成 腹杆由 nullnullnull null nullnull null nullnull null 的方管构 成 门式刚架柱由规格为 nullnullnullnull 的 nullnullnullnull null nullnull null nullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null 矩管构成 其余次要结构构件包括 牌号为 nullnullnullnull 的 nullnullnullnull null nullnull null nullnull null 屋面檩条 牌号 为 nullnullnullnullnullnull 的 nullnullnull 屋面及柱间支撑 牌号为 nullnullnullnull 的 nullnullnull nullnullnull null nullnull null 柱间系杆等 根据 钢结构工 程施工质量验收标准 nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull null 中的 相关规定 钢结构构件涂料 涂装遍数 涂层厚度 均应符合设计要求 抽样测试结果表明 施工安装采用的结构构 件规格与设计资料基本相符 刚架柱一共有 null 种 截面规格 分别为 nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull null 中柱 nullnullnullnull null nullnull nullnullnull null 与支撑连接中柱 nullnullnullnull null nullnull null nullnull null 端 柱 设计文件中桁架梁与钢管柱采用 nullnullnull 对穿 螺栓进行连接 现场实测采用的螺栓规格为 nullnullnull 符合设计资料要求 温室钢结构构件涂层厚度 分布较为离散 不同构件不同位置的涂层厚度差 异较大 但梁柱钢结构构件涂层厚度均满足室内 环境 nullnullnull nullnull 的涂层厚度要求 2null2 门式刚架柱脚标高 根据设计图纸 该项目主体钢结构通过 nullnull 对穿螺栓安装于预制钢筋混凝土柱基之上 并且 设计要求柱基顶部标高按照 nullnullnullnullnull 的坡高由温室 中轴线向短轴两侧逐渐放坡 即 null 轴向 nullnull 轴 null 轴向 null轴分别逐渐放坡 null 轴及 null 轴柱基顶相对 于 nullnull 轴和 null轴标高高出 nullnullnull nullnull 图 null 为温室宽 度方向独立基础埋深变化情况 现场抽样检测 了 nullnullnull轴线 中间间隔 null 条轴线 共计 nullnull 条轴 线 所属 null null null null null nullnull nullnull nullnull 柱列的柱脚 相对标高 部分柱脚标高因温室内绿色植物遮蔽 无法检测 图 null 为实测温室宽度方向各柱脚相对标高变 化趋势 以中部立柱为原点 两侧柱列标高依次 nullnull 四川建筑科学研究 第 nullnull 卷 图 null 温室宽度方向独立基础埋深变化情况 Fig null The change of foundation buried depths in greenhouse width direction 降低形成缓坡 根据现场实测柱脚标高换算得 到柱间放坡角度 见表 null 随着温室结构内部吊 挂荷载逐渐增加以及地基土沉降的发展 实测平 均放坡角度约在 nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull 之间 超过设 计文件中 nullnullnullnullnull 的限值 图 null 温室宽度方向各柱脚相对标高变化趋势 Fig null Changed trend on relative elevation of columns in greenhouse width direction 表 null 现场实测柱列坡度 Table null Scene measured data of columns slope 柱列位置 分段坡度 nullnull null nullnull null nullnull null nullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull 平均坡度 null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null轴线 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull null 张 敏 等 典型文洛式轻钢温室结构缺陷测试及力学性能分析 2null3 结构构件几何缺陷 本项目结构构件具有质轻壁薄 长细比较大 的特点 施工安装过程中需严格控制钢柱垂直度 状态 避免产生二阶效应 相关标准 null 中规定当 单层柱高度 H nullnull null 时 应控制柱垂直度不超过 Hnullnull nullnullnull 现场对温室结构立柱平面内外垂直度 进行了抽样检测 实测柱列在桁架平面内垂直度 均小于 nullnullnull nullnullnull 满足标准要求 实测柱列在桁架 平面外垂直度相对较大 大部分柱列平面外垂直 度均超过 nullnullnull nullnullnull限值 抽样柱列平面外垂直度均 值约为 nullnull nullnullnull 图 null 为立柱垂直度实测数据 钢 柱平面外 绕弱轴向 垂直度远大于其平面内 绕 强轴向 垂直度 图 null 立柱垂直度实测数据 Fig null Scene measured data of columns uprightness 门式刚架轻型房屋钢结构技术规范 nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull null 中规定当钢梁仅支承屋面和檩 条时 其竖向挠度限值为 Lnullnullnullnull 即本项目桁架梁 跨中竖向挠度限值约为 nullnull nullnull 现场对桁架式刚 架梁跨中竖向挠度进行了抽样检测 表 null 桁架 表 null 现场实测桁架梁挠度 Table null Scene measured data of beam deflection 梁段 所在轴线 刚架梁跨中挠度 nullnullnull null nullnull nullnull null null null null 均值 nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull null轴 nullnull轴 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnu