一种新型琴弦式日光温室的设计

1、    一种新型琴弦式日光温室的设计    刘艳华刘文合于威张玉清摘要：为了科学指导琴弦式日光温室结构的优化升级，实现更加节能、高效生产，在借鉴农民自建琴弦式日光温室和辽沈型日光温室的基础上，优化设计出新型琴弦式日光温室。该温室不仅具有较强的结构稳定性、较好的采光性和较大的作业空间，而且增强了墙体保温性能，降低了日光温室的造价，避免了繁琐安装劳作。运用层次分析法对琴弦式日光温室、辽沈型日光温室和农民自建温室进行了经济效益综合评价，结果表明琴弦式日光温室的综合经济效益值均高于辽沈型日光温室和农民自建温室。新型琴弦式日光温室造价相对较低，材料来源广泛，施工方

2、便，且具有较高的经济效益，易于为广大农民所接受。关键词：琴弦式日光温室；设计；经济效益；综合评价： tu261；s625.1 文献标志码： a ：1002-1302（2015）10-0483-04琴弦式日光温室是我国较早的自主开发的设施类型1。早期的琴弦式日光温室的采光前屋面为两折式，每隔3.0 m设1个桁架，桁架用木杆做成，桁架上端固定在中脊的脊檩上，下端固定在前底脚木桩上。桁架东西向横拉8号钢丝，钢丝间距30.040.0 cm，两端固定在东西山墙外的地锚上，形成琴弦。桁架之间设上下2层竹竿，支撑和压住薄膜，并用细铁丝将上下竹竿拧紧。这种日光温室取消前屋面立柱结构，具有建材截面小、桁架数量不

3、多、作业方便等优点。但由于固定薄膜时铁丝穿透很多孔洞，薄膜易在穿孔处破损，且致使温室屋面的密封性和保温性下降，影响温室效果。近年来，农民在实际生产实践中对早期琴弦式日光温室进行了一定的改进，但缺乏科学设计或造价偏高，农民难以接受2。因此，急需对早期琴弦式日光温室进行优化，设计出一种低造价、高性能的温室来满足农民生产的需要。本研究针对上述需求，进行新型琴弦式日光温室设计，并应用层次分析法对其进行综合经济效益分析。1 新型琴弦式日光温室设计新型琴弦式日光温室主要进行了以下几方面改进措施。第一，优化温室采光前屋面，增强结构的稳定性，增大采光屋面的采光性和作业空间。第二，改善墙体结构，增强墙体保温性能

4、，减少墙体占地，降低日光温室的造价。第三，改变原琴弦式日光温室铁丝穿透薄膜造成的诸多弊端，减少温室安装中繁琐的劳作。新型琴弦式日光温室的具体设计如下。1.1 日光温室建筑设计1.1.1 墙体设计 新型琴弦式日光温室的后墙采用土墙，墙体宜采用黏性土、粉质黏性土，若建造区土质黏结性较差，强度不足，易造成后墙承载力不够，而使温室后墙坍塌，后屋面落架。所以在土质较差地区采用土筑墙时，可在对应放置横梁的下部位置墙体内设置立柱。山墙墙体采用多层复合结构，分为内、中、外3层结构：内墙为厚240 mm砖墙，中层覆盖12层草帘作为保温层，外部扣12层塑料膜作为墙体的防水层。典型的日光温室平面、剖面如图1和图2所

5、示。1.1.2 后屋面设计 后屋面采用多层结构，由室内向室外应有防潮层、承重层、保温层、找坡层和防水层。防水层在最顶层，承重层在最底层，中间为保温层。防水层采用塑料膜；保温层的材料采用秸秆、稻草、炉渣、聚苯泡沫板等导热系数低的材料；承重层主要由纵向拉筋、横梁和钢骨架组成；防潮层选用塑料薄膜，最后进行覆土保温压顶。后屋面做法详见图2。1.1.3 前屋面设计 前屋面主要由钢骨架（辽沈型骨架形式）3、竹骨架和钢绞线组成。钢骨架每2.552.7 m 1榀，每两节钢骨架之间设2榀竹骨架，即竹骨架间距0.850.90 m。钢绞线固定于钢骨架上，水平间距0.801.00 m。竹骨架置于钢绞线之上，以支撑棚膜

6、（图2）。改变原琴弦式日光温室采用2层竹竿压紧塑料薄膜的做法，而采用在塑料薄膜外铺设压膜线的方法，不仅可以克服铁丝穿透薄膜而造成的诸多弊端，同时减少了安装中繁琐的劳作。1.1.4 前屋面保温覆盖 前屋面外覆盖采用草苫、纸被、轻型保温被等材料。草苫由芦苇、稻草等材料编织而成，常在草苫下附加46层牛皮纸缝合而成的纸被；保温被一般由3层或更多层组成，内、外层由塑料膜、防水布、无纺布（经防水处理）和镀铝膜等一些保温、防水和防老化材料组成，中间由针刺棉、泡沫塑料、纤维棉、废羊绒等保温材料组成。内覆盖采用室内张挂保温幕，又称二层幕、节能罩。保温幕采用无纺布，银灰色反光膜或聚乙烯膜、缀铝膜等材料。1.1.5

7、 基础设计 温室土后墙一般不单独设置基础，但在垛土墙处进行表土剥离、打夯、碾压等加固处理，必要时可做换土处理；基础宽度一般不小于墙体宽度。为保证温室后墙体稳定，每隔钢筋混凝土柱底端设置杯口状的柱下独立基础，如图3所示。基础高度300 mm，横截面为300 mm×300 mm，内配直径10 mm纵向和横向钢筋各4根。由于基础规格统一，且截面较小，所以可以预制。温室山墙的基础采用无筋扩展基础（刚性基础），可采用毛石砌筑。基底设厚度100 mm的砂垫层，为使垫层密实，可采用水撼砂。毛石基础的宽度700 mm，高为850 mm；由于温室基础较窄，可不分阶，直接砌至基础顶面即可。如果石料取材不

8、便，基础也可采用砖基础。基础截面大小应满足最大刚性角要求或宽高比不超过允许值。钢骨架前底角基础可设独立基础，基础高度500 mm，横截面为300 mm×300 mm，如图4所示。首先进行基础开挖，埋深一般大于500 mm，一般采用强度不低于c15的混凝土基础。浇筑基础时，要内埋设螺栓或钢板焊接件，预埋件的放置是一个关键步骤，预埋件之间尺寸的准确，关系到骨架的安装准确性。所以要按照测定好的位置准确定位，拉水平线，安置预埋件，下部埋入混凝土基础深度大于200 mm，上部露出基础表面。由于前底角基础规格统一，且截面较小，可以预制。2 新型琴弦式日光温室经济效益综合评价endprint2.1

9、 温室评价指标体系构成采用层次分析法对新型琴弦式日光温室、辽沈 型日光温室和农民自建温室进行了经济效益综合分析和评价4。温室经济效益综合评价指标体系主要包括获利能力、经营效率、发展能力和贡献能力等4个一级指标，同时构建了总资产报酬率、成本费用利润率、肥料报酬率、人均净利润、年劳动收入和销售增长率等6个二级指标。其中，总资产报酬率4是指在一定时期内获得的报酬总额与资产平均总额的比例；成本费用利润率是指一定时期的利润总额同其成本费用总额的比例；肥料报酬率是指一定时期获得的报酬总额与肥料费用总额之比；人均净利润是指一定时期内获得的净利润与平均职工人数之比；年劳动收入是指一年内收入总额与平均职工人数之

10、比；销售增长率是指本期销售收入增长额与上期销售收入的比例。2.2 不同温室经济效益数据调查设计调查表，采用抽样调查的方法，对辽宁省沈阳市辽中县和沈阳市内各6个果蔬生产温室小区进行调查。调查的温室类型为新型琴弦式日光温室、辽沈型日光温室和农民自建温室。作物种类包括果菜（番茄）和叶菜（小白菜等）两大类。调查项目主要包括：生产和支出费用棚膜、草苫、绳子、铁丝、吊线、无纺布、机耕、水电、种苗、农药、肥料（营养液）、人工（栽培、管理、销售等）费用；经营收入（各茬作物最高售价、最低售价，温室1个生产周期的上期销售收入、本期销售收入、净利润等）；温室的建造费用；使用年限和折旧等。根据调查数据，对12个温室的

11、基本生产经营情况进行统计分析，计算出1年中各种类型温室的本期收入、成本费用、利润、资产、上期收入、肥料费、人工费和流动资产平均余额等，结果见表1。2.3 不同温室经济效益分析按照“2.1”节的评价指标定义，采用层次分析法确定各指标权重，以线性加权平均法确定评价标准，结合调研数据，对不同生产温室在同一时期的经济效益进行综合评价。然后按照文献4的方法，根据7名专家的评审意见，求得温室经济效益综合评价指标体系中各评价指标的权重分别为总资产报酬率0.262 7、成本费用利润率0.205 6、肥料报酬率0.110 2、人均净利润0.155 0、年劳动收入0.171 9、销售增长率0.094 6。2.4

12、经济效益综合评价值的计算确定温室综合经济效益评价指标体系和各指标的权重后，即可计算其综合评价值。综合评价值为各指标值的线性加权平均值，即：pi=6i=1wiij。（3）式中：pi为第i个温室的综合经济效益评价值；wi为各评价指标的权重；ij的定义如前所述。将各温室的综合评价值进行排序如表2所示。2.5 不同温室结构类型的经济效益比较根据综合经济效益评价值可以定量地评价各温室经济效益状况。按照温室类型，在种植作物相同的情况下，可以分类分析温室经济效益的一般情况。在琴弦式日光温室、辽沈型日光温室和农民自建温室等3种温室结构类型中，琴弦式日光温室的综合经济效益值均高于0.142，名次分别为第1、2、

13、3、6名；其次是辽沈型日光温室，综合经济效益值最高为0.178，最低为-0.056，名次分别为第4、5、7、8名；农民自建温室的综合经济效益值都很低，名次均靠后。通过对相关指标进行分析比较可得出主要原因是：（1） 琴弦式日光温室的前2项获利能力指标均高于其他2类温室，其平均总资产报酬率分别是辽沈型和农民自建温室的1.18倍、1.3倍，平均成本费用利润率分别是后两者的1.35倍、1.19倍。（2） 琴弦式日光温室平均人均净利润较高，是辽沈型和农民自建温室的1.16倍和1.28倍。另外，就种植结构而言，种植果菜（番茄等）的琴弦式日光温室较种植蔬菜（小白菜等）的琴弦式日光温室的综合经济效益值要高，这

14、主要是由于前者的平均成本费用利润率远高于后者，是后者的1.34倍。对于农民自建温室，种植蔬菜要比种植果菜的综合经济效益值高。对于辽沈型日光温室，种植蔬菜和种植果菜的综合经济效益值相当。3 结语新型琴弦式日光温室在参照原有琴弦式日光温室和辽沈型日光温室基础上，进行了相关优化设计，不仅增强了结构的稳定性，增大了采光屋面的采光性和作业空间，而且改善了墙体结构，增强了墙体保温性能，降低了日光温室的造价，同时减少了温室安装中繁琐的劳作。运用层次分析法对琴弦式日光温室、辽沈型日光温室和农民自建温室进行了经济效益综合评价。通过调研沈阳市、辽中县日光温室生产组织的12个生产温室的相关数据，对3种结构类型的日光温室进行了实证研究，结果显示琴弦式日光温室的综合经济效益值均较高，其次为辽沈型日光温室，农民自建温室的综合经济效益值都很低。新型琴弦式日光温室具有较高的经济效益。由于新型琴弦式日光温室造价相对较低，材料来源广泛，施工方便，且具有较高的经济效益，易于为广大农民所接受，推广前景乐观。参考文献：1魏晓明，周长吉，曹 楠，等. 中国日光温室结构及性能的演变j. 江苏农业学报，2012，28（4）：855-860.2周长吉. 琴弦式结构