張杰　馮青春　付祖科等

導(dǎo)讀：拱形鋼架大棚漂亮實(shí)用，使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益高，適合機(jī)械耕種，除了用于蔬菜、食用菌、花卉生產(chǎn)外，目前發(fā)展到矮化果樹(shù)、林業(yè)育苗等經(jīng)濟(jì)林果的生產(chǎn)及畜牧漁業(yè)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單座拱形鋼架大棚，長(zhǎng)度40 m、跨度8～8.5 m、高度3.1～3.5 m、棚內(nèi)面積320～340 m2，造價(jià)成本0.8萬(wàn)～1.2萬(wàn)元。本文立足于湖北荊門(mén)地區(qū)，從基地選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)、用材及建造安裝等四個(gè)方面進(jìn)行了拱形鋼架大棚設(shè)計(jì)與建造安裝技術(shù)探討研究，對(duì)華中地區(qū)長(zhǎng)江流域鋼架大棚建造安裝具有一定的指導(dǎo)作用。

拱形塑料大棚主要起到春提前、秋延后的保溫栽培作用。一般春季可提前30～35天，秋季能延后25～30天；在炎熱的夏秋季覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)可進(jìn)行遮蔭降溫和防雨、防風(fēng)、防雹栽培；在寒冷的冬季采用“四膜”覆蓋，可進(jìn)行越冬栽培。最常見(jiàn)的拱形大棚，根據(jù)拱架材料分為竹木結(jié)構(gòu)大棚、復(fù)合材料骨架大棚、水泥骨架大棚和鋼管拱架大棚四種。竹木結(jié)構(gòu)大棚抗風(fēng)險(xiǎn)能力差、使用壽命短、造價(jià)便宜，適宜有資源的丘陵山區(qū)，在城鎮(zhèn)化的郊區(qū)趨于淘汰；復(fù)合材料骨架大棚抗壓能力差，易折斷、遮光率高，使用推廣困難；水泥骨架大棚造價(jià)適中、推廣發(fā)展面積大，但跨度不足、脊高有限，不適合機(jī)械入內(nèi)作業(yè)，目前發(fā)展趨緩；鋼管拱架大棚抵災(zāi)抗災(zāi)能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、空間大、跨度長(zhǎng)、適合機(jī)械入內(nèi)耕種，最近幾年發(fā)展較快。荊門(mén)市2014年用于早春蔬菜生產(chǎn)的塑料大棚面積達(dá)1 400.7 hm2，較2013年增加5.2%，其增加的95%是鋼架大棚。拱形大棚除了用于蔬菜、食用菌、花卉生產(chǎn)外，目前發(fā)展到矮化果樹(shù)、林業(yè)育苗等經(jīng)濟(jì)林果的生產(chǎn)及畜牧漁業(yè)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單棟拱形鋼架大棚，長(zhǎng)度40 m、跨度8～8.5 m、高度3.1～3.5 m、造價(jià)成本0.8萬(wàn)～1.2萬(wàn)元，現(xiàn)介紹其設(shè)計(jì)與建造安裝技術(shù)。

1 大棚位置選擇

建造安裝大棚應(yīng)選擇符合標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)要求、向陽(yáng)背風(fēng)、土層深厚、灌排方便、交通便利的地塊。

1.1 符合標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)要求

大棚基地必須符合無(wú)公害或綠色食品、有機(jī)食品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求，避開(kāi)土壤、水源、空氣污染區(qū)，遠(yuǎn)離公路、工廠，防止汽車(chē)尾氣、工業(yè)廢氣、廢液、廢渣、重金屬及粉塵煙塵污染，保障產(chǎn)品質(zhì)量安全。

1.2 向陽(yáng)背風(fēng)

地勢(shì)開(kāi)闊，地形空曠，東、南、西三個(gè)方向沒(méi)有高大樹(shù)木、建筑物或山崗遮陽(yáng)，保證大棚具有充足光照條件。避開(kāi)風(fēng)口、風(fēng)道、河谷、山川，因?yàn)檫@些地方修建大棚，不僅會(huì)加大大棚的散熱量，使棚內(nèi)溫度難以維持，而且極易遭受風(fēng)害，造成棚塌膜損。大棚北部如果沒(méi)有山、丘陵作天然風(fēng)障，最好栽植防風(fēng)林或修建房屋以屏障北風(fēng)，減少為害。

1.3 土層深厚

土層要深厚，土質(zhì)要疏松肥沃，無(wú)鹽漬化。一般黑色砂壤土吸收光熱的能力強(qiáng)，容易提高地溫，是建造大棚的最好土壤。地下水位要低，如果地下水位高，土壤含水量大，增加棚內(nèi)的相對(duì)濕度，容易導(dǎo)致病害的發(fā)生。

1.4 灌排方便

收多收少在于肥，有收無(wú)收在于水。新建大棚基地水源要近、水質(zhì)要好、供電要正常、排灌設(shè)施要齊全，以保證全天候能灌能排。

1.5 交通便利

路網(wǎng)發(fā)達(dá)，晴雨通車(chē)，交通方便，有利于產(chǎn)品運(yùn)銷(xiāo)和建立產(chǎn)地市場(chǎng)。

新建大棚基地是一種相對(duì)固定、使用時(shí)間較長(zhǎng)的栽培設(shè)施，選好地塊以后必須進(jìn)行規(guī)劃，尤其是面積較大、集中連片的大型基地，更要根據(jù)自然環(huán)境條件，對(duì)大棚的方向和布局，基地內(nèi)的道路、溝渠、水池、電力、住房等設(shè)施進(jìn)行科學(xué)合理統(tǒng)籌規(guī)劃，才能開(kāi)工建設(shè)，以保證土地的高效利用、生產(chǎn)管理的及時(shí)科學(xué)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)目標(biāo)。

2 拱形鋼架大棚設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 大棚設(shè)計(jì)總體要求

①安全性 鋼架大棚結(jié)構(gòu)及其所有構(gòu)件必須能安全承受包括恒載在內(nèi)的可能的全部荷載組合，任何構(gòu)件危險(xiǎn)斷面的設(shè)計(jì)不得超過(guò)鋼管材料的許用應(yīng)力，鋼架大棚及其構(gòu)件必須有足夠的剛度以抵抗縱、橫方向撓曲、振動(dòng)和變形。

②耐久性 鋼架大棚的金屬結(jié)構(gòu)零部件要采取必要的防腐、防銹措施，覆蓋材料要有足夠的使用壽命。

③穩(wěn)定性 鋼架大棚及其構(gòu)件必須具有穩(wěn)定性，在允許荷載、壓力、推力下不得發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

④完整性 鋼架大棚必須具有總體的完整性。因外力作用局部損壞時(shí)，鋼架大棚結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體應(yīng)能保持穩(wěn)定，不致于發(fā)生多米諾骨牌效應(yīng)。

⑤總體指標(biāo)要求 風(fēng)載>0.25 kN/m2；雪載>0.2 kN/m2；恒載>0.2 kN/m2；作物荷載>0.15 kN/m2；大棚主體結(jié)構(gòu)使用壽命10年以上。

2.2 田間設(shè)計(jì)參數(shù)

①大棚朝向 大棚的朝向是指大棚脊的走向。大棚的朝向應(yīng)結(jié)合本地緯度及主風(fēng)向綜合考慮。在我國(guó)大部分緯度范圍內(nèi)，大棚的朝向宜取南北延長(zhǎng)走向，使大棚內(nèi)部各部位采光均勻。根據(jù)荊門(mén)地區(qū)氣候條件采取南北走向并適當(dāng)偏西，偏角不得超過(guò)5°。若限于條件，必須取東西走向，要考慮大棚骨架遮蔭，對(duì)作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響。

②排列方式 大棚之間呈東西向?qū)ΨQ(chēng)式排列，相鄰大棚間距1～1.5 m。每排大棚之間修機(jī)耕道，棚頭間距不少于4～5 m。這種排列方式通風(fēng)速度快，相互遮光少，保溫效果佳，機(jī)械作業(yè)便利。

2.3 四角定位

首先確定大棚的一條邊線(xiàn)，在邊線(xiàn)上定位2個(gè)角點(diǎn)，然后用勾股定理定位第三個(gè)角點(diǎn)，最后根據(jù)兩條邊線(xiàn)的長(zhǎng)度定位第4個(gè)角點(diǎn)。4個(gè)角點(diǎn)的高度要用水平儀測(cè)量保持一致，大棚對(duì)邊長(zhǎng)度必須一樣，保證4個(gè)大棚角是直角。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)拱形鋼架大棚跨度8～8.5 m，長(zhǎng)度40 m，棚內(nèi)面積320～340 m2。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

①長(zhǎng)度 建造長(zhǎng)度依地塊而定，40～60 m為宜。

②跨度 2根6 m長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)鋼管剛好可以連接建造成一副拱架，跨度以8～8.5 m為宜。如加大跨度，需另加立柱或做桁架結(jié)構(gòu)。

③肩高 用于蔬菜花卉育苗的可設(shè)計(jì)肩高為1～1.3 m；用于黃瓜、豇豆、果樹(shù)等較高作物種植的大棚，肩高可以提高至1.6～1.9 m，同時(shí)需加裝斜撐桿，以提高大棚的承載能力。

④脊高 脊高以3.1～3.5 m為宜。8～8.5 m跨度大棚脊、肩垂直高差以1.9 m為宜。此種設(shè)計(jì)，形成的拱面對(duì)太陽(yáng)光反射角小、透光率高，能充分使用鋼管的力學(xué)性能，最大化的利用拱架的抗拉、承壓性能，同時(shí)能解決棚面過(guò)平導(dǎo)致“滴水”造成“打傷作物”誘發(fā)病害的問(wèn)題。

⑤拱架間距 指相鄰兩道拱架之間的水平距離，以80～100 cm為宜。避風(fēng)或風(fēng)力不超過(guò)6級(jí)的地區(qū)，拱架間距應(yīng)不大于100 cm。在風(fēng)力較大的地區(qū)拱架間距應(yīng)不大于80 cm。

3 拱形鋼架大棚材料

3.1 主要材料

①拱架 拱架主要起支撐棚面覆蓋物，承受風(fēng)、雪、吊蔓載荷的作用，提供足夠的內(nèi)部空間。拱架多為碳素結(jié)構(gòu)圓鋼管、熱鍍鋅、可直接焊接或裝配，外徑不得小于22 mm，壁厚不得小于1.2 mm。荊門(mén)地區(qū)鋼管拱架多選用直徑26 mm，壁厚2.5 mm的鍍鋅鋼管。拱架基座可以用C20混凝土固定。

②拉桿 拉桿起連接拱架與立柱的作用，能將拱架所受的力傳到立柱上，保證大棚骨架穩(wěn)定性。拉桿安裝在拱架下，不少于3道。拉桿為直徑25 mm，壁厚2.5 mm的熱鍍鋅鋼管。

③立柱 大棚立柱是大棚骨架中最終受力部分，它可以將拱架頂部承受的力，如雪壓、風(fēng)壓等傳到立柱上來(lái)，起主要支撐作用。立柱采用熱鍍鋅處理，具有防腐蝕的作用。立柱為圓鋼管，長(zhǎng)度不同，有2 m、3 m、4 m三種規(guī)格，外徑26 mm，壁厚2.6～3.0 mm，兩根立柱間距1.1～1.2 m。

④斜撐桿 斜撐桿長(zhǎng)4 m，外徑和壁厚與立柱相同，一個(gè)鋼架大棚至少需要4根斜撐桿。大棚長(zhǎng)度超過(guò)50 m需要增加斜撐桿。

3.2 配件材料

拱形鋼架大棚配件材料主要有拱架連接彎頭、拉桿壓頂簧、拉桿管頭護(hù)套、U型卡、夾褓、固膜卡槽、卡槽連接片、卡簧、卡槽固定器、門(mén)座、門(mén)鎖、門(mén)包角、壓膜卡、卷膜器、雙梁卡、引線(xiàn)簧及專(zhuān)用螺栓和標(biāo)準(zhǔn)螺栓等。所有配件材料的設(shè)計(jì)和選用須滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，不應(yīng)有明顯的毛刺、壓痕和劃痕。固膜卡槽選用熱鍍鋅或鋁合金固膜卡槽，寬度28～30 mm，鋼材厚度0.7 mm，長(zhǎng)度4～6 m?？ɑ捎脛傂凿摻z彎曲成型，在卡槽鋪上塑料薄膜后，將它嵌入槽內(nèi)，可固定薄膜。

3.3 棚膜材料

棚膜首選乙烯-醋酸乙烯（E-VA） 農(nóng)用塑料薄膜，也可選用聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）膜，寬度12 m，厚度0.08 mm以上，透光率90%以上，使用壽命1年以上。棚膜于無(wú)風(fēng)晴天覆蓋，用卡槽固定。裙膜選用厚度0.04 mm，寬度0.6～1 m的中膜。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單棟拱形鋼架大棚需要棚膜48 kg，中膜5 kg。

棚體兩側(cè)每間隔3～5 m用壓膜線(xiàn)連接預(yù)埋掛鉤固定棚膜。壓膜線(xiàn)采用內(nèi)部添加高彈尼龍絲、聚丙絲線(xiàn)或鋼絲的高強(qiáng)度壓膜線(xiàn)，其抗拉性好，抗老化能力強(qiáng)，對(duì)棚膜的壓力均勻。

3.4 灌溉材料

采用節(jié)水灌溉系統(tǒng)，由泵房設(shè)備（電動(dòng)潛水泵、過(guò)濾器、施肥器及附屬設(shè)備）、棚外管網(wǎng)（主支、毛管）及棚內(nèi)管帶（微型噴頭、滴灌管帶、滲灌管帶、噴灌管帶、灌水器滴頭）三部分組成，溶解于水的化肥和農(nóng)藥可通過(guò)灌溉管網(wǎng)施用。荊門(mén)地區(qū)棚內(nèi)管帶材料多選用直徑32 mm的噴灌帶。

3.5 防蟲(chóng)網(wǎng)材料

防蟲(chóng)網(wǎng)安裝在大棚兩側(cè)的通風(fēng)口上，用卡簧固定在卡槽中，防止通風(fēng)時(shí)害蟲(chóng)進(jìn)入。防蟲(chóng)網(wǎng)的材料類(lèi)型主要有：不銹鋼網(wǎng)和黃銅網(wǎng)、聚乙烯單線(xiàn)網(wǎng)、聚丙烯多股網(wǎng)、尼龍網(wǎng)等。荊門(mén)地區(qū)防蟲(chóng)網(wǎng)一般選擇幅寬1 m的40目尼龍防蟲(chóng)網(wǎng)。防蟲(chóng)網(wǎng)的顏色以白色和無(wú)色透明為主，也可以是黑色或銀灰色的。白色和無(wú)色防蟲(chóng)網(wǎng)的透光性好，黑色防蟲(chóng)網(wǎng)的遮光效果好，銀灰色防蟲(chóng)網(wǎng)則避蚜效果好，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和需要而定。

4 拱形鋼架大棚建造安裝技術(shù)

4.1 拱架安裝

拱架即鍍鋅半圓拱鋼管，8～8.5 m寬大棚，單根拱架長(zhǎng)6 m，直徑22～26 mm，壁厚1.2 mm以上。為便于運(yùn)輸，拱架多采用現(xiàn)場(chǎng)加工，加工設(shè)備，可根據(jù)所需弧形和肩高，通過(guò)角鐵焊接而成。安裝時(shí)先在拱架一頭30 cm處，統(tǒng)一標(biāo)記插入泥土的深度，然后沿大棚兩側(cè)拉線(xiàn)，間隔60～90 cm用直徑28～32 mm的鋼釬或電鉆打一深30 cm的洞孔，洞孔外斜5°，最后將拱架插入洞孔內(nèi)，用眉形彎頭連接拱架頂端即可。安裝拱架要求插入深度一致，左右間距和內(nèi)空間距一致，以保證大棚頂斜面和左右側(cè)面平整。

4.2 拉桿安裝

拉桿亦稱(chēng)縱向拉桿、橫拉桿，俗稱(chēng)梁。一個(gè)大棚1道頂梁2道側(cè)梁，風(fēng)口等特殊位置需要加裝2道，共安裝5道拉桿。拉桿單根長(zhǎng)5 m，40 m長(zhǎng)的大棚，3道梁需要拉桿24根。連接拉桿時(shí)先將縮頭插入大頭，然后用螺桿插入孔眼并鉚緊，以防止拉桿脫離或旋轉(zhuǎn)。上梁時(shí)，先安裝頂梁，并進(jìn)行第一次調(diào)整，使頂部和腰部達(dá)到平直；再安裝側(cè)梁，并進(jìn)行第二次、第三次調(diào)整，使腰部和頂部更加平直。如果整體平整度有變形，局部變形較大應(yīng)重新拆裝，直到達(dá)到安裝要求。安裝拉桿時(shí)，用壓頂彈簧卡住拉桿壓著拱架，使拉桿與拱架成垂直連接，相互牽牢。梁的始末兩端用塑料管頭護(hù)套，防止拉桿連接脫落和端頭戳破棚膜。拉桿安裝要求每道梁平順筆直，兩側(cè)梁間距一致，拱架上下間距一致，拉桿與拱架的幾個(gè)連接點(diǎn)形成的一個(gè)平面應(yīng)與地面垂直。

4.3 斜撐桿安裝

拉桿安裝完后，在棚頭兩側(cè)用斜撐桿將5個(gè)拱架用U型卡連接起來(lái)，防止拱架受力后向一側(cè)傾倒。斜撐桿斜著緊靠在拱架里面，呈“八”字形。每個(gè)大棚至少安裝4根斜撐桿，棚長(zhǎng)超過(guò)50 m，每增加長(zhǎng)度10 m需要加裝4根。斜撐桿上端在側(cè)梁位置用夾褓與門(mén)拱連接，下端在第5根拱管入土位置，用U型卡鎖緊，中部用U型卡鎖在第2、3、4根拱架上。

4.4 卡槽安裝

卡槽又稱(chēng)固膜卡槽、壓膜槽，安裝在拱架外面，分為上下2行，上行距地面高150 cm，下行距地面高60～80 cm。安裝時(shí)校正拱架間距，用卡槽固定器逐根卡在拱架上固定，卡槽頭用夾褓連接在門(mén)拱或立柱上?？ú蹎胃L(zhǎng)3 m，用卡槽連接片連接。安裝前先在拱架上做出標(biāo)記或拉上細(xì)繩子，這樣安裝的卡槽才會(huì)縱向平直，高低一致，不會(huì)歪斜。

4.5 棚門(mén)安裝

棚門(mén)安裝在棚頭，作為出入通道和用于通風(fēng)，南頭安裝2扇門(mén)，豎4根棚頭立柱，2根為門(mén)柱，2根為邊柱，起加固作用；北頭安裝1扇門(mén)，豎6根棚頭立柱，中間2根為門(mén)柱，兩側(cè)各豎2根邊柱。立柱垂直插入泥土，上端抵達(dá)門(mén)拱，用夾褓固定。大棚門(mén)高170～180 cm，門(mén)框?qū)?0～100 cm，門(mén)上安裝有卡槽。棚門(mén)用門(mén)座安裝在門(mén)柱上，高度不低于棚內(nèi)畦面。門(mén)鎖安裝鐵柄在門(mén)外，鐵片朝內(nèi)。

4.6 棚膜安裝

覆蓋棚膜前要細(xì)心檢查拱架和卡槽的平整度。拱形鋼架大棚塑料薄膜寬12 m，棚膜幅寬不足時(shí)需粘合。粘合時(shí)可用粘膜機(jī)或電熨斗進(jìn)行，一般PVC膜粘合溫度130℃，EVA及PE膜粘合溫度110℃，接縫寬4 cm。粘合前須分清膜的正反面。粘接要均勻，接縫要牢固而平展。裙膜寬度60～100 cm。覆蓋棚膜要選無(wú)風(fēng)的晴天，并分清棚膜正反面。上膜時(shí)將薄膜鋪展在大棚一側(cè)或一頭，然后向另一側(cè)或一頭拉直繃緊，并依次固定于卡槽內(nèi)，兩頭棚膜上部卡在卡槽內(nèi)，下部埋于土中。

4.7 通風(fēng)口安裝

通風(fēng)口設(shè)在拱架兩側(cè)底邊處，寬度80～100 cm。選用卷膜器通風(fēng)時(shí)，卷膜器安裝在棚膜的下端，向上搖動(dòng)卷軸通風(fēng)。安裝卷軸時(shí)，用卡箍將棚膜下端固定于卷軸上，每隔80 cm卡一個(gè)卡箍，搖動(dòng)卷膜器搖把，可直接卷放通風(fēng)口。大棚兩側(cè)底通風(fēng)口下卡槽內(nèi)安裝40～60 cm高的擋風(fēng)膜。

4.8 防蟲(chóng)網(wǎng)安裝

在通風(fēng)口及棚門(mén)位置安裝防蟲(chóng)網(wǎng)。安裝防蟲(chóng)網(wǎng)時(shí)，截取與大棚等長(zhǎng)的防蟲(chóng)網(wǎng)，寬度1 m，防蟲(chóng)網(wǎng)上下兩面固定于卡槽內(nèi)，兩端固定在大棚兩端卡槽上。

4.9 內(nèi)膜安裝

大棚冬春季種植除覆蓋地膜、小拱棚膜和棚膜外，還可加設(shè)一層內(nèi)膜。內(nèi)層膜安裝在外層膜下15～25 cm處，內(nèi)層拱架可選用竹竿，間距3～5 m。棚內(nèi)每畦用竹竿或竹片起拱，高0.8～1.2 m，覆蓋小拱棚膜，畦面覆蓋地膜。

4.10 灌溉設(shè)備安裝

灌溉設(shè)備安裝采用半固定管道式噴灌系統(tǒng)。泵房設(shè)備、棚外主支管網(wǎng)等常年固定不動(dòng)，棚內(nèi)管帶一季作物罷園后拆除，待土地耕整作畦后再安裝。這種安裝方式投資適中，操作和管理較為方便，是目前使用較為普遍的一種管道式噴灌安裝系統(tǒng)。

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