李一哲 魏曉俊 王川申 張正 張綱 齊帥

摘要：主要對(duì)比中國(guó)溫室規(guī)范與歐盟、荷蘭溫室規(guī)范中風(fēng)、雪荷載的差異性，包括概念界定、參數(shù)取值、計(jì)算方法及公式等，然后以實(shí)際項(xiàng)目為算例，利用3種溫室規(guī)范及中國(guó)建筑荷載規(guī)范分別計(jì)算荷載作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值，并分析了其安全度之間的差異。對(duì)比結(jié)果顯示，對(duì)于風(fēng)荷載，中國(guó)溫室規(guī)范的計(jì)算結(jié)果總體上低于歐盟與荷蘭標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于雪荷載，當(dāng)基本雪壓為0.525 kN/m2時(shí)，中國(guó)溫室規(guī)范計(jì)算的雪荷載值介于歐盟與荷蘭之間，當(dāng)基本雪壓高于0.525 kN/m2時(shí)，中國(guó)溫室的計(jì)算結(jié)果高于荷蘭，并且隨著基本雪壓的增大而增大。另外，歐盟溫室的平均安全度比我國(guó)溫室約高4%，荷蘭溫室的平均安全度比我國(guó)溫室高約2%。研究結(jié)果顯示，中歐荷溫室規(guī)范對(duì)風(fēng)、雪荷載的設(shè)計(jì)思路基本相同，但計(jì)算公式與參數(shù)取值存在差異;我國(guó)溫室的安全度與歐盟、荷蘭溫室相近，并且歐盟溫室的安全水平隨永久荷載的增大逐漸高于荷蘭溫室標(biāo)準(zhǔn)。最后，對(duì)中國(guó)現(xiàn)行溫室荷載標(biāo)準(zhǔn)提出了一些改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：中國(guó);歐洲;荷蘭;溫室規(guī)范;風(fēng)荷載;雪荷載;規(guī)范對(duì)比;安全度

中圖分類(lèi)號(hào)：S625.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2020）24-0232-07

近年來(lái)，我國(guó)的大型現(xiàn)代化智能溫室技術(shù)主要通過(guò)合作、合資或收購(gòu)的方式從先進(jìn)的溫室產(chǎn)業(yè)國(guó)引進(jìn)，相應(yīng)溫室的設(shè)計(jì)、建造、選材要點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)也主要參考相應(yīng)技術(shù)輸出國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)及要求。歐盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CEN）于2001年12月發(fā)布了EN 13031-1 ∶ 2001[1]，適用于歐盟所有國(guó)家。其中，荷蘭經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的技術(shù)積累已經(jīng)成為溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為先進(jìn)的國(guó)家之一。荷蘭標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（NEN）以EN 13031-1 ∶ 2001 《溫室設(shè)計(jì)和建造 第一部分：商業(yè)溫室》為基礎(chǔ)，融合本國(guó)溫室先進(jìn)技術(shù)，增加了10%的設(shè)計(jì)內(nèi)容，并于2012年發(fā)布了適用于荷蘭的NEN 3859 ∶ 2012《溫室設(shè)計(jì)和建造 第一部分：商業(yè)溫室》[2]。

我國(guó)大型現(xiàn)代化溫室農(nóng)業(yè)雖然起步較晚，但是其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題備受業(yè)內(nèi)重視。目前已發(fā)布實(shí)施的與溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本圍繞GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和一般工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范展開(kāi)，再增加一些針對(duì)農(nóng)業(yè)溫室的條文，忽略了溫室結(jié)構(gòu)使用年限低的情況，也未考慮到溫室結(jié)構(gòu)自重小、受風(fēng)荷載和雪荷載影響較大等特點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)建造的溫室結(jié)構(gòu)不完全合理[3]。針對(duì)這些情況，我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合編制了GB/T 51183—2016《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，并于2017年4月開(kāi)始實(shí)施，對(duì)我國(guó)溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載作出了統(tǒng)一、較為詳細(xì)的規(guī)定。

為了對(duì)比現(xiàn)行我國(guó)溫室規(guī)范中風(fēng)、雪荷載與歐盟、荷蘭溫室規(guī)范存在的差異，方便設(shè)計(jì)人員合理改進(jìn)溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)提高其安全性，本研究對(duì)比分析風(fēng)、雪荷載間的差異，以實(shí)際項(xiàng)目為算例，比較各國(guó)溫室荷載作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值的安全度，并對(duì)我國(guó)溫室規(guī)范的進(jìn)一步修訂提出一些建議。由于歐盟溫室規(guī)范涉及地域較廣，不同地區(qū)有不同的參數(shù)取值，為了進(jìn)行統(tǒng)一對(duì)比，本研究選擇歐盟規(guī)范中對(duì)荷蘭地區(qū)的參考值進(jìn)行對(duì)比。

1 風(fēng)荷載的比較方法

1.1 風(fēng)荷載的計(jì)算方法

自然風(fēng)通常對(duì)建筑物表面產(chǎn)生隨機(jī)動(dòng)力，為了確保設(shè)計(jì)過(guò)程的簡(jiǎn)潔性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的安全性，中歐荷溫室規(guī)范均采用等效靜力或風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值表示風(fēng)的隨機(jī)脈動(dòng)作用[4]。荷蘭溫室風(fēng)荷載的計(jì)算方法是在現(xiàn)行歐洲風(fēng)荷載規(guī)范的基礎(chǔ)上根據(jù)溫室的設(shè)計(jì)使用年限添加概率因子作為折減，而我國(guó)溫室風(fēng)荷載的計(jì)算方法和公式則基于我國(guó)建筑荷載規(guī)范。童樂(lè)為等進(jìn)行了中歐風(fēng)荷載計(jì)算公式的比較，結(jié)果顯示，中歐對(duì)于風(fēng)荷載的計(jì)算思路基本一致，但不同參數(shù)的確定及計(jì)算公式存在差異[5]。由于農(nóng)業(yè)溫室的高度基本小于10 m，因此我國(guó)不考慮脈動(dòng)風(fēng)壓對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，在計(jì)算中直接將風(fēng)振系數(shù)（βz）的取值設(shè)為1[6-7]，而歐盟及荷蘭需要考慮暴露因子（Ce）的計(jì)算。溫室風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的不同根本在于重要參數(shù)的計(jì)算方法和取值不同。

1.2 地形分類(lèi)及基本風(fēng)壓

我國(guó)和歐盟國(guó)家對(duì)地形的分類(lèi)略有不同。我國(guó)將地面粗糙度分為4類(lèi)，而歐盟標(biāo)準(zhǔn)則把地形類(lèi)別分為5類(lèi)，我國(guó)的A類(lèi)地形對(duì)應(yīng)歐盟標(biāo)準(zhǔn)的0類(lèi)和Ⅰ類(lèi)地形，我國(guó)其余的B、C、D類(lèi)地形分別對(duì)應(yīng)歐盟標(biāo)準(zhǔn)的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類(lèi)。各國(guó)溫室一般不會(huì)在D類(lèi)或Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地建造。

基本風(fēng)壓的確定是計(jì)算風(fēng)荷載的重要基礎(chǔ)。中歐荷基本風(fēng)壓的確定主要與標(biāo)準(zhǔn)地貌類(lèi)別、標(biāo)準(zhǔn)高度、重現(xiàn)期等因素有關(guān)，具體參數(shù)如表1所示。

通過(guò)對(duì)比可知，我國(guó)溫室規(guī)范中對(duì)基本風(fēng)壓的重現(xiàn)期取值稍高于溫室的設(shè)計(jì)使用年限，而歐盟、荷蘭溫室的重現(xiàn)期直接對(duì)應(yīng)其設(shè)計(jì)的使用年限，取值更合理。這可能是受我國(guó)實(shí)際環(huán)境和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)因素的影響，編制人員將重現(xiàn)期提高以確保溫室設(shè)計(jì)的安全性，并明確最小風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)值不得低于0.25 kN/m2，等同于8級(jí)風(fēng)[6]。此外，考慮到溫室結(jié)構(gòu)本身較輕，一般的瞬時(shí)陣風(fēng)就可能導(dǎo)致溫室坍塌，因此我國(guó)溫室將確定溫室基本風(fēng)壓的平均時(shí)距從建筑規(guī)范的600 s減小至3 s，區(qū)別于歐盟風(fēng)荷載規(guī)范中以Ⅱ類(lèi)地形距離地面10 m處的600 s平均風(fēng)速。

1.3 風(fēng)壓高度變化系數(shù)

風(fēng)壓高度變化系數(shù)是決定風(fēng)荷載大小的重要參數(shù)，直接受地面粗糙度的影響。由表2可知，中國(guó)建筑荷載規(guī)范中風(fēng)壓高度變化系數(shù)（μz）的計(jì)算公式主要取決于地形粗糙度，而μz對(duì)應(yīng)歐盟風(fēng)荷載規(guī)范中的暴露因子Ce，計(jì)算公式取決于截?cái)喔叨龋▃），相關(guān)計(jì)算公式詳見(jiàn)表2。

比較表2的計(jì)算公式可以看出，我國(guó)建筑規(guī)范的風(fēng)壓高度變化系數(shù)以?xún)绾瘮?shù)的形式表示，而歐盟規(guī)范用截?cái)喔叨缺硎?，表現(xiàn)為較復(fù)雜的對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系。我國(guó)考慮到溫室一般不會(huì)在D類(lèi)地形上建造，因此直接給出了A、B、C 3類(lèi)地形由3～10 m風(fēng)壓高度變化系數(shù)的取值。本研究在童樂(lè)為等研究[5]的基礎(chǔ)上，對(duì)比了中國(guó)建筑、中國(guó)溫室及歐盟標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，詳見(jiàn)圖1。

通過(guò)對(duì)比可知，我國(guó)建筑規(guī)范下，4類(lèi)地形的截?cái)喔叨确謩e定為5、10、15、30 m，中國(guó)溫室將截面高度最低值降至3 m，而歐盟風(fēng)荷載規(guī)范將5種類(lèi)型的截?cái)喔叨确謩e定義為1、1、2、5、10 m，比我國(guó)規(guī)范的劃分更精細(xì)。由圖1可知，中國(guó)溫室規(guī)范中對(duì)A類(lèi)地形5 m以下的風(fēng)壓高度變化系數(shù)低于建筑規(guī)范中的計(jì)算結(jié)果，5 m以上則與建筑規(guī)范的計(jì)算結(jié)果基本吻合;B類(lèi)地形10 m以下低于建筑規(guī)范的規(guī)定，而10 m以上與建筑規(guī)范基本吻合;C類(lèi)地形僅在9 m處存在變化?8 m 以下的風(fēng)壓高度變化系數(shù)保持不變，但均低于建筑規(guī)范要求。我國(guó)溫室規(guī)范中規(guī)定，風(fēng)壓高度變化系數(shù)比建筑規(guī)范計(jì)算的結(jié)果在截?cái)喔叨纫韵抡w偏小，說(shuō)明我國(guó)溫室規(guī)范的編制已經(jīng)充分考慮到風(fēng)壓高度變化系數(shù)對(duì)低矮建筑物的影響。從整體上看，歐盟標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)壓高度變化系數(shù)的取值大于我國(guó)建筑及溫室的規(guī)定，這是因?yàn)楸┞兑蜃覥e的計(jì)算結(jié)果考慮了脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)[5，8]，并且隨著高度變化表現(xiàn)出不同的風(fēng)壓，而我國(guó)通過(guò)系數(shù)βz來(lái)表現(xiàn)脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

1.4 風(fēng)荷載體型系數(shù)

自然風(fēng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)外表面產(chǎn)生的作用力與來(lái)流風(fēng)的速度壓之比為風(fēng)荷載體型系數(shù)，主要取決于建筑物的形狀、尺寸等[9]。本研究針對(duì)目前常見(jiàn)的Venlo文洛型農(nóng)業(yè)溫室的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)比中歐溫室的風(fēng)荷載體型系數(shù)。歐盟、荷蘭溫室規(guī)定了屋面水平夾角（α）在20°～26°之間的風(fēng)荷載體型系數(shù)，其取值與溫室結(jié)構(gòu)尺寸的高跨比（h/s）和高長(zhǎng)比（h/w）有關(guān)[1-2]，不同尺寸導(dǎo)致風(fēng)荷載體型系數(shù)的取值不同。對(duì)于雙坡單跨及雙坡雙跨的溫室形式，我國(guó)溫室對(duì)各受風(fēng)面體形系數(shù)的取值與我國(guó)建筑規(guī)范一致，歐盟風(fēng)荷載的體形系數(shù)在整體上高于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的要求，表現(xiàn)偏安全[5，10-11]。對(duì)于雙坡三跨溫室，體形系數(shù)略微不同。為了方便比較，本研究以雙坡三跨文洛型溫室為例，取屋面水平角為22.5°，h/w、h/s分別大于0.6、0.8，分別對(duì)比0°風(fēng)向和90°風(fēng)向的體形系數(shù)。

如圖2至圖5所示，當(dāng)風(fēng)向角為0°時(shí)，我國(guó)溫室與相應(yīng)建筑規(guī)范所取的體形系數(shù)基本一致，僅C、F坡面略大。由于中國(guó)溫室規(guī)范參考的是歐盟標(biāo)準(zhǔn)，C、F坡面的取值接近或相同，而迎風(fēng)面和側(cè)立面的風(fēng)荷載體型系數(shù)依然采用中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其值大于歐盟溫室規(guī)范的參考值。當(dāng)溫室的連跨數(shù)不多于3跨時(shí)，中間跨的體形系數(shù)隨跨數(shù)的增加而逐漸減小;當(dāng)溫室的連跨數(shù)多于3跨時(shí)，中間跨體形系數(shù)不再改變[6]。中國(guó)建筑規(guī)范中未對(duì)風(fēng)向角為90°時(shí)的情況作出明確規(guī)定，但其溫室規(guī)范借鑒歐盟溫室標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了補(bǔ)充，雙坡單跨、多跨屋面及側(cè)墻的風(fēng)荷載體型系數(shù)采用歐盟溫室標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。荷蘭溫室中風(fēng)荷載體型系數(shù)的規(guī)定完全遵從歐盟溫室的規(guī)定。

1.5 風(fēng)荷載算例

假設(shè)溫室為雙坡雙跨屋面溫室，對(duì)比計(jì)算中歐溫室規(guī)范各受壓面風(fēng)荷載大小。30年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓為0.64 kN/m2，風(fēng)速為27.1 m/s[7]，溫室高為6 m，跨長(zhǎng)為8 m，屋面水平角為22.5°。由圖6可以看出，中歐規(guī)范的計(jì)算結(jié)果顯示的規(guī)律性與童為樂(lè)等研究的風(fēng)荷載體型系數(shù)對(duì)比規(guī)律[5]一致，即除迎風(fēng)面、側(cè)立面的風(fēng)荷載值大于歐盟溫室設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算結(jié)果外，其余受壓面均小于歐盟的計(jì)算結(jié)果，表明溫室結(jié)構(gòu)的體形系數(shù)對(duì)風(fēng)荷載起著關(guān)鍵作用。由于荷蘭溫室風(fēng)荷載的計(jì)算引入了概率因子，因此各受壓面的計(jì)算結(jié)果略低于歐盟標(biāo)準(zhǔn)。此外，童樂(lè)為等進(jìn)行了中歐風(fēng)荷載實(shí)例計(jì)算，結(jié)果顯示，對(duì)于較低的建筑結(jié)構(gòu)，利用我國(guó)規(guī)范計(jì)算出的風(fēng)荷載及構(gòu)件內(nèi)力值遠(yuǎn)低于歐盟規(guī)范計(jì)算的結(jié)果，然而隨著建筑高度的增加，其計(jì)算結(jié)果差值逐漸減小[5，10-11]，這與中歐間風(fēng)壓高度變化系數(shù)的規(guī)律相似。

2 雪荷載比較

2.1 雪荷載計(jì)算方法

農(nóng)業(yè)溫室與一般工業(yè)及民用建筑相比，結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面積小，又因結(jié)構(gòu)整體性能受雪荷載不均勻分布的影響較大，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮雪荷載分布是否均勻，分別按屋面積雪的均勻分布、不均勻分布情況計(jì)算?；狙?、屋面積雪分布系數(shù)和加熱影響系數(shù)是影響溫室雪荷載的主要因素，雪荷載的計(jì)算方法與各國(guó)的建筑荷載規(guī)范基本一致，詳見(jiàn)表3。

由于溫室覆蓋材料具有傳熱快、透光率高、表面光滑不易積雪等特點(diǎn)，因此在計(jì)算公式中添加了溫室特有的加熱影響系數(shù)以修正雪荷載設(shè)計(jì)值，另外歐盟溫室還加入了暴露系數(shù)（Ce），類(lèi)似中國(guó)規(guī)范中的地形修正系數(shù)，其值的選取需要考慮未來(lái)環(huán)境變化對(duì)地形條件的影響。

2.2 基本雪壓

歐盟溫室規(guī)范依據(jù)歐盟雪荷載EN 1991-1-3對(duì)基本雪壓的計(jì)算仍基于50年重現(xiàn)期，對(duì)荷蘭所屬的中西部海平面雪壓規(guī)定為0.2～0.4 kN/m2，并隨海拔升高而增加[12]。荷蘭對(duì)于類(lèi)型為A15、B15的園藝溫室，屋面上分布的雪荷載不應(yīng)低于0.25 kN/m2，對(duì)于設(shè)計(jì)壽命為5、15年的類(lèi)型溫室，ΨT分別取0.50、0.75對(duì)Psn進(jìn)行折減[2]。中國(guó)溫室基本雪壓的計(jì)算基于現(xiàn)行《中國(guó)建筑荷載標(biāo)準(zhǔn)附錄E》中的方法，同時(shí)根據(jù)溫室設(shè)計(jì)使用年限，將50年重現(xiàn)期的基本雪壓進(jìn)行折算，查表即可得到相應(yīng)地區(qū)的參考值。

2.3 屋面積雪分布系數(shù)

屋面水平夾角和屋面形式?jīng)Q定了屋面積雪分布系數(shù)（μr）的取值。我國(guó)由于缺少對(duì)溫室屋面積雪分布影響的相關(guān)研究，因此在制定溫室規(guī)范時(shí)參考?xì)W盟溫室規(guī)范。當(dāng)溫室屋面為斜坡、水平夾角范圍為0°～30°時(shí)，均勻分布情況下的屋面積雪分布系數(shù)最大值為0.8，在屋面天溝處積雪分布不均勻的最大值通常為均勻分布情況的2倍[6]。各傾角對(duì)應(yīng)的積雪分布系數(shù)見(jiàn)表4。

荷蘭溫室規(guī)范遵從歐盟規(guī)定，內(nèi)容基本一致。因此，中歐荷對(duì)于屋面積雪分布系數(shù)的取值基本相同。針對(duì)屋面形式，我國(guó)溫室規(guī)范結(jié)合本國(guó)溫室屋面特點(diǎn)與常用類(lèi)型，將屋面分為13種形式，而歐盟與荷蘭僅分為四大類(lèi)，分別是雙坡單屋面、雙坡多屋面、單跨拱形屋面和多跨拱形屋面。相比四大類(lèi)型的屋面，我國(guó)溫室的屋面形式種類(lèi)更多，為工程人員設(shè)計(jì)建造不同屋面形式的溫室提供了更豐富的參考。

2.4 加熱影響系數(shù)

溫室覆蓋材料決定傳熱系數(shù)的大小，與加熱方式共同影響溫室的加熱效果。當(dāng)溫室中存在能夠自動(dòng)融化屋頂積雪的加熱設(shè)備并帶有警告系統(tǒng)和應(yīng)急供電系統(tǒng)時(shí)，視為加熱溫室，在其他情況下應(yīng)作為非加熱溫室考慮。由表5可知，中歐荷對(duì)于加熱溫室的加熱影響系數(shù)取值略有差異，整體來(lái)說(shuō)中國(guó)與荷蘭的取值基本一致，均高于歐盟標(biāo)準(zhǔn)的值，僅當(dāng)覆蓋材料為雙層充氣膜時(shí)，我國(guó)溫室對(duì)加熱影響系數(shù)的取值偏低。由于多層塑料板的透光率較差，在我國(guó)使用得較少，我國(guó)溫室未對(duì)其進(jìn)行規(guī)定。除加熱溫室外，非加熱溫室對(duì)雪荷載無(wú)折減影響。

2.5 雪荷載算例

假設(shè)溫室屋面水平角為22.5°，基本雪壓為0.26 kN/m2，覆蓋材料為單層高透光玻璃，配有融雪系統(tǒng)，且設(shè)置天溝排水。根據(jù)屋面形式，原則上應(yīng)考慮荷載是否分布均勻，但是由于屋面坡度較小，溫室加熱融雪后雨水通過(guò)天溝及時(shí)排水，因此本研究只考慮均勻分布的情況，文洛型溫室雪荷載分布詳見(jiàn)圖7。

圖8顯示，均勻分布荷載時(shí)雪荷載最大值為荷蘭的0.252 kN/m2，而利用中、歐規(guī)范計(jì)算出的結(jié)果均偏小。我國(guó)溫室對(duì)單層玻璃加熱系數(shù)的取值高于歐盟溫室，因此計(jì)算結(jié)果始終高于歐盟。結(jié)合溫室規(guī)范，在相同溫室條件下，當(dāng)基本雪壓低于 0.525 kN/m2 時(shí)，通過(guò)中國(guó)溫室規(guī)范計(jì)算的雪荷載值介于歐盟、荷蘭的計(jì)算結(jié)果之間，但是隨著基本雪壓的增大，我國(guó)與荷蘭的相對(duì)差值減小;若當(dāng)?shù)鼗狙焊哂?0.525 kN/m?我國(guó)溫室的計(jì)算結(jié)果將高于荷蘭，并且隨著基本雪壓的增大而增大。我國(guó)約有10%的城市規(guī)定的基本雪壓在 0.525 kN/m2 以上[5]，當(dāng)這些城市直接引進(jìn)荷蘭溫室結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)充分考慮雪荷載是否會(huì)影響其結(jié)構(gòu)安全。造成該差異的根本原因是中國(guó)溫室規(guī)范的編寫(xiě)參考?xì)W盟溫室設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并未將荷蘭標(biāo)準(zhǔn)納入?yún)⒖挤秶虼酥袣W與荷蘭標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大差異。

3 算例比較

為了更直觀地對(duì)比中歐荷溫室風(fēng)、雪荷載對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的影響，采用安全度設(shè)計(jì)值判則進(jìn)行比較。作用效應(yīng)的設(shè)計(jì)取值反映了各因素的影響，并最終影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平[13-15]。對(duì)A、B這2種不同國(guó)家的規(guī)范，作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值分別為Sd，A、Sd，B，二者比值可建立安全度判則，衡量設(shè)計(jì)的安全水平，具體定義見(jiàn)下式：

若ζSd>1.0，則規(guī)范A的設(shè)計(jì)安全度高于規(guī)范B;若ζSd=1.0，則規(guī)范A的設(shè)計(jì)安全度等于規(guī)范B;若ζSd<1.0，則規(guī)范A的設(shè)計(jì)安全度低于規(guī)范B。該判斷準(zhǔn)則成為設(shè)計(jì)值判則，ζSd為安全度判值，其值越大，說(shuō)明安全度設(shè)置水平越高[15]。

本研究以山東省德州市從荷蘭某公司引進(jìn)的連棟文洛型溫室為例，比較不同溫室規(guī)范計(jì)算出的安全度。與前文算例條件一致，溫室種植番茄，設(shè)計(jì)使用年限類(lèi)別為A15。各規(guī)范對(duì)于屋面活荷載取值差異不大，均可取0.15 kN/m2計(jì)算。因結(jié)構(gòu)設(shè)置伸縮縫，在本研究中忽略溫度作用的影響。中歐荷溫室規(guī)范計(jì)算的活荷載平均值取值見(jiàn)表6，安全度如圖9所示。由于溫室永久荷載不易準(zhǔn)確取值，將以永久荷載為因變量，根據(jù)溫室特點(diǎn)估算其取值范圍定在0.1～1.0 kN/m2。此外，本算例添加了現(xiàn)行中國(guó)建筑荷載規(guī)范的計(jì)算結(jié)果作為對(duì)比，不上人屋頂?shù)幕詈奢d取0.5 kN/m2進(jìn)行計(jì)算。

由圖9可知，我國(guó)溫室的平均作用效應(yīng)設(shè)計(jì)安全水平約比荷蘭溫室低2%，比歐盟溫室的平均安全度低4%左右，而中國(guó)建筑荷載規(guī)范比中國(guó)溫室規(guī)范的設(shè)計(jì)平均安全度約高10%。導(dǎo)致荷蘭溫室安全水平始終高于中國(guó)溫室的原因一方面是雪荷載計(jì)算結(jié)果較大，另一方面是其組合系數(shù)略高。此外，由于中國(guó)溫室規(guī)范參考?xì)W盟溫室標(biāo)準(zhǔn)制定，安全度曲線(xiàn)呈正比例變化趨勢(shì)，歐盟溫室的安全水平逐漸高于我國(guó)溫室。我國(guó)與荷蘭在溫室荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值上相差不大[2，6]，其安全度變化基本趨于穩(wěn)定，但荷蘭溫室的安全水平始終高于我國(guó)溫室。當(dāng)永久荷載較小時(shí)，荷蘭溫室與中國(guó)建筑的安全度水平接近，高于歐盟標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)永久荷載大于 0.3 kN/m2 時(shí)，各溫室規(guī)范計(jì)算出的作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值均處于安全水平;當(dāng)永久荷載為0.38 kN/m2時(shí)，中歐荷溫室荷載安全度基本持相同水平;當(dāng)永久荷載超過(guò)0.38 kN/m2時(shí)，歐盟溫室的安全水平逐漸高于荷蘭標(biāo)準(zhǔn)。若改變溫室建造的地理位置后，風(fēng)荷載和雪荷載將會(huì)發(fā)生變化，安全度判值也隨之改變，但安全度曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)與本例基本一致。通過(guò)以上分析得出，基于中國(guó)建筑荷載規(guī)范計(jì)算出的作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值過(guò)于保守，中國(guó)溫室規(guī)范計(jì)算的荷載大小和安全度與歐盟、荷蘭溫室規(guī)范計(jì)算的結(jié)果相差不大，且歐盟溫室的安全水平隨永久荷載的增大逐漸高于荷蘭溫室的安全水平。

4 結(jié)論

本研究對(duì)中、歐、荷溫室規(guī)范中風(fēng)、雪荷載的內(nèi)容進(jìn)行了異同性對(duì)比，并通過(guò)實(shí)際算例對(duì)3種規(guī)范的作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值的安全性進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)論與建議如下：（1）中國(guó)溫室規(guī)范參考?xì)W盟溫室規(guī)范完善了風(fēng)荷載的計(jì)算，補(bǔ)充了90°風(fēng)向時(shí)的情況。相比于歐盟、荷蘭溫室，中國(guó)溫室規(guī)范雖然考慮到了 10 m 以下低矮結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)壓變化，但仍未考慮到3 m以下受風(fēng)壓影響的情況。在我國(guó)溫室中僅迎風(fēng)面、側(cè)立面的風(fēng)荷載體型系數(shù)大于歐盟、荷蘭溫室，而其余受壓面相等或偏低，總體上低于歐盟、荷蘭溫室的安全水平。（2）對(duì)于雪荷載，我國(guó)根據(jù)溫室設(shè)計(jì)年限對(duì)雪荷載的重現(xiàn)期進(jìn)行折算，對(duì)屋面積雪分布系數(shù)的取值參考?xì)W盟溫室規(guī)范。我國(guó)與荷蘭溫室的加熱影響系數(shù)取值相近，整體上高于歐盟的參考值。在相同溫室條件下，若直接引進(jìn)荷蘭溫室結(jié)構(gòu)，應(yīng)注意當(dāng)?shù)鼗狙簽?.525 kN/m2的臨界情況。另外，歐盟溫室在計(jì)算雪荷載時(shí)添加了暴露系數(shù)（Ce），考慮雪荷載受不同地形的影響，對(duì)于溫室建造在特殊地形上時(shí)，我國(guó)溫室可參考?xì)W盟標(biāo)準(zhǔn)，添加影響因子修正雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值。（3）中國(guó)溫室規(guī)范計(jì)算的荷載大小和安全度與歐盟、荷蘭溫室規(guī)范計(jì)算的結(jié)果相近，說(shuō)明我國(guó)溫室的設(shè)計(jì)思路已經(jīng)開(kāi)始與歐洲先進(jìn)的國(guó)家和地區(qū)靠近。此外，荷蘭溫室的安全水平在一定程度上高于我國(guó)溫室，將來(lái)中國(guó)溫室荷載規(guī)范進(jìn)一步修訂時(shí)，可綜合考慮荷蘭溫室規(guī)范進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)的安全性和合理性，做到保證安全的同時(shí)減少現(xiàn)代化溫室的建造成本，從而大力推進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]Greenhouses：design and construction-part 1：commercial production greenhouse：BS EN 13031-1：2001[S]. CEN，2001：34-59.

[2]Greenhouses：design and construction-commercial production greenhouses：NEN 3859：2012[S]. NEN，2012：43-75.

[3]何衍萍，閆俊月，周 磊. 塑料大棚恒載與風(fēng)荷載組合的荷載分項(xiàng)系數(shù)計(jì)算分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32（4）：179-184.

[4]張軍鋒，葛耀君，柯世堂，等. 中美日三國(guó)規(guī)范高層結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，25（12）：47-52.

[5]童樂(lè)為，金 健，周 鋒. 中歐溫室規(guī)范中風(fēng)荷載取值的對(duì)比[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（21）：174-181.

[6]農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB/T 51183—2016[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2016：10-53.

[7]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009—2012[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012：26-63.

[8]Eurocode 1：actions on structures part 1-4：general actions-wind actions：BS EN 1991-1-4：2005[S]. CEN，2005：18-54.

[9]黃韜穎，楊慶山. 中美澳風(fēng)荷載規(guī)范重要參數(shù)的比較[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2007，55（1）：23-27.

[10]夏瑞光，范存新. 中澳歐風(fēng)荷載規(guī)范的對(duì)比研究[J]. 蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2012，25（3）：13-18.

[11]薛穎亮，李云貴. 中歐風(fēng)荷載規(guī)范的對(duì)比研究[J]. 土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2（1）：78-81.

[12]Eurocode 1：actions on structures part 1-3：general actions-snow actions：BS EN 1991-1-3：2005[S]. CEN，2005：14-55.

[13]建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：GB 50068—2018[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2018：11-16.

[14]Eurocode-basic of structural design：EN 1990：2002[S]. CEN，2002：26-29.

[15]史志華，貢金鑫，李云貴，等. 中美歐房屋建筑鋼筋混凝土基本構(gòu)建涉及安全度比較[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2012，42（10）：87-97.潘薈交，彭文甫，祝 聰，等. 四川省汶川縣植被覆蓋度空間變化及其自然驅(qū)動(dòng)力[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（24）：239-243.