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中华人民共和国国家标准

农业温室结构荷载规范

Code for the design load of horticultural greenhouse structures

GB／T 51183-2016

主编部门：中华人民共和国农业部
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2017年4月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1262号

住房城乡建设部关于发布国家标准《农业温室结构荷载规范》的公告

    现批准《农业温室结构荷载规范》为国家标准，编号为GB／T 51183-2016，自2017年4月1日起实施。
    本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部
2016年8月18日

前言

    根据住房城乡建设部《关于印发<2013年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标[2013]6号)的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，编制了本规范。
    本规范共分8章和4个附录，主要技术内容是：总则，术语和符号，荷载分类和荷载组合，永久荷载，作物荷载，雪荷载，风荷载，其他可变荷载等。
    本规范由住房城乡建设部负责管理，由农业部负责日常管理，由农业部规划设计研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送农业部规划设计研究院(地址：北京市朝阳区麦子店街41号，邮政编码：100125)。
    本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人：
    主编单位：农业部规划设计研究院
    参编单位：农业部农业设施结构工程重点实验室
              中国农业大学
              上海都市绿色工程有限公司
              北京京鹏环球科技股份有限公司
              北京航天华阳环境工程有限公司
              沧州温室制造有限公司
              河南裕华光伏新材料股份有限公司
    主要起草人：周长吉 闫俊月 张秋生 丁小明 魏晓明 周磊 李明 曹楠 张跃峰 梁宗敏 王建国 蒋秀根 秦家利 杨贵 周增产 刘卫明 韩希震 龚健 何衍萍
    主要审查人：黄之栋 杨铁荣 彭永宏 王心颖 陈水荣 刘建政 白义奎 赵跃龙 宋吉增 孙光昇 方瑞纲 周晓杰

1 总 则

1．0．1 为规范农业温室结构设计荷载，做到安全适用、经济合理、技术先进，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于农业温室的结构设计。

1．0．3 农业温室结构设计中涉及的作用应包括直接作用(荷载)和地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化或地震等引起的间接作用，本规范仅对荷载作出规定。

1．0．4 农业温室结构设计中涉及的荷载，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

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2 术语和符号

2．1 术 语

2．1．1 加温温室 heated greenhouse
    配套加温设备，冬季室内温度始终保持在设计温度以上的温室。

2．1．2 塑料大棚 plastic tunnel
    耕作机械和种植人员不掀开塑料薄膜或拆除拱架即能进入作业的单拱塑料棚。

2．1．3 主体结构 main structure
    由柱、屋架、桁架、天沟、支撑等构件组成的温室主要受力体系。

2．1．4 拉幕机 screening machine
    由减速电机、传动机构等组成的用于收放遮阳网或保温幕的设备。

2．1．5 卷被机 rolling machine
    由卷被轴、卷被电机等组成的用于卷放保温被、保温帘等保温材料的设备，亦称卷帘机。

2．1．6 吊蔓线 hang line
    缠绕在作物茎秆上用于吊挂作物的线。

2．1．7 吊线 suspend line
    用于吊挂作物并将作物荷载传递到温室结构上的线或杆。根据布置方式吊线分为一级吊线、二级吊线、三级吊线。水平方向布置，用于直接吊挂吊蔓线的线或杆称为三级吊线；水平方向布置，用于支撑三级吊线的线或杆称为二级吊线；竖直方向布置，用于吊挂二级吊线或三级吊线的线或杆称为一级吊线。

2．2 符 号

    C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值；
    c_t——加热影响系数；
    n——参与组合的可变荷载数；
    R_d——结构构件抗力设计值；
    s₀——基本雪压；
    S_d——荷载组合的效应设计值；
    S_Gk——永久荷载标准值计算的荷载效应值；
    s_k——雪荷载标准值；
    S_Qk——按可变荷载标准值计算的荷载效应值；
    w₀——基本风压；
    w_k——风荷载标准值；
    γ₀——结构重要性系数；
    γ_G——永久荷载分项系数；
    γ_Q——可变荷载分项系数；
    μ_r——屋面积雪分布系数；
    μ_s——风荷载体型系数；
    μ_s1——风荷载局部体型系数；
    μ_z——风压高度变化系数；
    ψ_c——可变荷载的组合值系数；
    ψ_q——可变荷载的准永久值系数。

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3 荷载分类和荷载组合

3．1 一般规定

3．1．1 设计基准期是为确定可变荷载及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数。现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定民用建筑的设计基准期为50年，设计使用年限也为50年，但温室结构设计使用年限一般为10年～20年，过长的设计基准期会增大温室的设计荷载。为了保证10年～20年重现期的数据具有典型代表性，风荷载采用气象学上使用的一个标准气候期30年的基础数据(即基准期为30年)进行统计分析。为此，本规范设计基准期取30年。对于雪荷载，由于统计数据不全，仍按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定，基准期为50年，并推算给出10年、15年和20年一遇的设计值。

3．1．2 根据不同类型的温室给出不同的设计使用年限。温室的设计使用年限主要指主体结构的使用年限，作为围护结构的透光覆盖材料的使用年限，塑料薄膜为1年～10年，聚碳酸酯板为5年～15年，玻璃只要不破损，使用寿命可达几十年。温室主体结构常用的热浸镀锌钢材，从抗腐蚀的角度来讲，使用寿命一般也在20年以上。本规范提出不同温室主体结构的设计使用年限主要是根据材料、造价综合考虑的结果。

3．1．3 结构重要性系数一般按结构构件的安全等级、设计使用年限并考虑工程经验确定。本规范适用范围为农业温室，结构构件多采用冷弯薄壁型钢做承重结构材料，温室内工作人员少、结构破坏产生的后果不严重，按照现行国家标准《工程结构可靠性统一标准》GB 50513的有关规定，将温室钢结构安全等级规定为三级，重要性系数可取0．90。

3．2 荷载分类和荷载代表值

3．2．1 温室结构的荷载可分为下列两类：
    1 永久荷载，包括结构自重和安装在结构构件或围护构件上的固定设备自重等。
    2 可变荷载，包括作物荷载、风荷载、雪荷载、屋面活荷载、安装在结构构件上的移动设备荷载、温度作用和地震作用等。

3．2．2 温室结构设计时，荷载代表值应符合下列规定：
    1 永久荷载代表值应采用标准值。
    2 可变荷载代表值应根据设计要求采用标准值、组合值和准永久值。

3．2．3 温度作用和地震作用可分别按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009和《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定执行。

3．2．4 按承载能力极限状态设计时，应按荷载效应的基本组合进行设计。对可变荷载应采用荷载的组合值作为其荷载代表值。可变荷载的组合值，应为可变荷载标准值乘以荷载组合值系数。

3．2．5 按正常使用极限状态设计时，应分别按荷载效应的标准组合和准永久组合进行设计。可变荷载的准永久值，应为可变荷载标准值乘以准永久值系数。

3．3 荷载组合

3．3．1 荷载组合应符合下列规定：
    1 屋面均布活荷载不应与雪荷载同时计入，应取两者中的较大值。
    2 施工检修集中荷载不应与屋面材料自重和作物荷载以外的其他荷载同时计入。
    3 风荷载不应与地震作用同时计入。
    4 屋面活荷载不应与地震作用同时计入。
    5 温度作用不应与地震作用同时计入。

3．3．2 温室结构设计应根据使用过程中结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并应取各自最不利的组合进行设计。

3．3．3 承载能力极限状态设计应按荷载的基本组合计算荷载组合的效应设计值，并应符合下式要求：


    式中：γ₀——结构重要性系数，应按本规范第3．1．3条采用；
          S_d——荷载组合的效应设计值；
          R_d——结构构件抗力设计值，应按有关建筑结构设计规范的规定确定。

3．3．4 荷载基本组合的效应设计值S_d，应按下式进行计算：


    式中：γ_G——永久荷载分项系数；
          γ_Qi——第i个可变荷载分项系数，其中γ_Q1为主导可变荷载的分项系数，应按本规范第3．3．8条采用；
          S_Gk——永久荷载标准值计算的荷载效应值；
          S_Qik——按第i个可变荷载标准值计算的荷载效应值，其中S_Q1k为诸可变荷载效应中起控制作用者；
          ψ_ci——第i个可变荷载的组合值系数；
          n——参与组合的可变荷载数。
    注：1 基本组合中的效应设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
        2 当对S_Q1k无法明显判断时，应轮次以各可变荷载效应作为S_Q1k，并选取其中最不利的荷载组合的效应设计值。

3．3．5 正常使用极限状态应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合或准永久组合，并应符合下式要求：


    式中：C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，如挠度、位移等的限值。

3．3．6 荷载标准组合的效应设计值S_d，应按下式进行计算：


3．3．7 荷载准永久组合的效应设计值S_d，应按下式进行计算：


    式中：ψ_qi——第i个可变荷载的准永久值系数。

3．3．8 荷载和温度作用的分项系数应符合表3．3．8-1的规定，荷载和温度作用的组合值系数及准永久值系数应符合表3．3．8-2的规定。

表3．3．8-1 荷载和温度作用的分项系数

    注：当永久荷载对结构有利时，永久荷载分项系数取括号中数值。

表3．3．8-2 荷载和温度作用的组合值系数及准永久值系数

3．3．9 考虑地震作用时，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定进行荷载组合，温室结构的重力荷载代表值应取结构自重标准值和各可变荷载组合值之和，可变荷载的组合值系数应按表3．3．9的规定采用。

表3．3．9 可变荷载的组合值系数

4 永久荷载

4．0．1 永久荷载可包括结构构件、围护构件、固定设备的自重以及其他需要按永久荷载考虑的荷载。

4．0．2 结构构件、围护构件自重的标准值可按其设计尺寸计算确定。温室常用材料的自重可按本规范附录A的规定取值，其他材料可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定采用。

4．0．3 固定设备可包括加温、降温、遮阳、补光、通风和保温等设备。其自重应根据设计尺寸或咨询设备供应商确定，温室内固定设备荷载尚未确定时，可按0．07kN／㎡的竖向均布荷载采用。温室常用设备的自重可按本规范附录A的规定取值。

4．0．4 温室拉幕机单根钢缆驱动线、压幕线、托幕线和吊挂微喷灌系统的水平支撑线在其端部固定点的最小水平拉力，宜按表4．0．4的规定采用。

表4．0．4 拉幕机单根钢缆驱动线、压幕线、托幕线和吊挂微喷灌系统的水平支撑线在其端部固定点的最小水平拉力

5 作物荷载

5．0．1 作物荷载应包括吊挂在温室结构上的作物、栽培容器及容器内基质等的重量。

5．0．2 作物荷载标准值可按表5．0．2的规定取值。

表5．0．2 作物荷载标准值

    注：1 小型盆栽指直径为25cm以下的花盆，大型盆栽指直径大于25cm的花盆。
        2 特殊种植的作物荷载应按实际情况计算。

5．0．3 作物荷载的作用方式应取决于吊挂方式，温室常见的作物吊挂方式可按本规范附录B的方法采用。设计已确定吊挂方式时，可按本规范表5．0．2中单点吊挂荷载计算，折算的单位面积荷载不得低于本规范表5．0．2的规定；设计未确定吊挂方式时，可按本规范表5．0．2中单位面积荷载计算。

5．0．4 作物荷载通过吊线作用在温室结构上时，吊线端部作用到温室结构上的水平力、竖向力及吊线的张力应按本规范附录B的方法计算。

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6 雪荷载

6．1 雪荷载标准值及基本雪压

6．1．1 屋面雪荷载的计算方法采用了现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012第7章给出的方法。与民用建筑不同的是温室屋面透光覆盖材料的热阻小，当温室内温度较高时，热量会很快从透光覆盖材料传出，促使屋面积雪部分融化，所以计算时增加了温室特有的加热影响系数。

6．1．2 基本雪压直接采用了现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009给出的全国各地的雪压值。由于温室的设计使用年限与现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009给出的50年的设计基准期有差异，所以，在计算温室结构设计基本雪压时按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012附录E给出的方法，将50年的重现期换算为10年、15年和20年重现期的雪荷载值直接在附录C给出。

6．2 屋面积雪分布系数及加热影响系数

6．2．1 屋面积雪分布系数应根据屋面类别，按表6．2．1采用。

表6．2．1 屋面积雪分布系数

    注：屋面透光覆盖材料为塑料薄膜时，积雪分布系数只有在采取相应措施防止其凹陷，避免形成局部积雪的条件下方可按表6．2．1采用。

6．2．2 加热影响系数应根据温室屋面覆盖材料类别，按表6．2．2的规定取值。

表6．2．2 加热影响系数

    注：1 配有屋面融雪装置且下雪时能自动打开进行融雪作业的温室，可按加温温室取值。
        2 如施工和使用期间室内气温低于10℃，设计时应按其他温室计算。

6．2．3 设计温室结构及屋面承重构件时，应按下列规定采用积雪的分布情况：
    1 温室结构整体计算时，应分别按屋面积雪的均匀分布和不均匀分布情况计算。
    2 屋面覆盖材料和檩条计算时，应按积雪不均匀分布的最不利情况采用。

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7 风荷载

7．1 风荷载标准值及基本风压

7．1．1 垂直于温室表面上的风荷载标准值，应符合下列规定：
    1 计算温室主体结构时，应按下式计算：


    式中：w_k——风荷载标准值(kN／㎡)；
          μ_s——风荷载体型系数；
          μ_z——风压高度变化系数；
          w₀——基本风压(kN／㎡)。
    2 计算围护结构时，应按下式计算：


    式中：μ_s1——风荷载局部体型系数。

7．1．2 基本风压应按空旷平坦地形离地10m高处时距为3s风速确定的风压值采用，且不应小于0．25kN／㎡。全国各地温室不同设计使用年限的基本风压应符合本规范附录D的规定。

7．1．3 当建设地点的基本风压值在本规范附录D未给出时，应按下列方法计算：
    1 可根据当地至少10年以上的3s瞬时风速资料，按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定，通过统计分析确定。无风速资料时，可根据附近地区规定的基本风压或长期资料，通过气象和地形条件的对比分析确定。
    2 可根据温室设计使用年限按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的时距为10min风速确定的基本风压乘以阵风系数确定，阵风系数可取1．50。

7．2 风压高度变化系数

7．2．1 对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表7．2．1确定。

表7．2．1 风压高度变化系数

    注：A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠、戈壁地区；B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇；C类指有密集建筑群的城市市区。

7．2．2 在山区建设的温室，风压高度变化系数应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定进行修正。

7．2．3 风压高度变化系数计算时，温室主体结构和围护结构高度计算应符合下列规定：
    1 温室主体结构：按屋檐高度与屋面高度的一半之和计算；
    2 墙体围护结构：按屋檐高度计算；
    3 屋面围护结构：按屋脊高度计算。

7．3 风荷载体型系数

7．3．1 风荷载体型系数，应按下列规定采用：
    1 0°风方向时，应按表7．3．1-1采用；90°风方向时，应按表7．3．1-2采用；
    2 温室体型与表7．3．1-1和表7．3．1-2中的体型类同时，可按相应表的规定采用；
    3 温室体型与表7．3．1-1和表7．3．1-2中的体型不同时，可按有关资料采用；当无资料时，宜由风洞实验确定；
    4 对设计有启闭通风口的温室在风荷载设计中宜按通风口关闭状态设计。

表7．3．1-1 0°风方向风荷载体型系数

    注：1 表中未注明的形式可参照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定取值。
        2 表中未标明山墙的风荷载体型系数参照本表第1项规定采用。
        3 表中结构均为封闭结构。
        4 0°风方向指风向垂直于温室屋脊方向。

表7．3．1-2 90°风方向风荷载体型系数

    注：1 坡屋面温室的风荷载体型系数可按本表第1项规定取值。
        2 日光温室屋面及阴阳型日光温室屋面的风荷载体型系数可按本表第2项规定取值。
        3 90°风方向指风向平行于温室屋脊方向。

7．3．2 温室屋脊、山墙和侧墙端部及屋檐边2m范围内的围护构件(图7．3．2阴影部分)及连接件的风荷载计算时，风荷载局部体型系数μ_s1可取1．50。

图7．3．2 温室边缘部位风荷载局部体型系数计算范围

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8 其他可变荷载

8．1 屋面活荷载

8．1．1 主体结构整体计算时，屋面均布活荷载标准值可按水平投影面积计算。承受荷载水平投影面积大于或等于30㎡的主体结构，屋面均布活荷载标准值应取0．10kN／㎡；不大于30㎡的主体结构，屋面均布活荷载标准值应取0．15kN／㎡。

8．1．2 屋面构件计算时，施工检修集中荷载标准值可取1．0kN，且作用在结构最不利位置上；当施工检修集中荷载可能超过1．0kN时，应按实际情况采用。

8．2 移动设备荷载

8．2．1 安装在温室结构上的移动设备可包括自行走式喷灌车、卷被机、吊挂或支撑在温室结构上的物流运输设备、屋面清雪设备等。

8．2．2 移动设备荷载应根据设备供应商提供的设备自重和设备最大设计运载能力等进行计算。温室常用移动设备的自重可按本规范附录A的规定取值。移动设备的动力系数可按1．0取值。

附录A 温室常用材料和设备的自重

表A 温室常用材料和设备的自重

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附录B 温室常见作物的吊挂方式及吊挂荷载

B．1 温室常见作物的吊挂方式

B．1．1 作物荷载可通过不超过三级吊线的模式(图B．1．1-1、图B．1．1-2、图B．1．1-3)，传递到温室结构。


B．1．1-1 日光温室中的吊挂模式
1-一级吊线；2-二级吊线；3-三级吊线；4-吊蔓线；5-骨架6-后墙；7-三级吊线在后墙上的固定点


B．1．1-2 塑料大棚中的吊挂模式
1-一级吊线；2-二级吊线；3-三级吊线；4-吊蔓线；5-骨架


B．1．1-3 连栋温室中的吊挂模式
1-一级吊线；2-三级吊线；3-吊蔓线；4-端部吊线梁；5-立柱；6-桁架
B．1．2 作物在不同类型温室中的吊挂方式可按表B．1．2的规定采用。

表B．1．2 作物在不同类型温室中的吊挂方式

    注：1 纵向指日光温室和塑料大棚的长度方向，跨度方向指连栋温室与屋脊垂直的方向。
        2 柔性吊挂指在立柱上固定钢绞线或钢丝等，吊挂作物后自然下垂；刚性吊挂指在立柱上固定钢管或其他可抗弯的吊挂杆件，吊挂作物后其弯曲变形可忽略。

B．2 吊线张力及对端部节点的作用

B．2．1 二级吊线和三级吊线端部对结构的作用应按下列公式计算：


    式中：H——水平方向分力(kN)；
          N——竖直方向分力(kN)；
          f——吊线的下垂度(m)，可取吊线相邻两支撑点之间距离l的1／20～1／30；
          q——作物荷载(kN／m)；
          l——吊线相邻两支撑点之间的距离(m)。

B．2．2 三级吊线张力计算应符合下列规定：


    式中：T——吊线张力(kN)；
          H——按本规范第B．2．1条计算的吊线端部对结构作用的水平方向分力(kN)；
          f——吊线下垂度(m)，可取吊线相邻两支撑点之间距离l的1／20～1／30；
          l——吊线相邻两支撑点之间的距离(m)；
          c——吊线两端固定点之间高差(m)。

B．2．3 二级吊线张力可将作用其上的三级吊线荷载等效转化为均布荷载，替代作物荷载后按本规范第B．2．2条的规定计算。

B．2．4 一级吊线的张力应按其作用范围内全部作物的吊挂重量计算。

附录C 温室结构设计用全国各地基本雪压值

表C 温室结构设计用全国各地基本雪压值

附录D 温室结构设计用全国各地基本风压值

表D 温室结构设计用全国各地基本风压值

本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
    1)表示很严格，非这样做不可的：
      正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；
    2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：
      正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；
    3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：
      正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；
    4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    《建筑结构荷载规范》GB 50009
    《建筑抗震设计规范》GB 50011
    《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153

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