 按照《农业温室结构荷载规范》给出的基本风压设计温室的主体结构，从设计的角度满足了国家规范的要求，但由此造成构件截面增大的结果往往是用户难以接受，一是结构构件截面增大会引起构件在温室中的阴影面积增大，影响温室作物的采光；二是结构构件截面增大将直接导致温室建设单位面积用钢量增大，从而使温室的建设成本显著提升，不仅影响温室建设者的一次性投资能力，而且也由于折旧成本高而长远地影响温室的生产成本。 为此，从理论和实践中找到一种可增强温室结构抗风能力的方法，在保证温室结构安全运行的前提下尽可能减小温室结构构件的截面尺寸是温室设计者和生产者共同的关注和需求。 2021年10月在参加了中国农业工程学会设施园艺工程专业委员会在海南海口举行的“2021中国设施园艺学术年会”后，笔者分别到海南陵水国家现代农业示范基地和海口桂林洋国家热带农业公园进行了温室工程专题调研。在这里笔者看到了两种不同的温室抗风措施，包括温室的整体抗风技术和局部抗风技术，留下了深刻的印象，在此分享给广大的读者，可供各位温室工程设计者和温室生产者在抗风地区温室设计和使用中借鉴和参考。  风障就是设置在温室外围，用于阻挡或减弱强风、降低风速的设施。为了节约建设投资，同时又能保证温室结构的安全，风障一般只设置在大风季节主导风向温室的上风侧，但如果温室建设地区周年无固定主导风向，或者不同季节的主导风向不同，则风障必须在温室的四周设置。 风障的主要作用是降低温室立面墙体直接承受强风的强度，也就是说，在设置风障后，温室墙面所受的风力可大大降低，由此，可显著降低温室墙面立柱的风荷载，进而减小其截面尺寸并影响温室整体结构构件截面向减小的方向发展。设置风障一般可降低温室迎风墙面的风荷载20%~80%，具体挡风效果取决于风障挡风材料对气流的通透率、风障高度以及风障与温室之间的距离。风障的挡风作用越大，对风障结构的强度要求也就越高，建设风障的投资也会越大。在适度降低温室结构抗风等级的基础上为最大限度降低风障的建设投资，一般风障多做成半通透性，因此，在风障选材上可选择多孔材料，或者将风障结构做成封闭带和开口带上下间隔设置的形式，这种风障称为半通透结构风障。半通透结构风障既可以减弱强风对温室结构的风压，又可以节约风障的建造成本，是温室建设中降低总体投资的一种有效方法。风障对气流的通透率一般控制在30%~70%。 设置风障，除了控制风障对气流的通透率外，风障高度及其与温室之间的间距是非常重要的设计参数。距离过近，一是可能会给温室采光造成阴影；二是如果风障受到强风吹袭后整体或局部破坏，其破坏的构件可能会倾倒或砸落到温室结构，不仅失去削减风力的功能，而且直接成为温室结构的偶然破坏荷载。但如果风障距离温室过远，其防护效果将会大大减弱甚至消失。一般风障保护建筑物的距离为风障高度的2~3倍。
在考察海口桂林洋国家热带农业公园时，进入大门首先映入眼帘的是一条宽阔的大道，大道的一侧为并排的数座连栋玻璃温室，另一侧则是一条连续的波浪状绿色长廊（图1a）。公园负责人介绍说，这条绿色长廊平时是作为科普、销售和游客驻足休歇的场所（图1b），同时也是温室的防护风障。走廊为圆拱屋面，可充分提高走廊的空间，避免游客游览的空间压抑感，同时也增大了温室抗风的防护范围。走廊屋面和外墙面采用绿色防风网覆盖，选择绿色一是体现公园的绿色理念；二是给游客一种安静舒适的视觉环境。选择透风的网材，一可以提高走廊的通风能力，避免走廊内热量积聚而形成高温，给游客创造一个适宜的环境；二可以减轻走廊结构的风压，减小走廊结构构件的用材，降低走廊的建设成本；三是响应了温室风障部分挡风的要求。防风网在走廊结构上的固定采用了薄膜温室大棚常用的卡簧卡槽固定方式（图1c），不仅节约投资，而且更换网材也很方便。由此可见，这是一个考虑了多重因素，具有综合功能的温室风障。稍感缺憾的是防风走廊与温室之间的距离过大，作为风障保护温室的范围可能不够（图1a）。 我们沿着笔直的大道走到尽头转弯一看，却又见到了另一种结构的防风风障（图2）。这种风障采用了直立平面结构（这应该是传统意义上的防风风障结构），防风网也更换成了钢板网材。整体看，风障整洁、美观，占地空间小，节约用地。钢板网材采用热浸镀锌表面防腐，使材料的使用寿命更长，风障的耐久性更强。考虑到处于海边的防风风障，除了潮湿和氧化引起材料的腐蚀外，空气中的盐分对金属结构的腐蚀也很严重，所以，在海南等沿海地区金属构件进行表面防腐处理时除了要加厚镀锌层的镀层厚度外，还应附加如喷塑等其他防腐措施，以延长结构和材料的整体使用寿命。 该防风风障所用钢板网的网孔采用了疏密间隔的结构形式，每个条带宽约20 cm。与均匀网孔结构风障相比，这种做法由于气流通过不同疏密度网孔的流量发生变化，由此扰乱了气流透过风障的风场，形成更多上下扰动的湍流，从而显著降低气流的径向速度，有效提高风障对温室的防护效果。
从图2还可以看出，在风障的内侧栽种了相对比较低矮且稠密的树木。这些树木对提高风障下部的风阻具有积极的作用，作为风障功能的重要组成部分同时还绿化和美化了公园环境。此外，风障安装在公园的外围，在起到提高温室抗风能力的功能外，还替代了公园的围墙。由此又节约了建设围墙的工程费用，起到了一举两得的效果。 通风口是温室排湿降温和引进室外CO2的重要通道，是各类温室大棚的标准配置。但通风口设置或管理不当，对温室结构的抗风却具有非常不利的影响。大风来临时，如果不能及时关闭并密封通风口，大风通过通风口进入室内会在温室结构上形成额外的附加内压力，这一压力与温室外表面的风压叠加将会大幅增加温室屋面和下风向墙面结构的表面风压，由此将显著降低温室结构的抗风能力。为此，在台风来临之前，温室管理要求应紧闭窗口，避免这一附加风压的产生（没有台风的大风地区，温室也应按照这一原则管理）。 连栋塑料薄膜温室通风口大都采用卷膜启闭的方式。卷膜轴缠绕通风口活动边塑料薄膜卷起或打开，从而实现对通风口启闭的控制。对于这种通风口，在大风来临之际紧闭通风口的措施主要是在关闭通风口的基础上张紧并扣死压膜线，对卷膜轴基本不做固定。事实上，在强风作用下，尤其在不规则风力的震动力作用下，通风口的塑料薄膜虽然在压膜线的限位下限制了其在温室墙面或屋面平面外的运动，但却无法限制塑料薄膜在通风口平面内的运动。一旦发生通风口塑料薄膜在通风口平面内的上下运动，也就类似卷帘窗一样，温室的通风口将处于一种无阻挡的启闭模式，压膜线密封通风口的措施实际上已经失效。为此，在大风地区，针对卷膜通风口，很有必要在扣紧压膜线的基础上尚应设法固定卷膜轴。这是解决此类问题的核心。 在考察海南陵水国家现代农业示范基地的温室中，笔者正好看到了这种卷膜轴的固定技术，非常值得温室设计和建设企业学习和借鉴。 海南陵水国家现代农业示范基地位于海南省陵水县英州镇高峰温泉景观大道88号，总规划面积11000亩（733.7 hm2），由“四区一带”组成，即科研培训展示区、生产试验区、生产示范区、国际农业论坛区及休闲农业观光带。其中科研培训展示区占地86亩（5.7 hm2），是现代农业科研与展示、科技孵化与创新的中心；生产试验区占地305亩（20.3 hm2），主要引入世界先进农业科技和包装技术，进行区域适应化试验，提升整个示范基地科技竞争力；生产示范区占地8565亩（571.3 hm2），进行农业科技成果转化、新技术、新品种推广，辐射带动项目区域农业产业发展；国际农业论坛区占地414亩（27.6 hm2），围绕“科教农业”主题，创建农业新型业态，搭建高科技农业服务交流平台；休闲农业观光带全长3.8 km，占地1630亩（108.7 hm2），以“农旅融合”为发展理念，打造别具农趣风情的热带休闲农业观光胜地。 示范基地采用露地与设施相结合的形式规划布局，其中的设施基本都采用了造价不高的圆拱屋面连栋塑料薄膜温室，屋面和侧墙通风均采用卷膜开窗的方式，电动控制。
示范基地由于临近三亚，每年都有数个台风经过，而且风力较大，温室建设对抗台风的要求更高，为此设计者专门开发了这种固定卷膜轴的固定卡（图3）。该固定卡实际上是一个6连杆结构。手柄是6连杆的主动力臂，用2个支点分别与2、4、5号连杆的一端相连，3号连杆固定在立柱上并分别与2、4号连杆的另一端相连，5号连杆的一端分别与1号手柄连杆和4号连杆相连，另一端则与固定卷膜轴的6号连杆相连。6号连杆的另一端连接一个半圆形且具有一定柔性的抱卡，该抱卡环抱在通风窗的卷膜轴上实施对卷膜轴的固定。1、2、3、4号连杆之间的连接以及5号连杆与1、4号连杆之间的连接均为铰接，运动过程中各连杆之间的相对位置都可能会发生变化（图3），但5号连杆与6号连杆之间的连接则是固结连接，二者处于相对垂直位置，不随连杆的运动发生任何相对位置的变化。从机械原理分析，该结构实际为一种5连杆结构，5号和6号连杆实质上为一体运动的一个构件。 整个连杆机构通过连杆3用2根U形抱箍固定在立柱上，保证连杆机构在立柱上的位置不发生变化。操作时，水平搬动手柄连杆（连杆1），可带动卷膜轴固定臂（连杆6）水平运动，从而打开或固定卷膜轴的抱卡，实现对卷膜轴的松开和固定。使用这种连杆机构在台风来临时可以将通风口卷膜轴牢牢固定在通风口封闭位置，结合通风口塑料薄膜压膜线，可有效保证通风口的整体严密密封。 具体安装中，可沿通风口长度方向每隔10 m左右设置1根竖直的立杆，立杆的下端通过基础固定在地基上，另一端固定在温室通风口上沿之上的温室骨架结构上（图4）。卷膜轴固定卡安装在立杆上关闭卷膜通风口时卷膜轴所在的位置。
在海南建设温室，由于长期高温对温室的通风要求高，所以园区的温室侧墙都采用了双层卷膜通风窗，由此每根立杆上根据上下卷膜通风口的位置安装了2组卷膜轴固定卡（图4）。 这种卷膜轴固定卡在温室侧墙和山墙的立面墙面上通风窗卷膜轴的固定是成功有效的，但用于温室屋面通风窗的卷膜轴固定是否也能直接采用尚需要大家的实践，主要的问题是立杆没有地方固定，或许要在天沟上找固定卡的固定方式，这样连杆3或许要进行改进。利用外遮阳的立柱来固定固轴卡或许是另一条路径。 此外，由于温室结构在山墙和侧墙的墙面转角处局部风荷载会加强，玻璃温室常用的做法是在这个区域内将单块玻璃的宽度减小，或者说是加密固定玻璃的铝合金条，而对于塑料薄膜温室而言，常用的做法是在转角的两个侧面上分别附加一个保护板。为了减少保护板对室内作物采光的影响，保护板的材料应选用透光材料（图4）。该保护板对温室结构具有一定的抗风和导流作用，从这个角度讲，该保护板也可以视为温室抗风的另一种措施。但这种保护板对卷膜通风口的塑料薄膜以及卷膜轴的固定和抗风效果实际上并没有实质性的作用。  读者作者交流群 为更好的服务《农业工程技术（温室园艺）》杂志的读者作者，方便大家交流，编辑部建立了杂志微信交流群，有关专业领域内的问题讨论、投稿相关问题均可在群里咨询，扫描下方二维码加小园子微信拉您进群。   |
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