改良型塑料大棚的设计与建造

郄丽娟，赵付江，韩晓倩，韩建会*，尹庆珍

（1.河北省农林科学院经济作物研究所，河北石家庄050051；2.河北政法职业学院，河北石家庄050061）

改良型塑料大棚的设计与建造

郄丽娟1，赵付江1，韩晓倩2，韩建会1*，尹庆珍1

（1.河北省农林科学院经济作物研究所，河北石家庄050051；2.河北政法职业学院，河北石家庄050061）

针对塑料大棚冬季不能生产蔬菜，日光温室建造耗资大和建后搬迁困难的问题，设计建造了改良型塑料大棚。改良型塑料大棚是在塑料大棚基础上进行结构和形状的改造，可以延长蔬菜生长周期50～60 d，实现了冬春茬果菜提早定植和叶类蔬菜越冬生产。

改良型塑料大棚；设计；建造；蔬菜

蔬菜产业是河北省农业三大主导产业之一，在促进农业增效、农民增收方面发挥着重要作用[1～4]。数据显示，2012年河北省设施蔬菜总面积为66.8万hm2，其中塑料大棚种植面积达18.4万hm2，居第2位。调研发现，塑料大棚因造价低、装拆方便而深受农户青睐[5，6]，但是其冬季保温性能较差，不能进行蔬菜生产；而日光温室建造耗资大、建后搬迁困难，致使推广面积有限。基于此，作者本着既保留塑料大棚造价低、装拆方便的优点，又延长了塑料大棚内蔬菜生长周期的原则，设计建造了改良型塑料大棚，对蔬菜增产增效发挥了重要作用。

1 改良型塑料大棚设计的性能指标

1.1 温度

冬季室外最低温度在-10℃以上时，室内平均气温在8℃以上，其中，夜间最低气温不低于2℃，夜间10 cm地温最低不低于6.0℃。

1.2 光照

棚室内前屋面下，离地1 m处平均相对光照时间在70%以上。

1.3 整体稳定性

棚室可承担雪荷载0.25～0.30 kN/m2，风荷载0.35～0.50 kN/m2，最大均布活载0.10～0.11 kN/m2。

2 改良型塑料大棚设计的结构参数

2.1 改良型塑料大棚结构参数的确定依据

2.1.1 承载力改良型塑料大棚承载力主要包括风荷载、雪荷载和活荷载3个部分，大棚各部位的承载力必须大于可能承受的最大荷载量。而荷载量的大小主要依据当地20 a一遇的最大风速和最大降雪量而定[7]。

风荷载和雪荷载依据《温室结构设计荷载》（GB/T 18622－2002）计算。石家庄地区的改良型塑料大棚承载力可按雪荷载0.25 kN/m2、风荷载0.35 kN/m2计算，其他地区可据此适当调整。活荷载为改良型塑料大棚使用时临时增加的负荷，主要包括保温被自重荷载、作物荷载和屋脊顶处人质量荷载，取1.01 kN/m2。其中，覆盖材料主要有保温被，参考《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012），潮湿的保温被重力取0.06 kN/m2；棚室内部作物荷载为此处的植物吊重，取0.15 kN/m2；屋脊的检修荷载取0.8 kN/m2。

2.1.2 棚室间距根据白义奎等[8]的方法，计算石家庄地区改良型塑料大棚前后栋理想间距为前栋改良型塑料大棚最高点高度的1.7～2.0倍。

2.1.3 棚室长度、跨度和高度由于改良型塑料大棚的结构介于塑料大棚与日光温室之间，根据国家标准GB/T 19165—2003《日光温室和塑料大棚结构与性能要求》推荐的塑料大棚和日光温室长度、跨度和高度，综合考虑后，确定改良型塑料大棚的长度为50～60 m，跨度为7～8 m，高度为2.7～3.2 m。

2.1.4 采光屋面参考角的确定改良型塑料大棚的结构介于日光温室与普通塑料大棚之间，骨架形状和方位与日光温室相似，综合考虑，根据改良型塑料大棚的跨度、高度和长度，兼顾采光和整体稳定性，采光屋面参考角为20°～25°。

2.2 改良型塑料大棚的结构参数

改良型塑料大棚东西走向，棚室跨度7.0～8.0 m，长50～60 m，棚室脊高2.7～3.2 m，种植面下沉0.5～0.8 m，采光屋面参考角20°～25°，前屋面底角60°～70°，后立柱与地面夹角为75°，在后立柱前2.0 m设1排顶柱，顶柱间隔距离3.0 m（图1）。

图1 改良型塑料大棚剖面示意图Fig.1 Diagrammatic cross-section of the improved plastic shed

3 改良型塑料大棚的建造

3.1 方位

改良型塑料大棚坐北朝南，东西延长，方位应采用当地正南偏东5°。

3.2 建造选址

建造改良型大棚地址应符合蔬菜产地环境条件的规定（NY 5010—2002无公害食品、蔬菜产地环境条件）。选址尽量选择土层深厚，地形开阔，地势较高，土壤肥沃，灌水、排水良好，通风良好，周围无遮阳物，交通便利的地块上。水质符合GB 5084—2005农田灌溉水质标准。具备田间电源。

3.3 基础

参照国家标准《建筑地基基础设计规范》（GBJ 5007—2002），改良型塑料大棚周边基础采用240 mm宽的条形砖基，顶部240 mm×200 mm圈梁，圈梁内每隔1 m埋入预埋件，基础埋深0.9 m，顶面标高+0.1 m。棚室内顶柱基础采用370 mm×370 mm的混凝土独立基础，基础埋深0.8 m，基础顶部预埋钢板与上部顶柱焊接。

3.4 骨架

改良型塑料大棚为轻钢结构，主骨架采用国产热镀锌钢管，主要包括拱杆、边柱、纵拉杆、顶柱和纵梁。拱杆和边柱均采用D32×1.8的热镀锌钢管，间距1 m；纵拉杆为D25×1.5的热镀锌钢管，共4道；顶柱采用D48×2.5的热镀锌钢管，共1道，间距3 m；纵梁采用D48×2.5的热镀锌钢管，共1道。骨架与支柱之间采用U形卡箍，骨架之间采用抱箍和弹簧卡相连接，骨架与圈梁中的预埋件相焊接。

3.5 棚膜固定及通风口设定

改良型塑料大棚建好后，应在晴天无风的上午扣膜。东西侧面棚膜的宽度宜超过地面以上棚室高度1.0 m，长度宜超过棚室跨度1.0 m，在东西边柱上沿南北方向分别均布2道卡槽。屋面棚膜的长度为棚室的具体长度另加2 m，采用2块膜2道缝通风，其中，第1块膜为顶膜，宽5.5 m；第2块膜为下部膜，宽4.5 m。沿棚室东西方向顶膜设2道卡槽，1道卡槽位于距地面1 m的后立柱上，另外1道位于顶风口上方；下部膜上沿烙1条宽3～4 cm的筒，顺筒穿入压膜线，固定于骨架上，下沿自然垂于棚室前屋面地锚处。所有卡槽与棚室骨架用自钻钉固定。每个拱杆之间压1条压膜线。

第1道顶风口宽度为0.8～1.0 m，顶膜与中间膜搭接0.4 m，第2道底风口宽度1.0 m。顶风口采用卷轴滚动方式，卷膜轴用DN20国标热镀锌钢管。卷轴缩口连接，棚膜与卷轴用固膜卡紧固，固膜卡间隔0.4～0.5 m，驱动方式手动或电机驱动。底风采用拔缝放风。

3.6 保温被及安装

在棚室后面紧挨棚室的地面上做简易地锚，间距2.5 m。沿棚室东西方向制作1根与棚室长度相同的DN20国标热镀锌钢管。钢管与地锚用8号铅丝缠接。棉被固定在钢管上。

保温被之间搭接不低于30 cm，每间隔2.5 m有1条加强带（一般使用5 cm宽传送带），加强带一端固定在地面钢管上，另一端固定在保温被卷轴上，基本与保温被同长，与保温被同时卷动。在卷轴上间隔50 cm焊接挂勾（圈），保温被绕卷轴1圈后用8号铅丝固定。卷轴焊接连接，接口处搭接直径14 mm的罗纹钢3道，长度为20 cm。

4 结论

改良型塑料大棚是在塑料大棚基础上进行结构和形状的改造，种植面下挖50 cm，由单拱形变为单坡面，由单层棚膜增加为棚膜+保温被双层覆盖。改良型塑料大棚解决了普通大棚不能覆盖保温材料（草苫或保温被）的技术难题，改善了棚室内温、湿环境，1月平均气温和平均低温均有所提高，延长蔬菜生长周期50～60 d，实现了冬春茬果菜提早定植和叶类蔬菜越冬生产[9]。改良型塑料大棚适宜河北省冀东地区（唐山、秦皇岛和廊坊北部）、环京津地区（廊坊南部、保定北部、衡水和沧州部分地区）和冀中南地区（保定南部、石家庄、邢台和邯郸）一年两作蔬菜栽培，在冬季连续阴雪（雾）寡照天气出现频次较高的冀中南地区一年两作蔬菜种植区优势尤为明显[10，11]。

［1］宋娜.河北省蔬菜产业集成创新研究［D］.保定：河北农业大学，2013.

［2］周长吉.保温型塑料大棚［J］.农业工程技术：温室园艺，2011，（10）：34.

［3］聂承华，王振庄，狄政敏，王月英，李楠，郄东翔.加强蔬菜品牌建设带动河北蔬菜产业发展［J］.中国蔬菜，2009，（3）：6-8.

［4］李朋华.河北省蔬菜加工业发展问题与对策研究［D］.保定：河北农业大学，2012.

［5］张泽伟，狄政敏，郄东翔，韩鹏，张建峰.河北省蔬菜设施结构现状及优化建议［J］.中国蔬菜，2013，（15）：13-15.

［6］张艳红，赵勇.河北省温室农业现状及发展［J］.南水北调与水利科技，2007，5（4）：90-93.

［7］周长吉.日光温室设计荷载探讨［J］.农业工程学报，1994，（1）：161-166.

［8］白义奎，李天来，王铁良.影响日光温室间距因素分析［J］.可再生能源，2012，30（2）：95-98.

［9］郄丽娟，韩建会，薛金祥.改良型塑料大棚的设计及温度初探［J］.中国农学通报，2010，26（1）：284-287.

［10］石琳琪，董灵迪，韩建会，魏瑞江.河北省冬季日光温室光热资源评价及安全生产技术研究［J］.河北农业科学，2005，9（3）：68-71.

［11］宋建新，李楠，聂承华，张忠义，赵清，马宝玲，郭明霞.借鉴山东经验进一步提升河北蔬菜产业发展水平［J］.中国蔬菜，2010，（23）：4-7.

Design and Construction of the Improved Plastic Shed

QIE Li-Juan1，ZHAO Fu-Jiang1，HAN Xiao-Qian2，HAN Jian-Hui1*，YIN Qing-Zhen1
（1.Institute of Cash Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；2.Hebei Professional College of Political Science and Law，Shijiazhuang 050061，China）

By vegetable production is difficult in plastic shed in winter，construction cost of greenhouse is higher and the relocation is difficult，improved plastic shed was designed and constructed.The improved plastic shed was designed on the basis of structure and shape reform in the plastic shed.Improved plastic shed extends the vegetable growing period for 50 to 60 days，the winter-spring fruit and vegetable is early planted and the winter leaf vegetable is still produced.

Improved plastic shed；Design；Construction；Vegetable

S625.1

：A

：1008-1631（2016）06-0049-03

2016-03-21

河北省“十一五”科技支撑计划项目（06220110D）；农村领域国家科技计划课题（2011BAD12B03）

郄丽娟（1982-），女，河北鹿泉人，助理研究员，硕士，主要从事设施园艺研究。E-mail：qielj2005@sohu.com。

韩建会（1954-），男，河北辛集人，研究员，主要从事设施园艺研究。E-mail：hjh2006@126.com。