地震作用在溫室荷載組合中的控制效應(yīng)

胡 林，閆冬梅，周長吉※，閆俊月

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100125；2.中國船舶重工集團(tuán)國際工程有限公司，北京 100021；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125）

0 引 言

《中華人民共和國防震減災(zāi)法》[1]第三十五條明確規(guī)定，除重大建設(shè)工程和可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程需要進(jìn)行地震安全性評價并按安全性評價結(jié)果進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)外，其他建筑工程均應(yīng)按照建設(shè)地區(qū)地震烈度區(qū)劃圖所確定的抗震設(shè)防要求進(jìn)行抗震設(shè)防。溫室工程屬于建設(shè)工程的范疇，理應(yīng)遵循國家法律法規(guī)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]中的條文要求，抗震設(shè)防烈度為 6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，同時，抗震設(shè)防烈度為6度時，除特殊規(guī)定外，對乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。溫室的設(shè)計(jì)使用壽命一般不超過20年[3]，使用中作業(yè)管理人員不多，溫室破壞也不會產(chǎn)生次生災(zāi)害，按照《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》[4]的規(guī)定，可劃歸為丁類建筑。由此可以確定，在抗震設(shè)防烈度為 6度的區(qū)域建設(shè)溫室可以不進(jìn)行地震作用計(jì)算，其他區(qū)域應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行地震作用計(jì)算。

由于中國溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范尚未出臺，溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否要嚴(yán)格按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)一直是行業(yè)內(nèi)爭論和糾結(jié)的一個問題。事實(shí)上，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]也明確規(guī)定“行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑，其抗震設(shè)計(jì)應(yīng)按有關(guān)專門規(guī)定執(zhí)行”。為此，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部等部門根據(jù)輸油（氣）管道、水電工程、水工建筑、核建筑、公路橋梁等不同建設(shè)工程的特點(diǎn)分別制定了相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[5-11]。

溫室建筑屬于農(nóng)業(yè)工程的范疇，從結(jié)構(gòu)類型看主要為組裝式薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)；從建筑形式看基本為單層結(jié)構(gòu)，而且平、立面形式規(guī)則；從結(jié)構(gòu)荷載看，由于屋面和墻面基本覆蓋以塑料薄膜和單層玻璃為主的透光覆蓋材料[12]，結(jié)構(gòu)的自重很輕，地震作用引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力遠(yuǎn)小于恒活風(fēng)雪荷載下的內(nèi)力，即使考慮地震作用，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最不利荷載工況在大部分地區(qū)也是被恒活風(fēng)雪荷載組合所控制。

美國溫室制造業(yè)協(xié)會的《溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》[13]中明確提出“不必考慮地震作用”；歐盟溫室設(shè)計(jì)規(guī)范[14]中，按照承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，德國、希臘、意大利等 3國考慮地震作用，比利時、芬蘭、法國、荷蘭、挪威、葡萄牙、西班牙、英國等8國則不考慮地震作用；日本設(shè)施園藝協(xié)會提出的《園藝設(shè)施結(jié)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)》[15]中提出溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需計(jì)算地震作用。中國的臺灣地區(qū)因全島屬于高烈度區(qū)，溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也要求進(jìn)行地震作用組合[16]。

從上述不同國家和地區(qū)專用溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范看，日本和中國臺灣地區(qū)處于島嶼位置，希臘和意大利位于半島區(qū)域，地震活動強(qiáng)烈，德國也在全球地震帶上，這些國家和地區(qū)重視地震作用是客觀需要。而美國的西海岸沿岸也是全球地震帶，但從經(jīng)濟(jì)利益考慮全美溫室設(shè)計(jì)都沒有規(guī)定需進(jìn)行地震作用計(jì)算。中國除局部地域有強(qiáng)烈地震活動外，總體上不處于地震帶上。

受經(jīng)濟(jì)水平的限制以及引進(jìn)荷蘭和以色列等發(fā)達(dá)國家溫室的影響，國內(nèi)溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本都沒有完全按照工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行強(qiáng)度和變形設(shè)計(jì)。從實(shí)際的運(yùn)行效果看，目前國內(nèi)還沒有見到有關(guān)地震造成溫室倒塌的案例和報道。相關(guān)溫室抗震的研究僅限于理論層面[17-19]，與實(shí)際生產(chǎn)溫室基本沒有關(guān)系。所以，不論從國家規(guī)范層面還是從實(shí)際工程應(yīng)用層面，相關(guān)溫室結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的可操作性的設(shè)計(jì)依據(jù)目前國內(nèi)都基本處于空白。

為了能準(zhǔn)確確定溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地震作用的影響及作用效應(yīng)，本文以屋面自重最大的文洛型玻璃溫室（透光覆蓋材料最重[20]，地震作用的效應(yīng)最大）為研究對象，分析比較地震作用參與的荷載組合對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力主控效應(yīng)，由此來評判地震作用在溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用與地位，擬為中國溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出理論依據(jù)。

1 溫室分析結(jié)構(gòu)方案

1.1 溫室結(jié)構(gòu)形式選擇

玻璃溫室的結(jié)構(gòu)形式主要有門式剛架結(jié)構(gòu)、大屋面溫室屋面梁結(jié)構(gòu)和荷蘭文洛型結(jié)構(gòu)等。從國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的情況看，文洛型溫室占絕大多數(shù)，尤其近年來引進(jìn)和建設(shè)的大規(guī)模蔬菜種植玻璃溫室基本都是文洛型結(jié)構(gòu)[21]。因此，本文選擇文洛型結(jié)構(gòu)為研究對象。

1.2 溫室建筑和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸確定

文洛型溫室的標(biāo)準(zhǔn)跨度為 6.4 m，開間為 3.0 m。近年來，隨著機(jī)械化作業(yè)水平的提高，溫室建設(shè)要求盡量減少溫室內(nèi)立柱的數(shù)量，由此溫室建設(shè)開始向更大跨度和開間方向發(fā)展。目前國內(nèi)采用的文洛型溫室的跨度主要為 8.0 、9.6 、10.8 m，其中以 9.6 m跨度應(yīng)用最多，在開間方向，國內(nèi)文洛型溫室多采用4.0 、4.5 、5.0 m的模數(shù)。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際綜合考慮，本文確定文洛型溫室以跨度9.6 m，開間4.5 m為基本單元進(jìn)行建筑平面布置。

按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]的要求，規(guī)則建筑和不規(guī)則建筑在地震作用下的效應(yīng)有較大的差異，應(yīng)分類計(jì)算。這里所述的規(guī)則建筑和不規(guī)則建筑對溫室來講主要表現(xiàn)為平面形狀的不同。規(guī)則溫室主要有長條形和正方形兩種形式，平面凹進(jìn)尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸30%的缺角型溫室為不規(guī)則溫室[2]。

按照上述原則，本文選擇確定了3種溫室建筑平面：①接近正方形的6跨10開間（A模型，圖1a）；②長條形的2跨10開間（B模型，圖1b）；③L型的6跨10開間（C模型，圖1c），其中A、B 模型為規(guī)則形平面，C模型為不規(guī)則平面。3種模型在高度方向尺寸保持相同，溫室檐高6.5 m、脊高7.17 m（圖1d）。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，桁架高度取520 mm，溫室兩側(cè)第3開間設(shè)柱間斜撐和屋面水平支撐（C模型凹角側(cè)因工藝布置要求將柱間斜撐和屋面水平支撐向內(nèi)平移一個開間），兩側(cè)山墻中部設(shè)柱間支撐。結(jié)構(gòu)材質(zhì)為：鋼管 Q235B、鋼筋HPB300、鋁合金6063 T6。

A、C模型的主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸采用國內(nèi)實(shí)際項(xiàng)目中的常用規(guī)格尺寸。B模型由于只有兩跨，橫向剛度較小，在采用和A、C模型同樣的構(gòu)件尺寸計(jì)算后發(fā)現(xiàn)柱頂位移超過規(guī)范的容許值，因此將B模型的部分鋼柱截面加大直至計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求。3種模型的主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸詳見表1。其中側(cè)墻柱、山墻柱和角柱的尺寸主要依據(jù)中柱尺寸和構(gòu)造要求來確定，同時對于天溝、屋面人字梁和屋脊梁 3種鋁合金構(gòu)件，因軟件中無法對實(shí)際的鋁合金異型截面進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，故以抗彎剛度相當(dāng)?shù)木匦谓孛娴刃娲?/p>

表1 主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸Table 1 Section dimension of main steel structure component

2 溫室荷載及其組合

2.1 荷載選取原則

根據(jù)溫室工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，絕大多數(shù)情況下地震對主體鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力比不起控制作用。本文的荷載值將圍繞尋找地震起控制作用的分界點(diǎn)這個目標(biāo)進(jìn)行選取。

根據(jù)《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]和本文研究對象的工程實(shí)際情況，共設(shè)置9個荷載工況：永久荷載（D）、活載（L）、作物吊掛荷載（DG）、風(fēng)荷載（Wx、Wy）、地震作用（Ex+、Ex-、Ey+、Ey-），其中L取屋面活荷載和雪荷載的較大值；下標(biāo)x、y表示荷載作用方向?yàn)閄軸、Y軸；+、-符號表示地震作用在同一個坐標(biāo)軸的正反兩個方向。

對于雪荷載、作物吊掛荷載等豎向作用的荷載，由于其參與地震作用，對不考慮地震作用的a類荷載組合效應(yīng)和考慮地震作用后增加的 e類荷載組合效應(yīng)都有直接影響，無法直接判斷取值大小與a、e類荷載組合效應(yīng)對比的關(guān)系，因此本文按國內(nèi)可能出現(xiàn)的最小值和最大值分別取值計(jì)算。對于風(fēng)荷載和地震作用，由于其均為水平荷載，同時風(fēng)荷載的取值也不影響地震效應(yīng)的大小，因此對風(fēng)荷載按規(guī)范要求的最小值選取。

2.2 永久荷載

永久荷載包括鋼結(jié)構(gòu)、透光覆蓋材料玻璃及其鑲嵌材料和室內(nèi)遮陽保溫幕的自重。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重和玻璃及其鑲嵌框的自重（0.12 kN/m2）作用在溫室屋面和外墻上，室內(nèi)遮陽保溫幕的自重（0.07 kN/m2）作用在桁架上弦上。

2.3 可變荷載

可變荷載包括屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載和作物吊掛荷載。

1）屋面活荷載 依據(jù)《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.15 kN/m2。

2）雪荷載 雪荷載分為有雪和無雪兩種情況。溫室屋面覆蓋材料為玻璃，覆蓋材料熱阻值小、傳熱快，而且為保證溫室采光會在每次降雪后及時清理屋面積雪，因此在溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中屋面雪荷載只需考慮單次降雪荷載即可。根據(jù)國家對降雪量等級的劃分[22]，最大等級為特大暴雪，其定義為24 h降水量達(dá)到30 mm，故本文有雪情況的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值取不小于0.30 kN/m2。

3）作物吊掛荷載 依據(jù)《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]，吊掛荷載按兩種情況考慮：種植溫室的最大吊掛荷載按小型盆栽類作物考慮，吊掛荷載取0.30 kN/m2，加載到桁架下弦；育苗溫室和葉菜生產(chǎn)溫室一般沒有作物吊掛荷載，僅布置噴灌機(jī)的設(shè)備吊掛荷載，吊掛荷載取0.07 kN/m2，加載到桁架下弦。

4）風(fēng)荷載 依據(jù)《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]，基本風(fēng)壓按最小值0.25 kN/m2取值，地面粗糙度取B類，風(fēng)壓高度系數(shù)和體型系數(shù)按《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]取值。

2.4 地震作用

為找到地震作用的控制點(diǎn)，抗震設(shè)防烈度分別按 7度（0.10g）、7度（0.15g）、8度（0.20g）、8度（0.30g）、9度（0.40g）取值。場地類別為Ⅲ類，地震分組為第一組，阻尼比參考《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[23]取0.05，采用CQC計(jì)算，自振周期折減系數(shù)取1.0。因玻璃溫室設(shè)計(jì)使用年限為20年，水平地震作用按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]的計(jì)算結(jié)果再考慮0.65的折減系數(shù)[24]。

溫室結(jié)構(gòu)柱間斜撐及水平支撐由只承受拉力的拉桿組成，為幾何非線性模型，振型分解反應(yīng)譜法是線性分析，無法給出拉桿的正確受力。在Gen軟件中需先采用線性模型進(jìn)行特征值分析，得出 4個地震作用反應(yīng)譜荷載工況（Rx+、Rx-、Ry+、Ry-）下的節(jié)點(diǎn)力，然后轉(zhuǎn)化成地震作用靜力荷載工況（Ex+、Ex-、Ey+、Ey-）下的節(jié)點(diǎn)荷載，再進(jìn)行非線性分析。

2.5 荷載組合

為了直觀得出地震作用的效應(yīng)是否起控制作用，本文將荷載組合分為兩大類，第一類是不考慮地震作用時的荷載組合，只采用5種荷載：D、L、DG、Wx、Wy，共40個荷載效應(yīng)基本組合，簡稱a類荷載組合，其中組合a-1～a-20的恒載分項(xiàng)系數(shù)為1.0，組合a-21～a-40的恒載分項(xiàng)系數(shù)為0.95，詳見表2；第二類是考慮地震作用后增加的荷載組合，因風(fēng)荷載和屋面活荷載不與地震作用同時組合，故共計(jì)8個荷載效應(yīng)基本組合，簡稱e類荷載組合，其中恒載的分項(xiàng)系數(shù)根據(jù)《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]的要求只按1.0取值，詳見表3。

表2 不考慮地震作用的荷載組合（a類）Table 2 Load combinations without seismic action (class a)

表3 考慮地震作用后增加的荷載組合（e類）Table 3 Load combinations with seismic action (class e)

2.6 荷載組別

根據(jù)荷載取值和組合的不同，對于 A、B、C3個模型，各自分別采用 8個荷載組別進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，各組別對應(yīng)的不同荷載工況標(biāo)準(zhǔn)值大小及用于計(jì)算的荷載組別編號詳見表4。

表4 荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值及荷載組別編號Table 4 Load standard value and combination class

3 計(jì)算方法與結(jié)果分析

3.1 計(jì)算方法

Midas Gen是國際主流的空間有限元結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可對文洛型溫室、國內(nèi)外異形塑料大棚等各種復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化分析，并按國內(nèi)外多個國家的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行內(nèi)力分析和強(qiáng)度驗(yàn)算。本文采用該軟件進(jìn)行非線性靜力分析，并根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[25]自動進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算。

3.1.1 計(jì)算力學(xué)模型

1）構(gòu)件單元類型

溫室的桁架腹桿兩端可按鉸接考慮，在 Midas Gen中采用桁架單元建模，柱間支撐和水平支撐采用大長細(xì)比的鋼筋作為拉桿，在軟件中采用只受拉單元建模，其余構(gòu)件均采用梁單元建模。

2）柱底邊界條件

溫室柱底邊界條件根據(jù)不同項(xiàng)目的需求可按鉸接和固結(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本文采用實(shí)際項(xiàng)目中常用的鉸接方式進(jìn)行建模分析。

3）其余構(gòu)件邊界條件

柱頂與天溝連接采用鉸接，人字梁與天溝采用鉸接，桁架上下弦與鋼柱連接采用鉸接。

3.1.2 判定指標(biāo)

按照《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]的規(guī)定，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)按荷載的基本組合計(jì)算荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，并滿足

式中0γ為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，Sd為荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，N/mm2；Rd為結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值，N/mm2。本文取為a類荷載組合的應(yīng)力比，并應(yīng)小于等于1.0。

按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]的規(guī)定，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗(yàn)算應(yīng)滿足

式中γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)；S為包含地震作用的荷載組合效應(yīng)設(shè)計(jì)值，N/mm2；R為結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值，N/mm2。本文取為e類荷載組合的應(yīng)力比，并應(yīng)小于等于1.0。

根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[25]，主要設(shè)計(jì)指標(biāo)包括強(qiáng)度、穩(wěn)定性、寬厚比、長細(xì)比等，其中寬厚比和長細(xì)比不隨荷載的變化而變化，因此本文通過對比不同荷載組合下的強(qiáng)度應(yīng)力比和穩(wěn)定應(yīng)力比的最大值，來比較該結(jié)構(gòu)在不同荷載組合下的安全性。

3.2 計(jì)算結(jié)果與分析

對表2和表3的不同荷載組合，應(yīng)用Midas Gen軟件分別進(jìn)行內(nèi)力分析和強(qiáng)度驗(yàn)算，給出各構(gòu)件的最大應(yīng)力比，并采用圖形和表格的形式進(jìn)行輸出，如圖2。

對A、B、C這3個模型8個荷載組別（表4）進(jìn)行分析和驗(yàn)算，分別統(tǒng)計(jì)溫室主體結(jié)構(gòu)中重要的五類構(gòu)件（角柱、中柱、側(cè)墻柱、桁架上弦、桁架下弦）的最大應(yīng)力比。

為了盡快找到地震作用主控的平衡點(diǎn)，減少重復(fù)計(jì)算工作量，先選取5個抗震設(shè)防烈度的中間值進(jìn)行計(jì)算。在抗震設(shè)防烈度為 8度（0.20g）時，規(guī)則形平面布局的 A模型和B模型中，無論吊掛荷載和雪荷載取值多少，主要受力構(gòu)件最大應(yīng)力比均由不考慮地震作用的a類荷載組合控制（表5、表6），其中A模型的e類荷載組合應(yīng)力比更接近a類荷載組合應(yīng)力比，有可能在提高抗震設(shè)防烈度后會超過a類。但在平面布局不規(guī)則的C模型中，凹角處的角柱應(yīng)力比明顯比A模型大，同時因平面不規(guī)則導(dǎo)致剛度不均勻，使得部分側(cè)墻柱在e類荷載組合下應(yīng)力比增大，并最終導(dǎo)致4e組別的應(yīng)力比略大于4a組別（0.31＞0.29），超越比例為7%（0.31/0.29-100%=7%），如表7。

表5 A模型8度（0.20g）構(gòu)件最大應(yīng)力比Table 5 Maximum stress ratio of model A in seismic intensity 8 degrees (0.20g)

表6 B模型8度（0.20g）構(gòu)件最大應(yīng)力比Table 6 Maximum stress ratio of model B in seismic intensity 8 degrees (0.20g)

表7 C模型8度（0.20g）構(gòu)件最大應(yīng)力比Table 7 Maximum stress ratio of model C in seismic intensity 8 degrees (0.20g)

編號No.

上述計(jì)算的風(fēng)荷載是按照最小風(fēng)荷載 0.25 kN/m2（相當(dāng)于 8級風(fēng)的風(fēng)力）計(jì)算的。事實(shí)上，按照《農(nóng)業(yè)溫室結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]，0.25 kN/m2的風(fēng)荷載地區(qū)全國只有5個，而且這些地區(qū)的抗震烈度除云南省騰沖市外全部在7度及以下，即使風(fēng)荷載提高到0.26 kN/m2，達(dá)到該荷載的地區(qū)也僅僅增加3個，且達(dá)到抗震烈度8度（0.20g）僅有云南省普洱市的思茅區(qū)（表8）?？傮w來講這些區(qū)域面積都很小，由此建議在抗震設(shè)防烈度8度（0.20g）區(qū)，不論是規(guī)則溫室還是不規(guī)則溫室均可以不考慮地震作用。

表8 中國最小風(fēng)荷載地區(qū)的抗震設(shè)防烈度Table 8 Seismic intensity in areas with the smallest wind load in China

根據(jù)8度（0.20g）的計(jì)算結(jié)果推測，地震作用主控的平衡點(diǎn)就在 8度區(qū)。進(jìn)一步將抗震設(shè)防烈度提高到 8度（0.30g）。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，A模型的3e、4e組別中，中柱和側(cè)墻柱的最大應(yīng)力比都超過3a、4a組別（表9）。由此表明，在抗震設(shè)防烈度為8度（0.30g）時，規(guī)則布局的溫室建筑地震作用也已經(jīng)成為了主控荷載。所以，在抗震設(shè)防烈度達(dá)到8度（0.30g）時溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地震的作用。

表9 A模型8度（0.30g）構(gòu)件最大應(yīng)力比Table 9 Maximum stress ratio of model A in seismic intensity 8 degrees (0.30g)

4 結(jié)論與建議

通過對典型的規(guī)則和不規(guī)則建筑平面文洛型玻璃溫室結(jié)構(gòu)在地震作用參與和不參與的各種荷載組合下立柱和桁架的最大應(yīng)力比的計(jì)算分析表明：

1）在抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g）的地區(qū)，規(guī)則平面布置的文洛型玻璃溫室主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大應(yīng)力比主要由恒、活、風(fēng)、雪荷載控制，地震作用不起控制作用。對于凹角等平面布置不規(guī)則的溫室，個別構(gòu)件可能因剛度不均勻?qū)е碌卣鹱饔闷鹂刂谱饔?，但?jì)算結(jié)果顯示地震作用荷載組合下的最大應(yīng)力比僅比恒、活、風(fēng)、雪荷載組合下高7%，且本文風(fēng)荷載僅按最小值 0.25 kN/m2取值，國內(nèi)風(fēng)荷載這么小的地區(qū)僅有 5個氣象站點(diǎn)，其中只有一個地區(qū)的抗震設(shè)防烈度達(dá)到8度（0.20g）。同時文洛型玻璃溫室的地震響應(yīng)大于其他各種溫室，因此本文建議在8度（0.20g）及以下的地區(qū)，各類農(nóng)業(yè)溫室在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可不考慮地震作用計(jì)算。

2）在抗震設(shè)防烈度為8度（0.30g）的地區(qū)，規(guī)則平面布置的文洛型玻璃溫室主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大應(yīng)力比由地震作用控制，且超過較多，因此建議在 8度（0.30g）及以上地區(qū)的玻璃溫室在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮地震作用計(jì)算。