荷蘭Venlo型溫室結構抗震性能分析

李一哲，駢　超

荷蘭Venlo型溫室結構抗震性能分析

李一哲，駢超※

（中國建材國際工程集團有限公司，上海 200063）

為了研究地震作用對依據荷蘭規范設計的Venlo溫室結構安全性的影響，該研究以荷蘭公司設計的山東某Venlo型溫室為例，利用有限元軟件MIDAS Gen，采用振型分解反應譜法對設防烈度分別為7度（0.10）、7度（0.15）、8度（0.20）和8度（0.30）的溫室整體結構進行模擬計算，對結構的周期、振型、應力和位移進行了分析探討。結果顯示，溫室整體的最長自振周期為1.75 s，表現為較柔性的結構體系，前2階振型分別為、向的平動，在2個主軸方向上具有相近的抗震性能。不同設防烈度下，結構的承載力最大值均為216.96 MPa，由風荷載控制，最大應力小于構件屈服強度。當設防烈度為8度（0.30）時，向地震作用對構件的拉、壓應力最大，分別為211.95和196.02 MPa。無地震參與的荷載組合中向風荷載產生的位移最大，達到31.80 mm。在地震參與的荷載組合中，柱頂最大位移為61.84 mm，結構變形主要受地震荷載的影響，向地震作用超過同工況下向地震作用約11.6%。結論表明，引進的荷蘭溫室在地震設防烈度不高于8度（0.30）時，構件始終處于彈性范圍內，滿足規范要求，但最大變形超過了中國建筑抗震設計對彈性層間位移角1/250的要求。最后，該文對中國農業溫室結構設計標準的編制提出了一些建議。

溫室；結構；地震；設防烈度；有限元；Venlo

0 引 言

隨著中國農業現代化規模的不斷擴大，中國正廣泛引進和建設以荷蘭為代表的Venlo型現代化農業溫室。荷蘭的Venlo型溫室已經成為使用面積最大、數量最多、應用最廣的玻璃溫室，擁有大型溫室先進的裝備技術和設計體系[1-3]。中國對于現代化農業溫室結構的研究已經起步，已頒布的標準大多為行業標準或團體標準，有關溫室結構設計的國家標準較少，引進的荷蘭溫室結構的安全性和適用性已經引起業內的關注[4-6]。

目前關于溫室結構安全性的研究主要集中在風、雪荷載[5-7]，對其抗震性能的研究較少。這是由于溫室結構較輕，覆蓋材料又為輕質材料，通常認為結構受地震的影響小于風荷載[8-10]，風荷載在結構設計中起主要控制作用，因此在多數研究中[9-12]不考慮地震荷載的組合。少量有關溫室抗震的研究，如韓宏昌[13]對銀川市某Venlo型溫室進行多遇地震下的動力時程分析，結果顯示在實際地震作用下柱腳和縱向桁架底部應力較大，在橫向地震波下桁架產生較大變形，但未發生結構破壞。戴素娟等[1]提出將加腋異型節點應用于溫室結構中，并針對該節點抗震性能利用有限元軟件進行研究，結果表明加腋異型節點能更有效提高節點的屈服荷載和抗震性能；李曉潤等[2]提出了一種溫室結構楔形箱型矩管柱與H型鋼梁連接節點構造型式，并針對該節點抗震性能利用有限元軟件進行研究，結果表明新型節點的耗能能力明顯優于傳統外聯板式節點，具有良好的抗震性能；李叢權等[3]設計了一種玻璃溫室防震結構，并通過縮尺模型試驗驗證了該防震結構可以顯著提高溫室的抗震性能；Dova等[14]對從法國直接引進到希臘的Venlo型溫室進行地震作用分析，結果表明結構柱過早橫向扭轉屈曲，格構梁中間與天溝垂直支撐連接處的構件發生屈服，并指出在地震高烈度區進行溫室結構設計時應當考慮地震的影響。這些研究主要以溫室的單榀結構或局部節點作為研究對象，并未對整體溫室結構的抗震性能進行研究。此外，將空間結構體系簡化為平面單榀框架后，忽略了空間效應的相互作用和覆蓋材料對整體結構剛度的有利影響。金健等[15]通過建立Venlo型溫室結構的平面簡化模型、空間框架模型和空間蒙皮模型，分析了在水平荷載和豎直荷載方向的空間作用與蒙皮作用對結構的影響，結果表明覆蓋材料為玻璃的溫室具有較高的蒙皮作用，可有效提高抗側剛度，并減小結構形變。該結果與丁敏等[16-17]對Venlo型溫室結構的單榀骨架、整體骨架、整體骨架覆蓋材料在風雪荷載工況下的分析結果基本相同。

中國地域遼闊，近一半的國土面積處于高烈度區（7度以上），若直接引進荷蘭設計的溫室或采用荷蘭的設計標準，存在地震作用破壞主體結構的安全隱患，并且國內已有地震造成溫室倒塌的案例和報道，例如汶川地震造成5萬個溫室大棚倒塌[18]。因此，本文采用有限元軟件MIDAS Gen對荷蘭公司設計的山東某Venlo型溫室的整體結構進行抗震計算，考慮覆蓋材料的蒙皮效應對結構剛度的影響，對溫室的壽命周期、振型以及在不同地震設防烈度下結構的最大應力和最大位移進行分析，并將位移結果與歐洲、中國規范規定的限值進行比較，為中國農業溫室結構設計和相應規范的編制提供參考。

1 Venlo型溫室結構

Venlo型溫室結構輕、剛度小，受風、雪荷載影響較大[5,19]。目前從荷蘭引進國內的Venlo型溫室主要為A15類加熱溫室[20-21]，設計使用年限為15 a，跨長8.0 m，開間5.0 m，桁架高0.5 m，檐口高6.0 m，屋脊高6.8 m。該研究采用有限元計算軟件MIDAS Gen，以山東某設施農業溫室為例建立結構模型，溫室總長265 m，寬240 m，以種植番茄為主。溫室種植區的、方向分別為格構梁和鋁合金天溝的布置方向，中間道路兩旁的鋼立柱每開間地基下降10 mm埋設，便于天溝導流雨水，順高差匯集向溫室兩側。斜拉筋主要沿著溫室迎風面、背風面和中間道路兩側的第二、第三開間布置，以保證溫室的側向穩定性。溫室的空間結構模型如圖1所示。

1.鋼立柱 2.桁架 3.天溝 4.檁條 5.玻璃

1.Steel column 2.Truss 3.Gutter 4.Purlin 5.Glass

注：、分別表示桁架和天溝布置方向。

Note:andrepresent the arrangement direction of truss and gutter respectively.

圖1 荷蘭Venlo型溫室結構模型

Fig.1 The structural model of the Dutch Venlo greenhouse

2 數值模擬

2.1 單元選取

MIDAS Gen中的梁單元由2個節點構成，具有拉、壓、彎、剪、扭的剛度，考慮剪切變形，適用于等截面或變截面的梁與柱構件模擬，用于模擬溫室鋼立柱、天溝、地基梁、桁架弦桿和腹桿等。由于天溝截面為異形截面，如圖2所示，因此天溝的截面形狀通過AutoCAD導入至MIDAS Gen中生成，從而準確模擬天溝結構構件的力學性能。厚板單元由同一平面上的四節點或三節點組成，可以解決平面張拉、平面壓縮、平面剪切、及平板沿厚度方向的彎曲及剪切等結構問題，用于模擬覆蓋溫室的浮法玻璃。

2.2 材料特性

為合理化利用鋼材并滿足設計的經濟性，在荷蘭溫室結構中，鋼材的選型并非統一，鋼結構立柱均采用S235JR，而桁架上下弦桿和支撐鋁合金天溝的短柱采用S275JR。溫室中主要構件類型、尺寸和材料特性見表1。

2.3 邊界條件

溫室結構中鋼立柱是豎向荷載的重要傳力構件，溫室屋面所受荷載及作物荷載等通過格構梁和天溝傳至立柱，再由立柱傳至混凝土基礎。立柱與基礎的連接形式直接影響立柱的內力分布[22]。實際建造中，荷蘭Venlo型溫室的四周邊柱底部通過螺栓錨固在地基梁上，工程中可簡化為剛接；其余鋼立柱底部通過柱腳螺栓單向固定在基礎頂面，可簡化為單向鉸接；格構梁、鋼立柱、天溝等金屬構件之間均采用螺栓固定連接，可簡化為鉸接。因此，在本文的模型中，約束四周邊柱與基礎梁連接節點的全部自由度，僅釋放中間鋼立柱與基礎連接節點處繞方向的旋轉自由度和各金屬構件連接節點的旋轉自由度。此外，溫室的覆蓋玻璃采用鋁合金型材鑲嵌式安裝，且由于玻璃自身提供一定剛度，考慮玻璃的蒙皮作用對整體結構剛度的影響，可簡化為剛接形式，約束覆蓋玻璃與相鄰構件之間的全部自由度[15]。

表1 溫室結構主要構件類型、尺寸及材料特性

注：“-”代表未知或無此項。

Note: “-” means unknown or no item.

2.4 荷載工況

2.4.1 荷載類型

溫室結構所承受的荷載主要來自永久荷載（k）、風荷載（k1）、雪荷載（k2）、作物荷載（k3）、施工檢修集中荷載（k4）、移動設備荷載（k5）和地震作用（kE）。

溫室所施加的荷載大小參考歐洲溫室標準[20]和荷蘭溫室標準[21]的計算方法。該溫室工程所處Ⅱ類場地類型，基本風壓、雪壓均按重現期為50 a的值采用[23]，永久荷載取構件自重，風荷載取0.2～1.6 kN/m2，雪荷載取0.26 kN/m2，作物荷載取0.15 kN/m2，施工檢修集中荷載取1.5 kN，移動設備荷載取6.0 kN。

為了比較荷蘭溫室結構在中國不同設防烈度下的抗震性能，按照中國建筑抗震設計規范[24]中的多遇地震考慮，選擇地震分組第二組，場地類別Ⅱ類，設防烈度分別為7度（0.10）、7度（0.15）、8度（0.20）和8度（0.30），采用振型分解反應譜法進行不同設防烈度下的抗震分析，地震反應譜見圖3。

2.4.2 荷載組合

歐洲溫室標準規定[20]，處在地震高烈度區的國家（如德國、意大利、希臘），必須考慮地震作用下永久荷載和雪荷載的基本組合形式（簡稱d1），以及在d1基礎上增加作物荷載的基本組合形式（簡稱d2），而荷蘭地區遠離地震帶，標準中的荷載工況不考慮地震的影響[21]。為了統一組合形式，本文增加地震作用參與的荷載組合d1、d2進行計算，基本組合公式如表2所示。

表2 溫室荷載組合

注：代表相關荷載作用效應值。k代表永久荷載，kN；k1代表風荷載，（kN·m-2）；k2代表雪荷載（kN·m-2）；k3代表作物荷載（kN·m-2），k4代表施工檢修集中荷載、k5代表移動設備荷載，kN；kE代表地震作用。、分別表示相應荷載對應的分項系數和組合系數。

Note:represents value of the relevant load effect.kmeans permanent load, kN;k1means wind load, (kN·m-2);k2means snow load, (kN·m-2);k3means crop load, (kN·m-2);k4means concentrated vertical load andk5incidentally-present installation load, kN.andrepresent the partial factor and combination coefficient of the load, respectively.

3 結果與分析

3.1 周期與振型

鋼結構建筑的第一階基本自振周期可根據建筑總層數近似地估計[25]：

1=(0.10～0.15)

式中表示建筑總層數。

一般建筑層高2.7～3.0 m，本文中溫室的模型總高6.8 m，可按2.5層建筑進行估算，得到第一階自振周期為0.25～0.38 s，遠小于溫室模型的第一階周期1.75 s，說明溫室主體結構周期較長，表現出較為柔性的結構體系。從振型質量參與系數來看，溫室模型前6階振型的質量參與系數為向99.81%，向99.56%。當溫室模型的振型參與質量超過總質量的90%[24]，振型均參與地震作用，因此，本文選擇具有代表性的前6階振型進行分析，如圖4所示。從振型圖來看，第一階振型為向平動，第二階振型為向平動，從第三階振型開始出現扭轉，質量中心與剛度中心基本重合，第四階至第六階振型表現出平扭對稱性，整體結構具有較規則的剛度分布和較強的抗扭轉能力。

3.2 應力比較

表3 不同設防烈度下的荷載組合應力值

注：wx、wy分別代表、方向的風荷載參與荷載組合；Rx、Ry分別代表、方向的地震作用參與荷載組合；包絡代表荷載組合中、、方向的組合最大值，下同。

Note: wx and wy represent the wind load which participate in the load combination inanddirections respectively; Rx and Ry represent the load combination of the seismic action inanddirections respectively. The envelope represents the combined maximum value of the,anddirections in the load combination. The same as follows.

由表3可知，向風荷載對溫室結構產生的拉應力起主要控制作用。b1(wx)在所有荷載組合中拉應力最大，主要發生在溫室向迎風面靠近邊柱的第一跨中，位于桁架內支撐天溝短柱的豎直腹桿與桁架上弦桿相連的節點處，如圖5a所示。這是由于風荷載體形系數在迎風坡的第一跨屋面最大，產生的風荷載也較大[27]。對比a1(wx)可知，二者相差3.84 MPa，是由于作物荷載的豎向力抵消了一部分風荷載在屋面產生的吸力，減小了構件約1.7%的最大拉應力。

從表3還可以看出，溫室構件的最大壓應力始終由向地震荷載工況d2(Rx)控制。7度（0.15）及以上設防烈度下的最大壓應力均出現在向迎風坡第一跨中間位置，主要集中在溫室道路兩旁的桁架跨中，支撐天溝短柱的豎直腹桿與桁架上弦桿相連的節點位置受到擠壓，最大壓應力集中在兩相鄰上弦桿連接處。以8度（0.30）為例，最大壓應力的位置如圖5b所示。

根據計算結果可知，在組合系數不同的情況下，c1和c2工況下的最大應力基本相同，相差不超過1%，在無風、雪荷載的參與下，永久荷載產生的最大應力基本不受其他活荷載組合的影響。當雪荷載、作物荷載與向地震作用共同存在時，產生的拉、壓應力均大于與向地震作用組合的工況，最大應力的連接節點處采用的鋼材強度高于其他構件。此外，無論在何種工況下，向荷載對結構產生的應力均低于向。圖6展示了向風荷載與地震荷載參與組合的各工況下的結構最大拉壓應力，對比分析可見，在不同抗震設防烈度下，風荷載組合產生的拉應力始終高于地震作用，溫室結構的拉應力由向風荷載控制；而地震荷載參與的組合對結構的壓應力起主要控制作用，并隨地震烈度的增加而明顯增大，但均未超過拉應力大小。

綜上所述，在不同設防烈度下，溫室結構的承載力設計主要受風荷載控制，結構的抗壓強度受地震作用的控制較為明顯，構件的最大應力均小于材料設計強度，結構始終處于彈性范圍內，滿足承載力設計的要求。

3.3 位移比較

歐洲和荷蘭的溫室標準中規定，A類溫室應同時滿足承載力極限狀態和正常使用極限狀態，溫室立柱柱頂水平位移的限值應滿足要求：1）小于天溝距地面高度的1/75；2）當風荷載參與作用時，小于60 mm[21-22]。根據計算結果可知，無地震參與的荷載組合中a1(wx)的最大位移為31.80 mm，超過同工況下向風荷載作用約30%。在地震參與的荷載組合中，柱頂最大位移為61.84 mm，向地震作用超過同工況下向地震作用約11.6%。全部荷載工況下的柱頂最大水平位移均滿足對應規范的要求，不同設防烈度下產生的柱頂最大位移見表4。

表4 不同設防烈度下柱頂的最大位移

為了比較風荷載與地震作用對結構位移的影響，選擇風荷載參與組合產生最大位移的工況與不同烈度下的地震組合工況進行對比。從圖7可以看出，荷載工況d1、d2在向地震作用產生的位移在7度（0.15）開始逐漸高于向地震作用，位移相差逐漸增大，而向地震作用下的位移隨著設防烈度的提高基本趨于一致。當設防烈度小于7度（0.15）時，結構位移由風荷載起主導作用，當設防烈度提高至8度（0.20）及以上時，地震作用成為主要控制因素，柱頂最大位移始終大于風荷載作用產生的位移。

通過對比分析，風荷載僅在7度（0.10）時起控制作用，但隨著設防烈度的提高，地震作用產生的位移逐漸增大，結構位移主要由向地震控制。全部荷載工況下的最大位移均滿足歐洲、荷蘭溫室標準的要求，但均超過了中國建筑抗震設計[24]中規定的彈性層間位移角1/250的限值，不滿足建筑抗震變形對側向剛度驗算的要求。

4 結 論

本文對荷蘭Venlo型溫室結構進行不同設防烈度下的抗震性能分析，主要研究結論及建議如下：

1）溫室整體結構自振最長周期為1.75 s，表現出較為柔性的結構體系，振型體現出溫室結構較規則的剛度分布，兩個主軸方向上的抗震性能相近。

2）在進行溫室結構承載力設計時，風荷載起主要控制作用，最大應力216.96 MPa，未超過構件屈服強度，可不進行抗震驗算。但對于溫室中細長桿件來說，在進行結構穩定性和變形驗算時，建議考慮地震作用的影響，并適當增加基本抗震構造措施。

3）在高烈度區（超過7度（0.10）），地震作用對結構位移起主要控制作用，最大位移61.84 mm不滿足中國建筑抗震設計中結構側向位移角1/250的限值要求。建議中國在編制農業溫室結構設計規范時，可參考歐洲、荷蘭的溫室設計標準，針對溫室特殊的柔性結構體系，適當放寬地震作用下結構位移角的限值，以滿足Venlo型溫室結構在中國地震高烈度區的適應性。

本文針對Venlo型溫室的單一類型進行了分析，不同跨度、開間以及所處不同地理環境對溫室抗震性能的影響還需要更深入的研究。

[1] 戴素娟，侯世謹，趙新偉，等. 多功能觀光溫室結構加腋異型節點抗震性能研究[J]. 中國農機化學報，2019，40(7)：40-44.

Dai Sujuan, Hou Shijin, Zhao Xinwei, et al. Study on seismic behavior of irregular joints with welded haunchin multi-purpose sightseeing greenhouse structures[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2019, 40(7): 40-44. (in Chinese with English abstract)

[2] 李曉潤，宋波，陳水榮. 觀光溫室結構楔形箱型矩管柱梁連接節點抗震性能[J]. 農業工程學報，2017，33(10)：252-257.

Li Xiaorun, Song Bo, Chen Shuirong. Seismic performanceof wedge-shaped box joint of beam and box column in tourism greenhouse structures[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(10): 252-257. (in Chinese with English abstract)

[3] 李從權，王慶惠，馬月虹. 玻璃溫室防震設計與模型試驗[J]. 湖北農業科學，2019，58(20)：164-167，189.

[4] 齊飛，周新群，張躍峰，等. 世界現代化溫室裝備技術發展及對中國的啟示[J]. 農業工程學報，2008，24(10)：279-285.

Qi Fei, Zhou Xinqun, Zhang Yuefeng, et al. Development of world greenhouse equipment and technology and some implications to China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2008, 24(10): 279-285. (in Chinese with English abstract)

[5] 童樂為，金健，周鋒. 中歐溫室規范中風荷載取值的對比[J]. 農業工程學報，2013，29(21)：174-181.

Tong Lewei, Jin Jian, Zhou Feng. Comparative study on calculation of wind loads on greenhouse structures between codes of China and Europe[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(21): 174-181. (in Chinese with English abstract)

[6] 周長吉. 大型連棟溫室設計風雪荷載分級標準初探[J]. 農業工程學報，2000，16(4)：103-105.

Zhou Changji. Wind and snow load classification for greenhouse structure design[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2000, 16(4): 103-105. (in Chinese with English abstract)

[7] 齊飛，周新群. Venlo溫室的荷載效應特征及其在工程中的應用[J]. 農業工程學報，2007，23(3)：163-168.

Qi Fei, Zhou Xinqun. Features of load effects and application in designing Venlo greenhouse[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2007, 23(3): 163-168. (in Chinese with English abstract)

[8] 丁小明，魏曉明，李明，等. 世界主要設施園藝國家發展現狀[J]. 農業工程技術，2016，36(1)：22-32.

[9] 李笑天. 基于ANSYS的日光溫室桁架結構優化研究[D]. 沈陽：沈陽農業大學，2020.

Li Xiaotian. Research on Optimization of Solar Greenhouse Truss Structure Based on ANSYS[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2020. (in Chinese with English abstract)

[10] 譚靜芳，趙立新，劉成勛，等. 全玻璃鋼溫室設計荷載分析[J]. 農業裝備技術，2004(2)：42-43.

[11] 武燕飛. 風壓作用下溫室結構荷載的研究[D]. 南京：南京農業大學，2007.

Wu Yanfei. Research on Load of Greenhouse Structure Induced by Wind Force[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2007. (in Chinese with English abstract)

[12] 明月. 日光溫室結構優化設計研究[D]. 沈陽：沈陽農業大學，2007.

Ming Yue. Research on the Design of Optimization for Greenhouse Structure[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2007. (in Chinese with English abstract)

[13] 韓宏昌. 基于ABAQUS的銀川地區Venlo型溫室結構靜動力分析及優化設計[D]. 寧夏：寧夏大學，2019.

Han Hongchang. Static and Dynamic Analysis and Optimization Design of Venlo Greenhouse Structure in Yinchuan Area Based on ABAQUS[D]. Ningxia: Ning Xia University, 2019.

[14] Dova E, Sophianopoulos D, Katsoulas N, et al. Additional design requirements of steel commercial greenhouses in high seismic hazard EU countries[C]//Proceedings of the 7th National Conference on Steel Structures, Volos, Greece. 2011, 29.

[15] 金健，童樂為，周鋒. Venlo型溫室結構空間作用的分析與應用研究[C]//2014年全國鋼結構設計與施工學術會議. 北京：中國鋼結構協會，2014：132-135.

[16] 丁敏，朱丹，許晶，等. 風雪荷載作用下Venlo型溫室結構整體性能研究[J]. 中國農業大學學報，2017，22(1)：120-128.

Ding Min, Zhu Dan, Xu Jing, et al. Space robustness of Venlo greenhouse structure under wind and snow load [J]. Journal of China Agricultural University, 2017, 22(1): 120-128. (in Chinese with English abstract)

[17] 丁敏，李密密，施旭棟，等. 考慮覆蓋材料蒙皮效應的溫室結構穩定承載力計算[J]. 農業工程學報，2016，32(增刊1)：224-232.

Ding Min, Li Mimi, Shi Xudong, et al. Stable bearing capacity calculation of greenhouse structures considering skin effect of covering material[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(Supp.1): 224-232. (in Chinese with English abstract)

[18] 中國政府網. 地震已造成50多萬畝農作物受災勞動力損失嚴重[EB/OL]. (2008-05-17)[2021-07-06] http://www.gov.cn/wszb/zhibo224/ content_979964.htm.

[19] 俞永華，王劍平，應義斌. 塑料溫室拱結構雪載工況下極限承載力的非線性有限元分析[J]. 農業工程學報，2007，23(3)：158-162.

Yu Yonghua, Wang Jianping, Ying Yibin. Nonlinear finite element analysis of the bearing capacity of arch structure in plastic greenhouse on snow load working condition[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2007, 23(3): 158-162. (in Chinese with English abstract)

[20] British Standard Institute(BSI), Greenhouses: Design and construction - Part 1: Commercial production greenhouse: BS EN 13031-1: 2019 [S]. Brussels: BSI, 2019.

[21] Netherlands Normalisation Institute(NEN), Greenhouses: Design and construction-Part 1: Commercial production greenhouses : NEN 3859: 2012 [S]. Netherland: NEN, 2012.

[22] 金健，童樂為，周鋒. Venlo型溫室立柱的設計與優化[J]. 鋼結構，2014(增刊)：547-552.

Jin Jian, Tong Lewei, Zhou Feng. Design and optimization of Venlo-type greenhouse column[J]. Steel Structure, 2014(Suppl): 547-552. (in Chinese with English abstract)

[23] GBT 51183-2016，中華人民共和國住房和城鄉建設部，農業溫室結構荷載規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2016.

[24] GB 50011-2010，中華人民共和國住房和城鄉建設部，建筑抗震設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2016.

[25] GB 50009-2012，中華人民共和國住房和城鄉建設部，建筑結構荷載規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2012.

[26] 施剛，朱希. 不同規范中鋼材強度設計指標對比分析[J]. 建筑結構，2017，47(13)：1-8.

Shi Gang, Zhu Xi. Comparison study of design strength in steel design codes of different countries[J]. Building Structure, 2017, 47(13): 1-8. (in Chinese with English abstract)

[27] 李一哲，魏曉俊，王川申，等. 中歐荷溫室規范風、雪荷載的對比[J]. 江蘇農業科學，2020，48(24)：232-239.

Seismic performance analysis of Dutch Venlo greenhouse structure

Li Yizhe, Pian Chao※

(.,.,, 200063,)

AVenlo-type greenhouse has widely been introduced from Netherland for modern agriculture in China at present. This type of greenhouse is also the largest, most commonly-used, and state-of-the-art glass structure with advanced equipment and control systems for super greenhouses in the world. However, few national standards are released for the structure design of modern agricultural greenhouse, although most industry or group standards in China. Furthermore, the combination of earthquake load other than wind load cannot be usually considered for the structure design in most studies, due to the light-weight components and covering materials in the greenhouse structure. If the greenhouse that designed by the Netherlands was directly introduced to adopt the Dutch structural standards in China, there is a safety hazard of seismic action for the damage of main structure, particularly for nearly half of land areas in high-level zones of seismic intensity in China, even above 7 degrees. Taking a Venlo-type greenhousedesigned by a Dutch company in Shandong province as an example, this study aims to explore the impact of seismic action on structural safety according to the Dutch code, considering the stress diaphragm of covering material on the structural stiffness. A finite element software MIDAS Gen with the response spectrum modal was also selected to simulate the whole structure of the greenhouse with the seismic precautionary intensity of 7 (0.10), 7 (0.15), 8 (0.20), and 8 degrees (0.30). A systematic analysis was made on the mode periods, vibration patterns, the maximum stresses, and displacements for the structure. The results showed that the longest period of natural vibration was 1.75 s in the greenhouse structure, indicating a relatively flexible performance of the structural system. The first and second vibration patterns were the flat motion inand-direction, especially a similar seismic performance in the 2 principal axes. Additionally, the maximum bearing capacity of the structure was 216.96 MPa for different seismic precautionary intensities under the wind load. The maximum stress was still less than the yield strength of components. When the seismic precautionary intensity exceeded 8 degrees (0.30), the maximum tensile and compressive stresses of components were 211.95 and 196.02 MPa for the-directional seismic action, respectively. In addition, the maximum displacement was 31.80 mm under the-directional wind load without considering seismic action. The structural deformation was also mainly influenced by the seismic load. Specifically, the-directional seismic action was about 11.6% than that in the-direction under the same load combination. Consequently, the greenhouse structure introduced from Netherland can always be expected to fully meet the code requirements within the elastic range of components, when the seismic intensity was lower than 8 degrees (0.30). Nevertheless, the maximum deformation exceeded the standard requirement of 1/250 of the elastic inter-story displacement angle, according to the code for seismic design of buildings in China.

greenhouse; structure; earthquake; seismic precautionary intensity; finite element; Venlo

李一哲，駢超. 荷蘭Venlo型溫室結構抗震性能分析[J]. 農業工程學報，2021，37(19)：243-249.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.028 http://www.tcsae.org

Li Yizhe, Pian Chao. Seismic performance analysis of Dutch Venlo greenhouse structure[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(19): 243-249. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.028 http://www.tcsae.org

2021-07-06

2021-09-13

上海市科技興農重點攻關項目（19200730800）

李一哲，研究方向為鋼結構設計及有限元分析。Email：liyizhe@ctiec.net

駢超，博士，研究方向為工程結構抗震及減隔震。Email：pianchao@ctiec.net

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.028

S625.1

A

1002-6819(2021)-19-0243-07