周博士考察拾零(十八) 协调处理日光温室纵向系杆和压膜线之间空间关系的方法
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日光温室的纵向系杆是连接受力拱杆并使之保持空间稳定和相互协同工作的重要承力构件，一般沿日光温室的长度方向安装在沿温室跨度方向布置的受力拱杆（架）的下方，并与受力拱杆（架）牢固连接。纵向系杆主要承受拉力，所以，系杆材料可以是有一定刚度的钢管材料，也可以是柔性的钢筋、钢丝等材料。
按照日光温室的传力方式来分类，日光温室大体上有两种承力体系：一种是沿温室跨度方向的拱杆（架）承力模式：另一种是沿温室长度方向的纵向系杆+立柱承力模式。前者屋面荷载通过塑料薄膜首先传给受力拱杆（架），拱杆（架）再将力传递到温室后墙和前墙基础或室内立柱，根据骨架的用材可形成有柱式和无柱式两种结构形式，尤其是无柱式结构因其空间开敞便于机械化作业，在近年来的日光温室建设中更多地受到种植者的青睐。后者亦称为“琴弦式”或“悬索式”结构，承力主要通过沿温室长度方向布置钢索或密集布置的钢丝，屋面荷载通过塑料薄膜首先传给拱杆，拱杆就近将力传递给纵向系杆（钢索或钢丝），纵向系杆（钢索或钢丝）再将力传递给室内立柱和温室两端的山墙或埋设在山墙外的埋件上。由于温室长度方向距离较长，为了减少温室棚面的变形和钢索（丝）两端的拉力，一般室内都设置多排立柱支撑钢索（丝），这种结构在早期的日光温室建设中应用较多，由于温室的立柱、拱杆等可就地取材，温室总体造价低廉，目前在广大农村仍有大量推广。
压膜线一般是沿温室的跨度方向与受力骨架平行，从屋脊到温室前沿布置，紧压在塑料薄膜的外表面，其主要作用就是将塑料薄膜紧压到温室骨架，避免刮风时引起塑料薄膜自由振动造成塑料薄膜破坏，同时压紧塑料薄膜也有利于提高温室的透光率和便于保持温室屋面顺畅排水。但是由于塑料薄膜具有一定的韧性，尤其在室外温度较高引起塑料薄膜自身温度升高时，当压膜线铺压在其表面后，塑料薄膜会产生一定的伸长变形，为了保证塑料薄膜在温室作物生产过程中始终能保持绷紧状态，就要求温室棚面在结构上必须有一定的空间以容纳塑料薄膜的这种变形。
在温室设计和建造中，与压膜线垂直布置的纵向系杆往往是阻碍塑料薄膜变形空间形成的主要部件，如何协调压膜线与纵向系杆之间的空间关系是日光温室结构设计中需要重点考虑的一个问题。以下，根据不同的骨架形式，介绍几种具体的处理方法。
平面（空间）桁架骨架
以平面（空间）桁架为承力骨架的日光温室，由于平面（空间）桁架上下弦杆之间具有一定的距离（即桁架高度），一般15～20cm，只要将纵向系杆布置在桁架下弦杆（下弦杆的上表面或下表面均可），如图1，由于塑料薄膜铺设在桁架上弦杆的外表面，塑料薄膜与纵向系杆之间自然将形成一定的空间。这种情况下，压膜线的铺设将不会与纵向系杆形成空间上的干涉，是压膜线与纵向系杆理想的空间处理方法。但将纵向系杆安装在桁架的下弦杆后，桁架的上弦杆便失去了约束，在外力的作用下容易引起平面桁架侧向失稳，不利于桁架的受力。为了解决将纵向系杆安装在桁架下弦杆引起平面桁架侧向失稳的问题，通常的做法是将纵向系杆安装在桁架下弦杆，在纵向系杆通过桁架时，在桁架的上弦杆和纵向系杆之间增设空间支撑，如图2（图中所示的是一种组装式桁架的空间立体架支撑，对于焊接桁架可用两根短钢筋或一根折弯成“倒V字形”的钢筋构件焊接到桁架的上弦杆和纵向系杆上即可），这样既解决了由于设置压膜线要求塑料薄膜变形空间的问题，也解决了平面桁架侧向失稳的问题，使两者关系得到了良好的协调，只是这种方法增加了空间支撑的构件数量和安装的程序，或许对温室的造价会带来一定的影响。但如果为了保证平面桁架的稳定性而将纵向系杆直接连接到桁架的上弦杆（图3），则塑料薄膜的压膜空间将完全消失，是一种顾此失彼的做法，在具体实践中应尽量避免。
有的温室骨架布置中采用桁架和单管间隔设置的方法，为了使纵向系杆通过单管骨架时也能够与单管骨架有效连接，同样可以采用图2所示的立体夹连接方式，或采用两根短钢筋或一根折弯成“倒V字形”的钢筋构件将承力单管与纵向系杆牢固焊接，如图4，以保证所有承力拱架（杆）的整体受力。
单管骨架
对于单管（可能是圆钢管、方钢管、开口薄壁型钢或竹竿、竹片等）承力骨架的日光温室，由于承力骨架的截面高度有限（一般在100mm以下），如果将纵向系杆紧贴单管骨架的下表面通过，则压膜线下压塑料薄膜的变形空间就显得非常不足，往往不能将塑料薄膜压紧。为此必须将单管骨架和纵向系杆隔开一定距离，为压膜线压紧塑料薄膜预留出足够的变形空间，同时又要求纵向系杆与单管骨架牢固连接，形成整体的空间承力体系。
具体的做法是：在受力单管和纵向系杆之间焊接一根短柱（可以是钢管、钢筋或钢板），高度一般控制在15～20cm之间，如图5，可有效解决受力骨架与纵向系杆之间的空间协调问题。当然，除了采用短柱的形式外，采用“倒V字形”（图4）或“门形”连接构件（图6），也具有同样的效果。
对于以竹竿或竹片为承力骨架的目光温室，采用钢制构件做连接件的做法显然不能成立，具体实践中经常采用木制短柱，上端锯出凹槽与竹竿（片）镶嵌，下端打孔，将纵向系杆从下端“型孔”中穿过，形成“悬梁吊柱”式结构，如图7，这样既保证了压膜线下压塑料薄膜的变形空间，也保证了纵向系杆与承力拱杆的有效连接。在实践中，还有一种经济有效的办法就是用“半砖”来代替短柱，将“半砖”夹在承力拱杆与纵向系杆之间，如图8。但这种方法连接可靠性差，室内也不美观，生产中也有一定的安全隐患，只在边远农村或经济条件较差的农户才有应用，一般不应提倡。
悬索结构骨架
“悬索结构”有两种形式。一种称为“立柱支撑悬索”的悬索结构，其特点是钢索支撑屋面拱杆（一般为竹竿或竹片），而钢索则直接支撑在室内立柱上（图9）。这种形式钢索的间距较大，与柱网行距相同，一般在2m左右。钢索既是承力构件，也是纵向系杆。这种形式结构，分离纵向系杆与屋面拱杆的方法基本与上述单管骨架相同，可用“悬梁吊柱”形式，也可用“半砖”形式，在实际生产中都具有较好的使用效果。
另一种“悬索形式”是“拱杆支撑悬索”的结构形式。用钢丝做悬索，支撑非承力的屋面拱杆（一般为竹竿或竹片，主要作用是支撑塑料薄膜并将塑料薄膜承受的荷载传递给钢丝），而钢丝则搭设在受力拱杆上（一般为钢管），受力拱杆用立柱支撑，如图10，立柱间距沿温室长度方向与受力拱杆的间距相同，一般为3m左右。这种结构钢丝的布置间距很小（一般在50cm左右），不再设纵向系杆。钢丝沿温室长度方向布置，中间一般不允许有接头，两端通过温室山墙连接到山墙外的预埋构件上。要求钢丝始终处于绷紧状态。这种结构由于纵向钢丝布置密集而且紧绷，塑料薄膜与纵向钢丝之间的垂直距离只是非承力拱杆的截面高度，用压膜线压膜时塑料薄膜的变形空间非常有限，要绷紧塑料薄膜难度很大。
为了压紧塑料薄膜，传统的做法是在塑料薄膜的外表面再压一层竹片，并将塑料薄膜上下两层竹片用细铁丝或丝线绑紧，如图11。这种做法在一定程度上能够起到绷紧塑料薄膜的作用，但由于固定塑料薄膜上下两层竹片需要用铁丝或丝线将塑料薄膜穿破，一方面造成塑料薄膜强度下降，在遇到大风时容易被撕裂，另一方面由于铁丝或丝线在塑料薄膜上穿孔，给温室的保温造成了很大影响，尤其在温室白天采光期间，没有保温被覆盖塑料薄膜，室内大量的热量将通过塑料薄膜上的孔眼直接散发到室外，非常不利于温室的保温和增温。
近年来，这种传统的压膜方法已经逐渐被压膜线代替，如图12。尽管压膜线不能像拱杆（架）承力模式那样将塑料薄膜压紧，但它不破坏塑料薄膜，有利于延长塑料薄膜的使用寿命，提高温室的保温能力，尤其以山东寿光推广的“五代”温室为代表，这种压膜方式已经得到了较大面积的推广。