分布式光伏荷載介紹及快速估算的經(jīng)驗方法

:前言

2017年第一季度分布式光伏新增裝機(jī)4.78GW，同比增長151%；2017年上半年分布式光伏新增裝機(jī)7.11GW，同比增長2.9倍。截至2016年年底，分布式累計裝機(jī)占比只有13%左右，2017上半年新增分布式占比提升至將近30%，分布式占比大幅提升。

然而，在分布式光伏發(fā)展如火如荼的時候，分布式光伏項目屋頂荷載問題，特別是易形成較大項目規(guī)模的鋼結(jié)構(gòu)彩鋼瓦屋面的荷載問題，成為了項目開發(fā)中最為重要的一個痛點(diǎn)。今天兔子君與大家分享分布式光伏屋面荷載的知識以及簡便的快速評估的經(jīng)驗方法，讓大家在花錢請設(shè)計院開具荷載證明之前，能夠大致估算項目屋頂荷載是否滿足光伏項目的要求。

荷載與載荷

許多開發(fā)人員經(jīng)常會混淆荷載和載荷的概念，為了體現(xiàn)開發(fā)人員的專業(yè)，我們應(yīng)當(dāng)使用正確的專業(yè)術(shù)語。

荷載：指的是使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的外力及其它因素。多用于建筑領(lǐng)域。

載荷：機(jī)械設(shè)計中通常指施加于機(jī)械或結(jié)構(gòu)零件上的外力，側(cè)重指其承擔(dān)能力。

因此在討論分布式光伏屋頂承重問題的時候，我們應(yīng)當(dāng)使用荷載的概念。

屋面荷載的分類

按時間分類：永久荷載（恒荷載）、可變荷載（活荷載）、偶然荷載（特殊載荷或偶然作用）。光伏電站系統(tǒng)屬于新增恒荷載。

作用面大小分類：均布載荷、集中荷載、線性荷載。

作用方向分類：垂直荷載、水平荷載。

屋面分布式光伏項目涉及的荷載

屋面結(jié)構(gòu)自重：鋼筋混凝土樓板自重、屋面鋼梁檁條彩鋼板的自重、屋面保溫防水材料的自重、屋面原有構(gòu)件及設(shè)備的自重（屬于恒荷載）。

光伏電站系統(tǒng)荷載：光伏組件，支架、基礎(chǔ)、電纜、匯流箱等（屬于新增恒荷載）。

風(fēng)、雨、雪荷載：因建設(shè)光伏電站，而導(dǎo)致的風(fēng)、雨、雪荷載的增大。

施工荷載（后期運(yùn)維荷載）：施工階段，設(shè)備材料的吊裝、運(yùn)輸、施工人員、施工設(shè)備等產(chǎn)生的作用影響，屬于活荷載。

地震不屬于荷載，地震是一種作用，關(guān)于地震作用的規(guī)定及驗算，見GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》。

荷載的預(yù)判

圖紙的模擬計算：通過建筑物結(jié)構(gòu)圖紙，使用軟件（如MTStool、理正結(jié)構(gòu)工具箱等）對主要受力構(gòu)件（如檁條、樓板等）初步核算，

現(xiàn)場勘察：實際建筑物與設(shè)計圖紙對比，發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖以外新增荷載或因后期改擴(kuò)建變更的荷載。

室外：屋面增建的設(shè)備間，電梯間，空調(diào)機(jī)或天線的設(shè)備基礎(chǔ)、消防或通風(fēng)管道等

室內(nèi)：有無大面積漏水、梁板柱有無開裂、銹蝕及損毀、新增吊頂構(gòu)件，屋面內(nèi)部吊掛設(shè)備、屋面開洞、新增室內(nèi)軌道吊車等。

如果想要獲得可靠的荷載數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過現(xiàn)場勘察后，結(jié)合現(xiàn)場實際荷載情況，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模等系統(tǒng)的核算。

混凝土屋面荷載的預(yù)判

鋼筋混凝土屋面：新增光伏發(fā)系統(tǒng)的承載力校核驗算通過率大于80%。結(jié)構(gòu)方面比較適宜安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。

側(cè)重注意的問題：私自建造的建筑物、建設(shè)年代久遠(yuǎn)的老舊建筑，存在偷工減料的豆腐工程、私自改擴(kuò)建情況影響了原建筑結(jié)構(gòu)受力安全、與屋主溝通未來是否有屋面結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建計劃。

混凝土預(yù)制板屋面、預(yù)應(yīng)力雙T板屋面、馬鞍板屋面，通過選擇合適的安裝形式，如適當(dāng)降低安裝傾角、避讓敏感區(qū)域、陣列加裝導(dǎo)流板、降低配重塊高度和重量等，亦可正在安裝光伏電站系統(tǒng)。

混凝土屋面光伏系統(tǒng)按單排組件最佳傾角進(jìn)行安裝、混凝土配重上考慮，約0.45KN/㎡。

金屬屋面荷載的預(yù)判

金屬屋面：新增光伏發(fā)系統(tǒng)的承載力校核驗算通過率小于50%。結(jié)構(gòu)承載力不足情況較多，使用前需認(rèn)真校核。

側(cè)重注意的問題：是否為正規(guī)設(shè)計單位設(shè)計、能否獲取原設(shè)計圖紙、是否私自建造、是否建設(shè)期替換過鋼材等級、私自改擴(kuò)建情況影響了原建筑結(jié)構(gòu)受力安全、與屋主溝通未來是否有屋面結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建計劃。

彩鋼瓦屋面光伏光伏系統(tǒng)按組件順屋面坡度平鋪安裝、支架檁條采用夾具夾在金屬屋面瓦楞上考慮，約0.15KN/㎡。

金屬屋面荷載的快速預(yù)判方法

經(jīng)驗方法一：

非正規(guī)設(shè)計院設(shè)計、非正規(guī)施工單位施工、無圖紙或借圖建造的廠房，基本都不可使用。因為其結(jié)構(gòu)安全不可控、野蠻施工隱患多、材料以次充好。如Q235材料替換Q345材料使用。

經(jīng)驗方法二：

檁條跨度6米左右，檁條型號小于180，檁條核算易超限；

檁條跨度8米左右，檁條型號小于220，檁條核算易超限；

檁條跨度大于6米，檁條間的拉條僅為1道時，檁條核算易側(cè)向失穩(wěn)。

以上主要針對常見的C型或Z型檁條的門式鋼架結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行預(yù)判，上述情況下通常存在增加光伏電站荷載后，應(yīng)力比超限或撓度超限。

當(dāng)然，文中方法僅供各位在開發(fā)期間參考，在項目實際設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)由設(shè)計院對屋頂，特別是彩鋼瓦屋面進(jìn)行荷載的校驗，保證項目安全性。

原標(biāo)題:分布式光伏荷載介紹及快速估算的經(jīng)驗方法