編前言:2017年第一季度分布式光伏新增裝機(jī)4.78GW,同比增長(zhǎng)151%;2017年上半年分布式光伏新增裝機(jī)7.11GW,同比增長(zhǎng)2.9倍。截至2016年年底,分布式累計(jì)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(shí)候,分布式光伏項(xiàng)目屋頂荷載問(wèn)題,特別是易形成較大項(xiàng)目規(guī)模的鋼結(jié)構(gòu)彩鋼瓦屋面的荷載問(wèn)題,成為了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中最為重要的一個(gè)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(shí)以及簡(jiǎn)便的快速評(píng)估的經(jīng)驗(yàn)方法,讓大家在花錢(qián)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院開(kāi)具荷載證明之前,能夠大致估算項(xiàng)目屋頂荷載是否滿足光伏項(xiàng)目的要求。
荷載與載荷
許多開(kāi)發(fā)人員經(jīng)常會(huì)混淆荷載和載荷的概念,為了體現(xiàn)開(kāi)發(fā)人員的專(zhuān)業(yè),我們應(yīng)當(dāng)使用正確的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。
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(jì)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(wèn)題的時(shí)候,我們應(yīng)當(dāng)使用荷載的概念。
屋面荷載的分類(lèi)
按時(shí)間分類(lèi):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(lèi):均布載荷、集中荷載、線性荷載。
作用方向分類(lèi):垂直荷載、水平荷載。
屋面分布式光伏項(xiàng)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(yàn)算,見(jiàn)GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。
荷載的預(yù)判
圖紙的模擬計(jì)算:通過(guò)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(duì)主要受力構(gòu)件(如檁條、樓板等)初步核算,
現(xiàn)場(chǎng)勘察:實(shí)際建筑物與設(shè)計(jì)圖紙對(duì)比,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(wú)大面積漏水、梁板柱有無(wú)開(kāi)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(kāi)洞、新增室內(nèi)軌道吊車(chē)等。
如果想要獲得可靠的荷載數(shù)據(jù),應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察后,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(yàn)算通過(guò)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(wèn)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(lái)是否有屋面結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建計(jì)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(guò)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(yàn)算通過(guò)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(wèn)題:是否為正規(guī)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)、能否獲取原設(shè)計(jì)圖紙、是否私自建造、是否建設(shè)期替換過(guò)鋼材等級(jí)、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(lái)是否有屋面結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建計(jì)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(yàn)方法一:
非正規(guī)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、非正規(guī)施工單位施工、無(wú)圖紙或借圖建造的廠房,基本都不可使用。因?yàn)槠浣Y(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(yàn)方法二:
檁條跨度6米左右,檁條型號(hào)小于180,檁條核算易超限;
檁條跨度8米左右,檁條型號(hào)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(shí),檁條核算易側(cè)向失穩(wěn)。
以上主要針對(duì)常見(jiàn)的C型或Z型檁條的門(mén)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(kāi)發(fā)期間參考,在項(xiàng)目實(shí)際設(shè)計(jì)中,應(yīng)當(dāng)由設(shè)計(jì)院對(duì)屋頂,特別是彩鋼瓦屋面進(jìn)行荷載的校驗(yàn),保證項(xiàng)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(yàn)方法