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分布式光伏荷載介紹及快速估算的經驗方法

[日期:2017-09-23]  [閱讀:1193次]

 2017年第一季度分布式光伏新增裝機4.78GW,同比增長151%;2017年上半年分布式光伏新增裝機7.11GW,同比增長2.9倍。截至2016年年底,分布式累計裝機占比只有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模的鋼結構彩鋼瓦屋面的荷載問題,成為了項目開發中最為重要的一個痛點。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驗方法,讓大家在花錢請設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
 
許多開發人員經常會混淆荷載和載荷的概念,為了體現開發人員的專業,我們應當使用正確的專業術語。
 
荷載:指的是使結構或構件產生內力和變形的外力及其它因素。多用于建筑領域。
 
載荷:機械設計中通常指施加于機械或結構零件上的外力,側重指其承擔能力。
 
因此在討論分布式光伏屋頂承重問題的時候,我們應當使用荷載的概念。
 
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
 
屋面結構自重: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、屋面原有構件及設備的自重(屬于恒荷載)。
 
光伏電站系統荷載:光伏組件,支架、基礎、電纜、匯流箱等(屬于新增恒荷載)。
 
風、雨、雪荷載:因建設光伏電站,而導致的風、雨、雪荷載的增大。
 
施工荷載(后期運維荷載):施工階段,設備材料的吊裝、運輸、施工人員、施工設備等產生的作用影響,屬于活荷載。
 
地震不屬于荷載,地震是一種作用,關于地震作用的規定及驗算,見GB50011-2010《建筑抗震設計規范》。
 
荷載的預判
 
圖紙的模擬計算:通過建筑物結構圖紙,使用軟件(如MTStool、理正結構工具箱等)對主要受力構件(如檁條、樓板等)初步核算,
 
現場勘察:實際建筑物與設計圖紙對比,發現設計圖以外新增荷載或因后期改擴建變更的荷載。
 
室外:屋面增建的設備間,電梯間,空調機或天線的設備基礎、消防或通風管道等
 
室內:有無大面積漏水、梁板柱有無開裂、銹蝕及損毀、新增吊頂構件,屋面內部吊掛設備、屋面開洞、新增室內軌道吊車等。
 
如果想要獲得可靠的荷載數據,應當經過現場勘察后,結合現場實際荷載情況,再進行結構建模等系統的核算。
 
混凝土屋面荷載的預判
 
鋼筋混凝土屋面:新增光伏發系統的承載力校核驗算通過率大于80%。結構方面比較適宜安裝光伏發電系統。
 
側重注意的問題:私自建造的建筑物、建設年代久遠的老舊建筑,存在偷工減料的豆腐工程、私自改擴建情況影響了原建筑結構受力安全、與屋主溝通未來是否有屋面結構改擴建計劃。
 
混凝土預制板屋面、預應力雙T板屋面、馬鞍板屋面,通過選擇合適的安裝形式,如適當降低安裝傾角、避讓敏感區域、陣列加裝導流板、降低配重塊高度和重量等,亦可正在安裝光伏電站系統。
 
混凝土屋面光伏系統按單排組件最佳傾角進行安裝、混凝土配重上考慮,約0.45KN/㎡。
 
金屬屋面荷載的預判
 
金屬屋面:新增光伏發系統的承載力校核驗算通過率小于50%。結構承載力不足情況較多,使用前需認真校核。
 
側重注意的問題:是否為正規設計單位設計、能否獲取原設計圖紙、是否私自建造、是否建設期替換過鋼材等級、私自改擴建情況影響了原建筑結構受力安全、與屋主溝通未來是否有屋面結構改擴建計劃。
 
彩鋼瓦屋面光伏光伏系統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判方法
 
經驗方法一:
 
非正規設計院設計、非正規施工單位施工、無圖紙或借圖建造的廠房,基本都不可使用。因為其結構安全不可控、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,檁條核算易側向失穩。
 
以上主要針對常見的C型或Z型檁條的門式鋼架結構廠房進行預判,上述情況下通常存在增加光伏電站荷載后,應力比超限或撓度超限。
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