分布式光伏荷載介紹及快速估算的經(jīng)驗(yàn)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(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，讓大家在花錢請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院開具荷載證明之前，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(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

　　按時(shí)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(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(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(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。