湘潭市屋面增设光伏发电站房屋结构承载安全性检测报告
光伏支架常见形式
光伏支架具有多种分类方式,如按照连接方式分为焊接式和组装式,按照安装结构分为固定式和逐日式,按照安装地点分为地面式和屋面式等。无论哪种光伏系统,其支架构成大体相似,都包括连接件、立柱、龙骨、横梁、辅助件等部分。
1.1固定式光伏支架
固定式光伏支架,顾名思义,是指安装之后方位、角度等保持不变的支架系统。固定安装方式直接将太阳能光伏组件朝向低纬度地区放置(与地面成一定的角度),以串并联的方式组成太阳能光伏阵列,从而达到太阳能光伏发电的目的。其固定方式有多种,如地面固定方式就有桩基法(直接埋入法)、混凝土块配重法、预埋法、地锚法等,屋面固定方式随屋面材料不同而有不同的方案。
1.1.1屋面光伏系统支架
屋面光伏支架所安装的环境包括坡屋面、平屋面,安装时需顺应屋面环境,不破坏固有结构及自防水系统,屋面材料包括琉璃瓦、彩钢瓦、油毡瓦、混凝土面等。针对不同的屋面材料采用不同的支架方案。
屋面按倾斜角度分为坡面和平面两种,所以屋面光伏系统的倾斜角度有多种选择,对于坡屋面通常采用平铺的方式顺应屋坡度布置,也可以采用与屋成一定倾角的布置方式,但是这种做法相对比较复杂,案例较少;对于平屋面则有平铺和倾斜一定角度两种选择。
针对不同的屋面材料,会有不同的支架系统。
1)琉璃瓦屋面支架
2)彩钢瓦屋面支架
彩钢板是薄钢板经冷压或冷轧成型的钢材。钢板采用涂层薄钢板(或称彩色钢板)、镀锌薄钢板、防腐薄钢板(含石棉沥青层)或其他薄钢板等。
压型钢板具有单位重量轻、强度高、抗震性能好、施工、外形美观等优点,是良好的材料和构件,主要用于围护结构、楼板,也可用于其他构筑物。
屋面彩钢瓦一般分为:直立锁边型、咬口型(角驰式)型、卡扣型(暗扣式)型、固定件连接(明钉式)型。
图4彩钢瓦屋面支架固定方式
3)混凝土屋面支架
混凝土屋面光伏支架一般为固定倾角的固定方式,也可以采用平铺方式布置。该型屋面固定方式主要为混凝土基础和标准化固定连接件固定,分为现浇型和预浇型两种方式。
光伏承载力安全检测鉴定项目实例分析:
某厂房厂房位于三明市尤溪县,建于2015年,车间平面尺寸为3003+2730米,檐口高度为8.5米,总屋面积为5733m2,主车间结构形式为门式刚架结构。甲方拟在车间屋面上铺设太阳能电池板及附件设备,根据甲方提供的资料,铺设太阳能电池板及附件设备的总重量不过15kg/㎡(0.15kN/㎡)。根据甲方提供的技术资料和厂房图纸,对屋面增加太阳能设备进行安全评估,根据安全评估结果提出对车间结构的处理意见及建议,以确保物的安全和合理使用。
1、车间结构基本情况查勘:
该厂房,建于2015年,结构形式为门式钢架结构,结构传力路径为:荷载→檩条→钢屋架→钢柱→基础。钢构件布置及尺寸与原设计图纸相符。抗风柱的布置,屋面支撑及檩条、拉条、柱间支撑的布置,墙柱、墙梁的设置满足有关设计规范的要求。车间梁柱平整度较好,未发现梁的平面内垂直变形和平面外的侧向变形,未发现柱子的倾斜和挠曲。主体结构构件表面无明显缺陷;链接及节点无明显缺陷;钢构件表面均有防锈涂层和*涂层,无明显锈蚀痕迹。
2、结构使用条件调查核实:
该厂房,其生产设备均直接支撑于地面上,没有支撑于车间主结构上,未增加屋面的局部吊挂荷载。
3、地基基层调查:
现场勘察车间结构的柱底和底层墙体,未发现因基础不均匀沉降而导致的上部结构倒斜、近地面墙体斜裂缝等,地基基层可评定为无明显静载缺陷,地基基本趋于稳定。
4、承重结构检查:
检查车间的主体结构未发现梁的平面内垂直变形和平面外的侧向变形;未发现柱子的侧斜和挠曲;未发现屋面檩条有过大挠曲变形;主体结构构件表面无明显缺陷;连接及节点无明显缺陷。
5、工程资料收集:
甲方提供了车间的、结构施工图(竣工图),产品介绍资料及已经运行设备的实地考察。
鉴定分析:
1、根据甲方提供的施工图,采用PKPM系列STS钢结构计算软件(2012版),按现有结构布置、构件截面、材质和荷载情况建立计算模型,对车间按增加太阳能设备荷载后的工况进行计算复核。
2、经复核验算,该厂房的基础在增加太阳能设备荷载后,计算结果均小于原图纸设计值,满足验算要求。
3、经复核验算,该厂房的主体结构在增加太阳能设备荷载后,刚架原有承重钢柱承载能力不满足要求,强度应力比大为1.19,钢柱平面内、外稳定计算大应力不满足要求,平面内稳定应力比大为1.22,平面外稳定应力比大为2.99;原有钢屋架的强度不满足规范要求,钢梁的强度应力比大为1.08;钢梁平面内、外稳定计算大应力不满足要求,平面内、外稳定应力比大为1.07;钢梁的挠跨比不满足要求,大挠跨比为1/104。
4、屋面檩条在增加太阳能设备荷载后,檩条强度不满足规范要求,檩条挠度不满足规范要求。