有关光伏发电屋顶荷载以及预判方法

2017年上半年，全国新增光伏发电装机容量24.4 GW，同比增长9%，其中：光伏电站17.29 GW，同比减少16%;其中分布式光伏7.11 GW，同比增长2.9倍。随着分布式光伏发展的迅速增长，分布式光伏项目屋顶荷载问题，特别是易形成较大项目规模的钢结构彩钢瓦屋面的荷载问题，成为了项目开发中最为重要的一个关注点。今天我们来了解一下在开具荷载证明之前，如何对光伏发电屋顶承载力进行预判，以大致确定是否符合光伏项目的要求?

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光伏发电屋面荷载的分类

按时间分类：永久荷载(恒荷载)、可变荷载(活荷载)、偶然荷载(特殊载荷或偶然作用)。光伏电站系统属于新增恒荷载。

作用面大小分类：均布载荷、集中荷载、线性荷载。

作用方向分类：垂直荷载、水平荷载。

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屋面分布式光伏项目涉及的荷载

屋面结构自重：钢筋混凝土楼板自重、屋面钢梁檩条彩钢板的自重、屋面保温防水材料的自重、屋面原有构件及设备的自重(属于恒荷载)。

光伏电站系统荷载：光伏组件，支架、基础、电缆、汇流箱等(属于新增恒荷载)。

风、雨、雪荷载：因建设光伏电站，而导致的风、雨、雪荷载的增大。

施工荷载(后期运维荷载)：施工阶段，设备材料的吊装、运输、施工人员、施工设备等产生的作用影响，属于活荷载。

地震不属于荷载，地震是一种作用，关于地震作用的规定及验算，见GB50011-2010《建筑抗震设计规范》。

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荷载的预判

图纸的模拟计算：通过建筑物结构图纸，使用软件(如MTStool、理正结构工具箱等)对主要受力构件(如檩条、楼板等)初步核算。

现场勘察：实际建筑物与设计图纸对比，发现设计图以外新增荷载或因后期改扩建变更的荷载。

室外：屋面增建的设备间，电梯间，空调机或天线的设备基础、消防或通风管道等

室内：有无大面积漏水、梁板柱有无开裂、锈蚀及损毁、新增吊顶构件，屋面内部吊挂设备、屋面开洞、新增室内轨道吊车等。

如果想要获得可靠的荷载数据，应当经过现场勘察后，结合现场实际荷载情况，再进行结构建模等系统的核算。

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混凝土屋面荷载的预判

钢筋混凝土屋面：新增光伏发系统的承载力校核验算通过率大于80%。结构方面比较适宜安装光伏发电系统。

侧重注意的问题：私自建造的建筑物、建设年代久远的老旧建筑，存在偷工减料的豆腐工程、私自改扩建情况影响了原建筑结构受力安全、与屋主沟通未来是否有屋面结构改扩建计划。

混凝土预制板屋面、预应力双T板屋面、马鞍板屋面，通过选择合适的安装形式，如适当降低安装倾角、避让敏感区域、阵列加装导流板、降低配重块高度和重量等，亦可正在安装光伏电站系统。

混凝土屋面光伏系统按单排组件最佳倾角进行安装、混凝土配重上考虑，约0.45KN/㎡。

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金属屋面荷载的预判

金属屋面：新增光伏系统的承载力校核验算通过率小于50%。结构承载力不足情况较多，使用前需认真校核。

侧重注意的问题：是否为正规设计单位设计、能否获取原设计图纸、是否私自建造、是否建设期替换过钢材等级、私自改扩建情况影响了原建筑结构受力安全、与屋主沟通未来是否有屋面结构改扩建计划。

彩钢瓦屋面光伏光伏系统按组件顺屋面坡度平铺安装、支架檩条采用夹具夹在金属屋面瓦楞上考虑，约0.15KN/㎡。

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金属屋面荷载的快速预判方法

方法一：

非正规设计院设计、非正规施工单位施工、无图纸或借图建造的厂房，基本都不可使用。因为其结构安全不可控、野蛮施工隐患多、材料以次充好。如Q235材料替换Q345材料使用。

方法二：

檩条跨度6米左右，檩条型号小于180，檩条核算易超限;

檩条跨度8米左右，檩条型号小于220，檩条核算易超限;

檩条跨度大于6米，檩条间的拉条仅为1道时，檩条核算易侧向失稳。

以上主要针对常见的C型或Z型檩条的门式钢架结构厂房进行预判，上述情况下通常存在增加光伏电站荷载后，应力比超限或挠度超限。

上述方法仅供各位在开发期间参考，在光伏发电项目实际设计中，应当由设计院对屋顶，特别是彩钢瓦屋面进行荷载的校验，保证项目安全性。