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屋顶光伏电站支架强度及屋面载荷计算
自己的厂房屋顶能否安装光伏电站？在施工前需要经过哪些考量？安不安全，会不会漏水，是否会影响企业生产办公？如何能够保证建筑安全和电站质量达标？ 根据结构不同，工业建筑屋顶大致分为混凝土屋面、钢结构屋面（根据彩钢瓦类型大致又可分为角驰型、直立锁边型、波浪型等类别）。安徽省出具准确性屋面光伏承载力检测鉴定报告分布式光伏屋面类型不同，可采用的安装方式也不同。分布式光伏系统安装前，首先必须考虑房屋结构的安全性，必须根据国家现行的建筑结构荷载规范要求，结合现场实际情况，委托专业机构，对房屋进行结构承载力复核验算，特别是钢结构房屋的结构承载力验算，如有不满足规范要求的，必须对房屋加固处理，才能保证房屋安全可靠。影响光伏系统安装的因素主要为屋面的承载能力、防水情况、建筑使用年限、遮挡物的多少以及屋顶面积等。混凝土屋面的承载能力基本都能符合分布式光伏要求，另外需要特别注意一下屋顶上管道的分布情况；而对于钢结构屋面来说，则需要重点对其承载能力进行核算。现有技术已经可以提供优质钢结构屋面冷加固、屋面涂层维护、屋面施工及防水等综合服务，将光伏发电与钢结构屋面实现完美融合，较大化保障发电效率和建筑安全。
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二、屋面光伏承载力检测的工程概况
项目名称：江苏省*****中心小学49KW光伏屋顶 工程地址：江苏省***
设计单位：上海能恩太阳能应用技术有限公司 建设单位：******有限公司 结构形式：屋面钢结构光伏支架 支架高度：0.3m 2 参考规范
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 《建筑结构荷载规范》GB（2006年版） 《建筑抗震设计规范》GB 《钢结构设计规范》GB
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB 《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T设计条件：
太阳能板规格：1650mm*990mm*50mm 混凝土屋顶太阳能板安装数量：200块 最大风速：27.5m/s 平坦开阔地域 太阳能板重量：20kg 安装条件：屋顶
计算标准：日本TRC
设计产品年限：20年 4型材强度计算 4.1 屋顶荷载的确定 （1）设计取值：
① 假设为一般地方中最大的荷重，采用固定荷重G和暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重。
②根据气象资料，扬中最大风速为27.5m/s,本计算最大风速设定为：30m/s。 ③对于混凝土屋面，采用最佳倾角安装的系统，需要考虑足够的配重，确保组件方阵的稳定可靠。 ④屋面高度20m。 4.2 结构材料： C型钢重量：1.8kg/m
截面面 支架尺寸（mm） 41*41*2 安装角度 25& 材料 镀锌
形心主轴到腹板边缘的距离 1.4516E+01 形心主轴到翼缘尖的距离 2.6484E+01 惯性矩 Ix 8.3731E+04 惯性矩 Iy 4.5694E+04 回转半径 ix 1.7386E+01 回转半径 iy 1.2844E+01 截面抵抗矩 Wx 4.0844E+03
截面抵抗矩 Wx 4.0844E+03 截面抵抗矩 Wy 3.1478E+03 截面抵抗矩 Wyy 1..3 假定荷重： ①固定荷重G
太阳能板质量： G1=20kg&20=400kg &3920N; 所以C形轨道承载的固定荷载重量G=3920N; ②风压荷重W
根据《建筑结构荷载规范》中对风载荷的规定如下（按承重结构设计）：Wk =&gz &s &z W0
Wk:风荷载标准值（KN/m2）； &gz： 高度Z 处的风振系数； &s： 风荷载体型系数；
&z：风压高度变化系数（0.84）； W0：基本风压（KN/m2）
按《建筑结构荷载规范》表7.5.1&为1.6 所以&gz=1.6
根据《建筑结构荷载规范》表F7.3.1，体型系数&s为1.475， 所以，Wk=1.6*0.83*0.84*0.57=0.636KN/m2 ③雪压荷重
根据《建筑结构荷载规范》中规定： Sk=&r*S0；
Sk：雪荷载标准值（KN/m2）； Μr：屋面积雪分布系数； S0：基本雪压（KN/m2）
根据《建筑结构荷载规范》表6.2.1Μr=0.2 S0为0.35 KN/m2
所以Sk=0.2*0.35=0.07 KN/m2 ④地震荷载
根据《建筑抗震设计规范》，采用底部剪力法时，按下列公式确定： FEk=?1 *Geq
FEk为结构总水平地震作用标准值；
?1为水平地震影响系数值，可取水平地震影响系数最大值?max； Geq为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值。
由于扬中市没有处于我国的地震带，所以根据《建筑抗震设计规范》表5.1.2-2查得?1为0， 所以FEk为0 ⑤荷载基本组合P
根据《建筑结构荷载规范》第3.2节荷载组合，计算如下： 风压主导时 ：P=G+W+S
P=.64*0.99*20+70*1.64*0.99*20=26.845KN C形轨道结构强度计算 C形轨道验算：
三、混凝土屋面太阳能方阵采用主次梁布置，电池板以25&倾角布置；次梁及柱采用表面热镀锌钢型材。本计算书依据2x10（电池板）阵列进行计算，计算简图见图1
5.1 荷载标准值计算 5.1.1．恒荷载：
太阳能板： q=0.2/(1. 64x0. 99) =0.12KN/m2 钢结构自重：q=0.08KN/m2 q=0.20KN/m2 5.1.2．风荷载： 风荷载标准值
扬中市地区基本风压（n=50）： （建筑结构荷载规范附录D.4） 离地面高度20米位置 D类地区： 风振系数 体型系数：
风荷载标准值计算：
5.1.3．雪荷载： 雪荷载标准值
扬中市地区基本雪压（n=50）： 体型系数：=0.35 x1=0.35 5.2 荷载组合
最不利负载组合为：1.0恒＋1.4风（&） =1.0x0.20-1.4 x 0.389=-0.3446 KN/m2 5.3 基础校核
电池板投影面积：10.125 m x 2.973m=30.1㎡ 负荷载：30.1㎡x 0.3446 KN/㎡=10.37 KN 基础总配重： 1.22KN x10个=12.2 KN 平均载荷：12.2 KN/30.1㎡=0.405KN/㎡
本项目需配置10个1.22KN的基础，基础总配置达到12.2KN ,大于负载荷10.37KN，达到系统要求。 6屋面承重计算 （1）荷重
太阳能板质量： G1=20kg&20=400kg 支架总荷重：G=136kg
水泥墩荷重：G2=125kg&10=1250kg （2）屋顶单位面积受力
总荷重:400+136+1250kg=1786kg 组件安装面积：10.125&2.973&30.1㎡
单位面积受力：=59.34kg/ ㎡&0.58kN/㎡
由于本项目建筑均为上人屋面，根据GB(06年版）设计。混凝土屋
面设计载荷为2kN/㎡，屋顶平均载荷为0.58KN/㎡，安装太阳能方阵后载荷远小于设计载荷，所以安全。
四、这是目前制约我国光伏发展的最主要因素，也是要面对的首要问题。我国的光伏发电系统通常只有10%到15%的实际转换率，过低的转换率令光伏发电的成本居高不下，大大降低了技术实用性。直到2010年推出了转换率达到26%的聚光光伏发电技术，这种状况才有所好转，但提高能量转换率依然是光伏发电的首要技术目的。其二，技术应用化程度不高。我国目前有相当一部分研究机构在进行光伏发电系统的研究，包括光伏企业、各个大学的实验室等，但这些机构中有相当一部分重理论，轻实践，获得的技术成果局限于实验室里，应用程度不高。还有部分研究人员的光伏技术研究与实践缺乏联系，偏离目前对光伏发电系统的实际需求，导致研究成果的社会能效不大。其三，环境能效相对成熟。我国目前常用的屋顶光伏发电系统理论寿命普遍超过十年，其能量回收周期则大致在三年左右。所以仅从环境能效上来看，我国的光伏发电系统还是有相当水准的，能够在环保节能方面发挥相当大的作用。
五、屋面太阳能光伏板荷载安全检测鉴定相关知识：
屋顶面积直接决定光伏发电项目的容量，是最基础的元素，屋面上是否存在附属物，如风楼、风机、附房、女儿墙等，设计时需要避开阴影影响。屋面朝向决定着光伏支架、组件、串列、汇流箱的布置原则，比如东西走向的屋面，背阴面的方阵是否需要设置倾角，组件串联时阴阳两面尽量避免互连，汇流箱及逆变器直流输入输入尽量为同一屋面朝向的阵列。屋面材质基本分为彩钢瓦、陶瓷瓦、钢混等，其中彩钢瓦分为直立锁边型、咬口型(角驰式，龙骨呈菱形)型、卡扣型(暗扣式)型、固定件连接(明钉式，梯形凸起)型。前两种需要专用转接件，后两种需要打孔固定；陶瓷瓦屋面既可以使用专用转接件，也可以不与屋面固定，利用自重和屋面坡度附着其上；钢混结构屋面一般需要制作支架基础，基础与屋面可以生根也可以不生根，关键考虑屋面防水、抗风载能力、屋面设计荷载等因素。屋面的设计使用寿命决定光伏电站的使用寿命。屋面荷载屋面荷载大体分为永久荷载和可变荷载。永久荷载也称恒荷载，指的是结构自重及灰尘荷载等，光伏电站安装在屋面后，需要运营25年，其自重归属于恒荷载，因此，在项目前期考察时，需要着重查看建筑设计说明中恒荷载的设计值，并落实除屋面自重外，是否额外增加其他荷载，如管道、吊置设备、屋面附属物等，并落实恒荷载是否有余量能够安装光伏电站。可变荷载是考虑极限状况下暂时施加于屋面的荷载，分为风荷载、雪荷载、地震荷载、活荷载等，是不可以占用的。特殊情况下，活荷载可以作为分担光伏电站荷载的选项，但不可以占用过多，需要具体分析。出具准确性屋面光伏承载力检测鉴定报告技术中心
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房屋安全鉴定1、房屋安全性鉴定检测对象主要为上世纪50年代以后建造的房屋，属于常规的安全鉴定检查，也是房屋安全类型中最常见的一种。鉴定的复杂程度根据现场实际情况来确定，此类型房屋往往受使用环境的因素而影响。2、房屋正常使用性鉴定该类型房屋鉴定侧重考虑是否影响使用人正常的使用性，比如装饰装修破损、漏水、空鼓等现象等。而查勘中更侧重于对图纸的复核，溧阳市屋面光伏承载力检测，现场的实际环境。往往产权补登或者改变房屋使用功能等常进行此类型的房屋鉴定。3、房屋改建结构的安全鉴定。此类型房屋主要为改造内部整体结构或者接建新房屋增大荷载等。鉴定的重点就是复核验算，检查其改造前和改造后对房屋整体是否产生了影响，是否满足规范的要求。4、房屋构件的安全鉴定此类型鉴定对局部某一单个构件进行安全鉴定，如房屋拆改的混凝土梁、板、柱等单个构件对于房屋的体系是否造成影响，其是否会有破坏发展的迹象等进行详细地查勘鉴定。5、房屋安全突发事故紧急鉴定由于地震、火灾、煤气、受外力影响等造成的房屋破坏需要鉴定人员时间根据现场实际情况判断出房屋严重受损的程度，并且结合相应的检测项目综合考虑该房屋是否为危房。此类型鉴定需要准备工作做得充分，能够随时进驻现场，有相应的应急救援方案和补救措施。6、危险房屋及房屋完损鉴定在参考规范时，《危险房屋鉴定标准》（JGJ125 -99）常适用于有一定体系，但材料不合理的房屋，例如年代久远的砖木结构房屋；《房屋完损等级评定标准》常适用于不规则、不形成体系的非标准房屋。故鉴定时应根据现场实际情况合理选择规范依据和鉴定方法。7、司法房屋安全鉴定此类型多发生于民事纠纷，由法院给予委托，需要当事人双方给予共同配合鉴定检测工作，屋面光伏承载力检测报告，特别是对于现场检测工作必须协商一致同意后方可进行，屋面光伏承载力检测价格，对于现场检测要进行工程质量检测。检测结果应该由当事人双方共同认可。8、房屋抗震安全鉴定受2008 年汶川地震对我国房屋的破坏造成的影响，近年来房屋抗震安全鉴定的比例逐年增加。近两年各种关于抗震内容的修订规范陆续执行，足以证明建设部对于抗震鉴定的重视度。在鉴定过程中混凝土结构和砌体结构占据很大的比例，对于结构性能和构造体系是鉴定查勘的关键。9、施工周边房屋安全影响鉴定该类型的房屋安全鉴定一般分为3个阶段的鉴定，即初始查勘鉴定（施工前的房屋安全鉴定）、阶段性安全鉴定（施工过程中的房屋安全鉴定）以及终结安全鉴定（项目施工结束后，一般基坑施工到正负零）。根据施工的计划，实时进行跟踪鉴定和检测工作，发现问题及时预警。此类型鉴定往往涉及到百姓的民事纠纷，应妥善处理好建设单位、施工方、居民们的相互关系，必要时可以申请相关部门介入协商解决矛盾冲突。 相关的计算方法 & &挠度的检验：挠度是楼板在荷载作用下抵抗变形的能力，屋面光伏承载力检测机构，检验楼板的挠度不仅是为了在正常使用短期荷载检验值作用下判断挠度指标是否合格，还可以根据挠度增长的快慢判定楼板是否开裂。挠度的计算公式已在《混凝土结构工程施工质量验收方法》（GB ）中给出，即a0t=a0q＋a0g ……(1)，但在实际检验中因个人理解的差异将楼板的自重和加荷设备重量引起的挠度a0g往往忽略不计，而直接将在第5级荷载作用下楼板跨中挠度实测值a0q计算为在标准荷载检验值QS作用下楼板跨中短期挠度实测值a0t，导致a0t比实测值要小。a0q可根据楼板在正常使用短期荷载检验值作用下的跨中实测位移值求出，即第5级荷载作用下楼板跨中挠度实测值a0q，而a0g在均布增加荷载时通过下列公式（2）计算 & &a0g &=GK/Qb×a0b……（2） & &GK —楼板的自重和加荷设备重量（N）； & &Qb —楼板开裂前一级的外加荷载值（N）； & &a0b —楼板开裂前一级的外加荷载产生的跨中挠度实测值（N）；
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