工業(yè)屋頂光伏結(jié)構(gòu)荷載分析與施工設(shè)計(jì)

工業(yè)屋頂光伏結(jié)構(gòu)荷載分析與施工設(shè)計(jì)
摘要：未來(lái)一個(gè)時(shí)期工業(yè)園區(qū)是我國(guó)分布式光伏發(fā)電技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)
展區(qū)域，僅各類開(kāi)發(fā)區(qū)預(yù)計(jì)裝機(jī)容量就可達(dá)到 。開(kāi)展屋面的
承載能力評(píng)估是在已有建筑上發(fā)展分布式光伏的3首00要GW工作。本文以泰
安地區(qū)的某工業(yè)屋頂分布式光伏項(xiàng)目為例，詳細(xì)介紹了永久荷載和可
變荷載分析，并將計(jì)算值與專業(yè)建筑工程評(píng)估機(jī)構(gòu)出具的復(fù)核值進(jìn)行
比較，根據(jù)評(píng)估結(jié)果確定了該工業(yè)廠房屋面的裝機(jī)容量。然后，以該
屋面彩鋼板的型式為依據(jù)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的固定夾具以及確定了各種部
件之間的配合關(guān)系，介紹了該項(xiàng)目的施工設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：工業(yè)園區(qū)；分布式光伏發(fā)電；荷載分析；施工設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TK18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Load Analysis and Construction Design of PV Power System
：
on Industrial Factory Roof
Abstract Industrial park is an important area to develop
distributed PV power generation. It is expected that capacity
of installed PV system will be 300GW in all kinds of
development zones. It is a primary task to evaluate
supporting capacity of industrial factory roof before installing
PV module. Taking a PV project in Tai’an development zone
for example, load of PV array is analyzed in detail including
permanent load and variable load. Calculated value andassessed value are compared. According to compared result,
capacity of PV system is fixed. A set of components are
designed based on roof color steel plate. At last, construction
：
design method is introduced.
Key Words Industrial park; Distributed PV power
g、en引er言ation; Load analysis; Construction design
1 分布 式光伏發(fā)電作為一種新型的發(fā)電和用電模式，具有就近發(fā)
電、就近并網(wǎng)、就近轉(zhuǎn)換、就近使用的特點(diǎn)，近年來(lái)得到世界各國(guó)廣
泛的關(guān)注和推廣。截至 年底，全球分布式光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容
量為 ，占同期光2伏01發(fā)0 電系統(tǒng)累計(jì)裝機(jī)容量的 ，可見(jiàn)
[1]
從世界23范.4圍GW內(nèi)來(lái)看分布式發(fā)電是光伏應(yīng)用的主流。因此66，.8我%國(guó)政府近
年來(lái)已將分布式光伏發(fā)電作為發(fā)展清潔能源、化解過(guò)剩產(chǎn)能和應(yīng)對(duì)大
氣污染的重要手段，不斷出臺(tái)新政策鼓勵(lì)推廣。
目前，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般安裝于建筑屋 面，而工業(yè)廠房建
筑大多是比較低矮、平整的廠房，用電需求大且電價(jià)高，于是成為大
規(guī)模推廣分布式光伏發(fā)電的首選場(chǎng)所。截至 年底，我國(guó)擁有各
類經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū) 個(gè)（含高新區(qū)、工業(yè)園等）2，0規(guī)06劃面積 ，
2[2]
建筑密度取 1568（以 年國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)調(diào)查結(jié)果為99例49）km，則
[3]
可用于安裝光29伏.2系8%統(tǒng)的工2業(yè)01屋2頂面積約達(dá) ，以每 光伏
2
陣列占地約 ㎡計(jì)算，則裝機(jī)容量可達(dá)到3000 km，市場(chǎng)前景kw非常廣
闊。 10 300GW另一方面，我國(guó)分布式光伏發(fā)電的建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，針對(duì)
不同類型屋面的承載能力評(píng)估不足，導(dǎo)致已建成的光伏項(xiàng)目運(yùn)行質(zhì)量
堪憂 。本文將以泰安高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)（經(jīng)濟(jì)）開(kāi)發(fā)區(qū)某分布式光伏發(fā)
[4]
電系統(tǒng)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱該項(xiàng)目）為例介紹工業(yè)園區(qū)屋面光伏項(xiàng)目的結(jié)
構(gòu)荷載分析方法和施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
、荷載分析
2 目前，我 國(guó)大多數(shù)工業(yè)廠房均采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑形式，以彩
鋼板作為屋面建筑材料。該材料具有重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好等
優(yōu)點(diǎn)，但由于多數(shù)情況下先有屋頂后建電站，因而在安裝光伏陣列時(shí)
存在屋面承重是否達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，特別是在發(fā)生風(fēng)雪天氣及人工維護(hù)光
伏組件時(shí)更需注意。因此，在安裝分布式光伏系統(tǒng)前應(yīng)審慎進(jìn)行荷載
分析和驗(yàn)算，以評(píng)估屋面結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。
該項(xiàng)目所在工業(yè)廠房為帶女兒墻的封閉式單跨雙 坡屋面，坡度為
，屋面高度 ，屋頂面積 ㎡，廠房占地 ㎡（寬 ，
6長(zhǎng)° ），光14伏.6組m件平行于屋2面98鋪3設(shè)。 2966 42.5m
69屋.8面m荷載的分析包括永久荷載和可變 荷載，均按正常使用極限狀
態(tài)考慮。關(guān)于該項(xiàng)目的計(jì)算和取值均按照 版《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)
范》進(jìn)行 。 2012
[5]
永久荷載 分析
2.1 由于該項(xiàng)目中 的光伏組件采用平鋪方式，因此永久荷載主要包括
光伏組件和零配件的自重，分別以 和 表示。如果采用支架方式安
裝，則還需計(jì)入支架的重量。光伏組件的重量一般在 ㎡至 ㎡之間，經(jīng)測(cè)算該項(xiàng)目
15kg/ 20 kg/
使用的組件自重 為 ㎡。零配件包括放置于光伏組件和屋面
0.15kN/
之間支撐件及各類固定件，為鋁合金材料， 取 ㎡。
0.05 kN/
于是，該項(xiàng)目的永久荷載組合值 。
可變荷載分析
2.2
該項(xiàng)目中的可變荷載主要包括屋面活荷載 、雪荷載 、風(fēng)荷
載 和積灰荷載 。其中由于光伏組件需定期清洗，因此積灰荷載
可忽略不計(jì)。
屋面活荷載 包括施工或維修人員、小型工具和光伏組件等臨時(shí)性
活荷載。由于對(duì)屋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及復(fù)核時(shí)，屋面活荷載中已經(jīng)包括
了施工人員臨時(shí)性活荷載，在此次分析時(shí)應(yīng)扣除光伏屋面施工人員臨
時(shí)性活荷載（一般取 ㎡），而只計(jì)入光伏組件的均布活荷載 為
2 kN/
㎡ 。
[6]
0.54 kN/
雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 的計(jì)算如式 1）所示。
）
1
其中， 為屋面積雪分布系數(shù)，該項(xiàng)目所在屋頂為單跨雙坡結(jié)構(gòu)
且坡度小于 °，因此 取 ； 為基本雪壓，查表可知泰安地
25 1.25區(qū) 應(yīng)取 ㎡ 。于是，可得 為 ㎡。
[5]
0.35 kN/ 0.44 kN/
風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 的計(jì)算如式 2）所示。
）
2