砼屋面?zhèn)鹘y(tǒng)光伏支架施工方案分析

混凝土建筑材料的防水層主要有兩種類型的施工方法。當(dāng)防洪層直接放置在屋面外（如圖1所示）或涂層中（如圖2所示）。無論哪種方法,屋面防水層都鋪設(shè)在屋面砼結(jié)構(gòu)的上部。為了使光伏支架固定牢固,砼屋面光伏支架多采用支架基礎(chǔ)鋼筋與屋頂結(jié)構(gòu)鋼筋焊接的方案(如圖3所示)。這種施工方法需要破壞安裝光伏支架基礎(chǔ)區(qū)域的屋面防水層,暴露屋面結(jié)構(gòu)鋼筋,然后和光伏支架基礎(chǔ)中的預(yù)埋件螺栓焊接在一起另外一種實(shí)施方案是采用傳統(tǒng)壓重式光伏支架(如圖4所示),即把重型砼壓塊作為光伏支架基礎(chǔ)直接放置在屋面上。這樣,雖然不破壞屋面,但質(zhì)量較大的重物直接壓在防水層上,時(shí)間長了,會(huì)使屋面防水層損壞,同時(shí)較大地削減了屋面荷載的安全余量,光伏支架基礎(chǔ)與屋面依然是點(diǎn)接觸,受力不均勻,對(duì)屋面不利。1光伏支架的固定新型壓重式光伏支架采用的是負(fù)重支架結(jié)構(gòu)方案。利用桁架結(jié)構(gòu)把光伏支架連接到屋面女兒墻和負(fù)重水泥塊上,使光伏支架牢牢固定在屋面上。受力結(jié)構(gòu)的改變大大減少了負(fù)重塊的質(zhì)量,同時(shí)水泥墊板的使用增加了光伏支架與屋頂?shù)慕佑|面積,也使得荷載均勻分布,可以有效提高建筑物的安全性。1.1女兒墻對(duì)光伏方程的連接新型壓重式光伏支架安裝效果圖如圖5所示。首先,在屋面上制作桁架,在女兒墻距離屋面45cm高處制作角鋼連接件,將連接件與桁架基礎(chǔ)連接。然后,連接光伏支架與桁架基礎(chǔ),利用女兒墻對(duì)光伏方陣產(chǎn)生一種拉力。這樣,可以減少負(fù)重塊的質(zhì)量,從而減少屋面的荷載。女兒墻與地面桁架的連接則采用角鋼連接,角鋼上端直接開孔,用M8膨脹螺栓固定在女兒墻上,下端與桁架直接焊接。1.2桁架式光伏支架新型壓重式光伏支架是可供砼屋面光伏電站選用的一種理想方案。采用新型壓重式光伏支架有以下幾方面的好處:1)不破壞原有屋面的防水層,無需二次防水處理。2)采用桁架連接女兒墻和砼壓重塊,雙重受力使光伏支架更加穩(wěn)定。3)水泥墊板的使用,不僅使屋面荷載分布更加均勻,同時(shí)減少了鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量,優(yōu)化了安裝工藝。2新型壓重光束結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)新型壓重式光伏支架時(shí),其計(jì)算依據(jù)為GB50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》2.1鋪設(shè)水泥板新型壓重式光伏支架保持穩(wěn)定,除了依靠四周與女兒墻連接的桁架外,還依靠負(fù)重支架。負(fù)重支架的負(fù)重體為水泥壓塊,為避免它對(duì)屋面防水層的壓力破壞,在它的下方鋪墊30mm厚的水泥板,增加太陽能光伏支架與屋面的接觸面積,減少支架系統(tǒng)對(duì)屋面的壓強(qiáng)。鋪墊水泥板不僅便于支架安裝,也便于進(jìn)一步保護(hù)屋頂。光伏支架的負(fù)重部分結(jié)構(gòu)效果圖如圖6所示。2.2每跨組件數(shù)量的確定新型壓重式光伏支架安裝結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。圖5中,每塊組件自重17Kg,組件的尺寸為1.58m×0.808m,每跨組件數(shù)量為2.5m÷0.808m≈3(塊);每跨支架立柱橫向間距l(xiāng)每跨支架的總質(zhì)量G為每跨的光伏組件、光伏支架、負(fù)重水泥塊、水泥墊板質(zhì)量之和,即其中,G則每跨光伏支架對(duì)屋面的壓力P2.3地面粗糙度材料結(jié)合《光伏組件安全鑒定(IEC61730)》工程所在地為鎮(zhèn)江新區(qū),地面粗糙度按B類考慮,工程涉及建筑物高度最大值為20m,按照GB50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,查表風(fēng)壓高度變化系數(shù)μ每跨光伏組件面積則單跨光伏組件風(fēng)荷載2.4計(jì)算雪災(zāi)害的每一步的負(fù)荷鎮(zhèn)江地區(qū)基本雪壓S每跨光伏組件面積單跨光伏組件上作用的雪載荷P2.5計(jì)算每個(gè)恒通性負(fù)載的計(jì)算新型壓重式光伏支架每跨恒荷載2.6光伏支架荷載鎮(zhèn)江新區(qū)平昌新城幼兒園屋面為上人屋面,屋面設(shè)計(jì)荷載為2kN/m因?yàn)樾滦蛪褐厥焦夥Ъ苊靠绾奢d依靠支架的水泥墊板均勻傳遞到樓板,所以屋面設(shè)計(jì)荷載按設(shè)計(jì)荷載均勻分布進(jìn)行計(jì)算。如圖5所示,l每跨支架所在屋面的設(shè)計(jì)荷載為光伏支架每跨恒荷載4.725kN<每跨支架所在屋面的設(shè)計(jì)荷載12kN,安全余量充裕,符合設(shè)計(jì)要求。3光伏支架系統(tǒng)筆者在鎮(zhèn)江新區(qū)平昌新城幼兒園光伏電站項(xiàng)目中運(yùn)用了這種新型壓重式光伏支架,如圖8所示。這個(gè)項(xiàng)目的光伏支架系統(tǒng)于2012年2月份安裝完成并投入使用。安裝過程中,不僅沒有破壞屋外防水層,而且減少了光伏系統(tǒng)的質(zhì)量,提高了幼兒園的安全性,深得用戶好評(píng)。4新型壓重式光伏系統(tǒng)的發(fā)展本文以國家相關(guān)規(guī)范為指導(dǎo),參考國外相關(guān)規(guī)范,探討了新型壓重式光伏支架的簡化荷載計(jì)算。近幾年,國家光伏扶持政策不斷出臺(tái),分布式光伏電站持續(xù)發(fā)展,新型壓重式光伏支架為光伏施工提供了一