彩钢瓦混凝土屋顶荷载预判及安装解决方案
彩钢瓦混凝土屋顶荷载预判及安装解决方案
双碳目标下，分布式屋顶光伏发展如火如荼。关于屋顶荷载问题，特别是较大规模的钢结构彩钢瓦屋面的荷载问题，已经成为了项目开发中最为重要的一个痛点。
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？交谷太阳能小编为大家整理出了一份权威的资料。
1、分布式屋顶光伏项目屋面荷载的分类
A、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。
B、作用面大小分类：均布载荷、集中荷载、线性荷载。
C、作用方向分类：垂直荷载、水平荷载。
2、分布式屋顶光伏项目涉及的荷载
A、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）。
B、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。
C、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。
D、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》。
3、荷载的预判
A、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。
B、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。
C、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
D、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。
E、金属屋面荷载的预判
E1、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。
E2、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/㎡。
E3、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。
F、混凝土屋面荷载的预判
F1、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。
F2、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/㎡。
注意：上述方法仅供在开发期间参考，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。
交谷太阳能在大量的安装案例中发现，彩钢瓦屋顶上面安装光伏电站很常见。目前彩钢屋面多为坡屋面，常见的坡度为10%和5%。屋面板为压型钢板或压型夹芯板，下部为檩条，檩条搭设在门式刚架等主要支撑结构上。常规的安装方式光伏组件可沿屋面坡度平行铺设，也可以设计成一定倾角的方式布置。上部支架可通过不同的连接件、紧固件与屋面承重结构连接。常见的彩钢板屋面的主要形式有：直立锁边型、角驰型、卡口型、明钉型等。
一、在彩钢瓦屋顶安装光伏电站，我们需要了解哪些前置条件呢？
1.彩钢瓦屋顶的彩钢瓦使用年限能否达到光伏电站所要求的最低年限。
2.屋顶的承载是否可以达到分布式光伏电站的规范要求。
3.安装光伏后对屋面的防水的要求。
4.对于屋顶的朝向的不同，光伏支架系统矩阵的设计。
二、彩钢瓦屋面电站设计方案中有几个重要的注意事项：
1、明确光伏组件的形式及铺设方式，清楚原有建筑物的屋面形式。
2、清楚原有建筑物的结构形式并对主要结构受力构件进行核算。
3、根据原有建筑物的屋面形式、结构形式、光伏阵列的布置形式、光伏组件本身的形式、结构核算结果及可能的施工措施等多项条件，给出各种可行的支架布置方案，确定最优的布置方式。
4、屋面光伏项目有其施工上的特殊性，综合考虑现场施工条件，选择合适的施工工艺，并给出施工中的注意事项、施工保护剂安全施工措施等。
三、工程施工中遇到的问题和改进的建议及措施：
1、采用最佳的支撑方案和倾角方案，来解决积水、积尘和高温带来的影响。在建设分布式电站时，可以利用屋顶彩钢瓦坡度来进行评估。彩钢瓦基本与工业相关，彩钢瓦在夏天的时候温度很高，高温对发电效率会有一些影响。
2、光伏组件采用横向排列，减少阴影面积，提高有效利用面积，从而增加发电效率。
3、夏季时，彩钢瓦经暴晒后温度非常高，加之工业厂房本身的室内温度比较高，这样对组件的发电效率十分有影响。在彩钢瓦上增设喷洒装置，既利于电站的降温，又利于瓦面的降温。
4、设计合理的组串走线，降低线缆长度与线损。
5、使用组串式逆变器，提高弱光利用率，逆变器低电压启动，综合利用时数提高。
四、针对于彩钢瓦屋顶安装光伏电站，交谷太阳能的解决方案。
1.彩钢瓦一般每10-15年需要更换一次，因此对于使用年限过长的彩钢瓦需要跟业主协商更换。
2.屋顶在组件满铺条件下要求承载：0.15KN/㎡。不满足该项指标的厂房就需要加固。
3.如果业主对于屋顶的防水要求比较高，或者屋面比较陈旧，则需要在安装前对屋顶做防水防腐处理。
4.在屋顶不朝阳的情况下，支架矩阵需要设计得当，这样才能保证高发电量。
对于彩钢瓦屋顶不朝阳的情况，交谷太阳能专门设计了一款设计用于不同朝向彩钢瓦屋面的光伏支架系统---彩钢瓦倾斜支架。该款支架最大的优势在于能解决屋面朝向的不同，不破坏屋面自防水系统，利用该系统的前后脚来达到最佳日照角度，根据客户需求，实现太阳能板与屋面的持平或者高于屋面。这样一来，虽然屋顶是不朝南的，但是在该支架系统的作用下，可以使电站矩阵朝南，获取足够的日照，从而实现发电量最大收益。交谷太阳能拥有一支集钣金设计、结构设计、土木工程为一体的综合研发队伍，能够根据实际施工要求，提出最为实用性价比最好的解决方案。倾斜光伏支架系统使用不同类型的彩钢瓦夹具与屋面独特的连接设计，使安装方便快捷；且不同彩钢瓦屋面结构对应不同的夹具，夹具与彩钢瓦匹配越佳支架安装越牢固。从这点也体现了该款倾斜支架的灵活性和通用性。
责任编辑：