邵燕 李春陽(yáng) 羅易 周承軍

摘 要：近年來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為可再生的清潔能源，受到日益廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，同時(shí)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的技術(shù)水平也得到快速發(fā)展與提高。太陽(yáng)能光伏發(fā)電正迅速蔓延到各個(gè)省、市、縣，特別是現(xiàn)在大力推廣分布式光伏發(fā)電，越來(lái)越多的業(yè)主在自已的鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂上安裝了太陽(yáng)能發(fā)電站，但是往往在已建好的鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂安裝光伏電站后，廠房結(jié)構(gòu)不能滿足要求。本文主要闡述了光伏電站安裝在鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂后，鋼結(jié)構(gòu)廠房承載力不能滿足規(guī)范要求的現(xiàn)象，并對(duì)廠房進(jìn)行加固的方法。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能光伏發(fā)電；分布式光伏發(fā)電；鋼結(jié)構(gòu)廠房加固

中圖分類(lèi)號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 分布式光伏發(fā)電安裝問(wèn)題

地面電站嚴(yán)重受限，隨著地面電站越建越多，可利用的土地資源就越來(lái)越少，很多人就把目光瞄準(zhǔn)了建筑屋頂。所以目前最為廣泛的分布式光伏發(fā)電，就是建在建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項(xiàng)目，運(yùn)行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng)，遵循因地制宜、就近利用的原則，充分利用當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源。本著從環(huán)保和節(jié)能兩方面進(jìn)行考慮，越來(lái)越多的平屋頂和斜屋頂開(kāi)始全面投入光伏發(fā)電，這就為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝提供最基本的場(chǎng)地。

分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，可以充分利用現(xiàn)有各類(lèi)屋頂資源，如工業(yè)建筑、商業(yè)建筑、各類(lèi)公共建筑、學(xué)校、醫(yī)院等。在這些資源中，遇到的最大問(wèn)題就是如何對(duì)這些屋頂資源進(jìn)行有效的利用。如今分布式光伏市場(chǎng)巨大，在現(xiàn)實(shí)推動(dòng)中也遇到許多困難，國(guó)家規(guī)劃目標(biāo)遠(yuǎn)未能實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)目前市場(chǎng)情況分析來(lái)看，分布式光伏發(fā)電安裝在鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂?shù)那闆r占據(jù)多數(shù)，因此屋頂承載能力將直接影響屋頂安裝光伏電站的安全和可靠性。據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)廠房中，原設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)廠房時(shí)留的荷載余量都很少，導(dǎo)致在屋頂上安裝光伏電站基本不太可能。但是為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源局對(duì)于分布式光伏發(fā)電的發(fā)展目標(biāo)，必須滿足在這些鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂安裝光伏發(fā)電的承載要求，所以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房必須進(jìn)行加固處理。

2 鋼結(jié)構(gòu)廠房加固方法

眾多建筑屋頂中，其中工業(yè)園區(qū)屋頂是分布式光伏發(fā)電推廣的主要安裝場(chǎng)所，很多企業(yè)在密切關(guān)注的同時(shí)，仍有許多疑問(wèn)：自己的廠房屋頂能否安裝光伏電站？如何能夠保證光伏電站安全地安裝在屋頂上？

首先，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，工業(yè)園區(qū)建筑屋頂大致分為混凝土屋面和鋼結(jié)構(gòu)屋面，屋面類(lèi)型不同，可采用的安裝方式也不同。分布式光伏電站在安裝前，首先必須考慮房屋結(jié)構(gòu)的安全性，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)，對(duì)房屋進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核，特別是鋼結(jié)構(gòu)廠房的結(jié)構(gòu)承載力，如不滿足規(guī)范要求，必須對(duì)房屋進(jìn)行加固處理，才能保證房屋安全可靠。

在鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂安裝光伏電站，考慮過(guò)采用輕質(zhì)組件來(lái)滿足屋頂承載要求，但是到目前為止，輕質(zhì)組件的成本仍然較高，基本不會(huì)采用，因此只有對(duì)原鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行加固，才能解決在其屋頂安裝光伏電站。

鋼結(jié)構(gòu)廠房的加固可分為直接加固與間接加固兩大類(lèi)。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求選擇適宜的加固方法。直接加固是根據(jù)工程的實(shí)際情況選用增大截面加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維復(fù)合材加固法和組合加固法等。間接加固是根據(jù)工程的實(shí)際情況采用改變結(jié)構(gòu)體系加固法、預(yù)應(yīng)力加固法等。加固的連接方法宜采用焊縫連接、高強(qiáng)螺栓連接；有可靠工程經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也可采用混合連接。鋼結(jié)構(gòu)廠房的加固方法還應(yīng)與實(shí)際施工方法緊密結(jié)合，采取有效措施，保證新增構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)可靠連接，新增截面和原截面結(jié)合牢固，形成整體共同工作。

3 實(shí)際工程項(xiàng)目加固案例

鋼結(jié)構(gòu)廠房加固面臨的不確定因素比新建工程多而且復(fù)雜，因此在加固過(guò)程中，不僅要滿足規(guī)范要求，而且還要綜合考慮業(yè)主的要求。在加固施工過(guò)程中，應(yīng)將加固工作對(duì)生產(chǎn)車(chē)間的影響減到最低，盡量不采用焊接工作，優(yōu)先考慮用螺栓連接，現(xiàn)場(chǎng)減少構(gòu)件的切割，減少腳手架的搭設(shè)等。

加固方案確定之后，設(shè)計(jì)單位應(yīng)同施工單位做好現(xiàn)場(chǎng)交底工作，明確具體的加固方法。以下是3個(gè)項(xiàng)目在鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂安裝光伏電站后加固案例。

工程案例1：本項(xiàng)目位于上海市奉賢區(qū)，需要安裝光伏電站的廠房有12幢，其中有4幢需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，目前車(chē)間都處于工作狀態(tài)。委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)承重驗(yàn)算后，發(fā)現(xiàn)鋼架部分應(yīng)力比超限。加固方法是通過(guò)在鋼梁和鋼柱之間增加斜撐的方式，具體如圖1所示。

工程案例2：本項(xiàng)目位于溫州市平陽(yáng)縣，需要安裝光伏電站的廠房有2幢，都需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，目前車(chē)間都處于工作狀態(tài)。委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)承重驗(yàn)算后，發(fā)現(xiàn)檁條的截面強(qiáng)度和穩(wěn)定性都超限。加固方法是將簡(jiǎn)支檁條改變?yōu)檫B續(xù)檁條，具體如圖2所示。

工程案例3：本項(xiàng)目位于寧波市鄞州區(qū)，需要安裝光伏電站的廠房有5幢，其中有2幢需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，目前車(chē)間都處于工作狀態(tài)。委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)承重驗(yàn)算后，發(fā)現(xiàn)鋼柱平面外應(yīng)力比超限。加固方法是通過(guò)鋼柱與鋼柱之間增加系桿的連接方式，具體如圖3所示。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)廠房的加固應(yīng)遵循鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范，并采用比較成熟的技術(shù)，盡量確?，F(xiàn)場(chǎng)施工方便的方法。在鋼結(jié)構(gòu)廠房屋頂安裝光伏電站，一方面可以防止屋面彩鋼瓦生銹，另一方面也可以防止屋頂漏水，進(jìn)而還能起到屋頂保溫作用。如果想在建筑屋頂安裝光伏電站，在前期廠房設(shè)計(jì)中可以提前考慮在屋頂額外增加太陽(yáng)能光伏的荷載，這樣就不需要擔(dān)心廠房結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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[3]CECS77—96，鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S].