淺談鋼結構廠房屋頂安裝光伏電站的加固方法

邵燕 李春陽 羅易 周承軍

摘 要：近年來，太陽能光伏發電作為可再生的清潔能源，受到日益廣泛的關注和應用，同時太陽能光伏發電的技術水平也得到快速發展與提高。太陽能光伏發電正迅速蔓延到各個省、市、縣，特別是現在大力推廣分布式光伏發電，越來越多的業主在自已的鋼結構廠房屋頂上安裝了太陽能發電站，但是往往在已建好的鋼結構廠房屋頂安裝光伏電站后，廠房結構不能滿足要求。本文主要闡述了光伏電站安裝在鋼結構廠房屋頂后，鋼結構廠房承載力不能滿足規范要求的現象，并對廠房進行加固的方法。

關鍵詞：太陽能光伏發電；分布式光伏發電；鋼結構廠房加固

中圖分類號：TU391 文獻標志碼：A

1 分布式光伏發電安裝問題

地面電站嚴重受限，隨著地面電站越建越多，可利用的土地資源就越來越少，很多人就把目光瞄準了建筑屋頂。所以目前最為廣泛的分布式光伏發電，就是建在建筑物屋頂的光伏發電項目，運行方式以用戶側自發自用、多余電量上網，遵循因地制宜、就近利用的原則，充分利用當地太陽能資源。本著從環保和節能兩方面進行考慮，越來越多的平屋頂和斜屋頂開始全面投入光伏發電，這就為分布式光伏發電系統的安裝提供最基本的場地。

分布式光伏發電項目，可以充分利用現有各類屋頂資源，如工業建筑、商業建筑、各類公共建筑、學校、醫院等。在這些資源中，遇到的最大問題就是如何對這些屋頂資源進行有效的利用。如今分布式光伏市場巨大，在現實推動中也遇到許多困難，國家規劃目標遠未能實現。

根據目前市場情況分析來看，分布式光伏發電安裝在鋼結構廠房屋頂的情況占據多數，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。據不完全數據統計，在我國鋼結構廠房中，原設計單位設計廠房時留的荷載余量都很少，導致在屋頂上安裝光伏電站基本不太可能。但是為了實現國家能源局對于分布式光伏發電的發展目標，必須滿足在這些鋼結構廠房屋頂安裝光伏發電的承載要求，所以對鋼結構廠房必須進行加固處理。

2 鋼結構廠房加固方法

眾多建筑屋頂中，其中工業園區屋頂是分布式光伏發電推廣的主要安裝場所，很多企業在密切關注的同時，仍有許多疑問：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，根據結構不同，工業園區建筑屋頂大致分為混凝土屋面和鋼結構屋面，屋面類型不同，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構的安全性，根據國家現行的建筑結構荷載規范要求，結合現場實際情況，委托專業機構，對房屋進行結構承載力復核，特別是鋼結構廠房的結構承載力，如不滿足規范要求，必須對房屋進行加固處理，才能保證房屋安全可靠。

在鋼結構廠房屋頂安裝光伏電站，考慮過采用輕質組件來滿足屋頂承載要求，但是到目前為止，輕質組件的成本仍然較高，基本不會采用，因此只有對原鋼結構廠房進行加固，才能解決在其屋頂安裝光伏電站。

鋼結構廠房的加固可分為直接加固與間接加固兩大類。設計時，可根據實際條件和使用要求選擇適宜的加固方法。直接加固是根據工程的實際情況選用增大截面加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維復合材加固法和組合加固法等。間接加固是根據工程的實際情況采用改變結構體系加固法、預應力加固法等。加固的連接方法宜采用焊縫連接、高強螺栓連接；有可靠工程經驗時，也可采用混合連接。鋼結構廠房的加固方法還應與實際施工方法緊密結合，采取有效措施，保證新增構件與原結構可靠連接，新增截面和原截面結合牢固，形成整體共同工作。

3 實際工程項目加固案例

鋼結構廠房加固面臨的不確定因素比新建工程多而且復雜，因此在加固過程中，不僅要滿足規范要求，而且還要綜合考慮業主的要求。在加固施工過程中，應將加固工作對生產車間的影響減到最低，盡量不采用焊接工作，優先考慮用螺栓連接，現場減少構件的切割，減少腳手架的搭設等。

加固方案確定之后，設計單位應同施工單位做好現場交底工作，明確具體的加固方法。以下是3個項目在鋼結構廠房屋頂安裝光伏電站后加固案例。

工程案例1：本項目位于上海市奉賢區，需要安裝光伏電站的廠房有12幢，其中有4幢需要進行結構加固，目前車間都處于工作狀態。委托有資質的設計單位進行結構承重驗算后，發現鋼架部分應力比超限。加固方法是通過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：本項目位于溫州市平陽縣，需要安裝光伏電站的廠房有2幢，都需要進行結構加固，目前車間都處于工作狀態。委托有資質的設計單位進行結構承重驗算后，發現檁條的截面強度和穩定性都超限。加固方法是將簡支檁條改變為連續檁條，具體如圖2所示。

工程案例3：本項目位于寧波市鄞州區，需要安裝光伏電站的廠房有5幢，其中有2幢需要進行結構加固，目前車間都處于工作狀態。委托有資質的設計單位進行結構承重驗算后，發現鋼柱平面外應力比超限。加固方法是通過鋼柱與鋼柱之間增加系桿的連接方式，具體如圖3所示。

結語

綜上所述，鋼結構廠房的加固應遵循鋼結構加固設計規范，并采用比較成熟的技術，盡量確保現場施工方便的方法。在鋼結構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，在前期廠房設計中可以提前考慮在屋頂額外增加太陽能光伏的荷載，這樣就不需要擔心廠房結構的安全問題。

參考文獻

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[2]GB51022—2015，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范[S].

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