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屋顶光伏电站支架强度及屋面载荷计算
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1 工程概况
项目名称：江苏省*****中心小学49KW光伏屋顶
工程地址：江苏省***
设计单位：上海能恩太阳能应用技术有限公司
建设单位：******有限公司
结构形式：屋面钢结构光伏支架
支架高度：0.3m
2 参考规范
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB
《建筑结构荷载规范》GB（2006年版）
《建筑抗震设计规范》GB
《钢结构设计规范》GB
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB
《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T
3设计条件：
太阳能板规格：1650mm*990mm*50mm
混凝土屋顶太阳能板安装数量：200块
最大风速：27.5m/s 平坦开阔地域
太阳能板重量：20kg
安装条件：屋顶
计算标准：日本TRC
设计产品年限：20年
4型材强度计算
4.1 屋顶荷载的确定
（1）设计取值：
① 假设为一般地方中最大的荷重，采用固定荷重G和暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重。
②根据气象资料，扬中最大风速为27.5m/s,本计算最大风速设定为：30m/s。
③对于混凝土屋面，采用最佳倾角安装的系统，需要考虑足够的配重，确保组件方阵的稳定可靠。
④屋面高度20m。
4.2 结构材料：
C型钢重量：1.8kg/m
截面面 支架尺寸（mm） 41*41*2
安装角度 25&
截面面积（A） 277
形心主轴到腹板边缘的距离 1.4516E+01
形心主轴到翼缘尖的距离 2.6484E+01
惯性矩 Ix 8.3731E+04
惯性矩 Iy 4.5694E+04
回转半径 ix 1.7386E+01
回转半径 iy 1.2844E+01
截面抵抗矩 Wx 4.0844E+03
截面抵抗矩 Wx 4.0844E+03
截面抵抗矩 Wy 3.1478E+03
截面抵抗矩 Wyy 1.7254E+03
4.3 假定荷重：
①固定荷重G
太阳能板质量： G1=20kg&20=400kg &3920N;
所以C形轨道承载的固定荷载重量G=3920N;
②风压荷重W
根据《建筑结构荷载规范》中对风载荷的规定如下（按承重结构设计）：
Wk =&gz &s &z W0
Wk:风荷载标准值（KN/m2）；
&gz： 高度Z 处的风振系数；
&s： 风荷载体型系数；
&z：风压高度变化系数（0.84）；
W0：基本风压（KN/m2）
按《建筑结构荷载规范》表7.5.1&为1.6
所以&gz=1.6
根据《建筑结构荷载规范》表F7.3.1，体型系数&s为1.475，
所以，Wk=1.6*0.83*0.84*0.57=0.636KN/m2
③雪压荷重
根据《建筑结构荷载规范》中规定：
Sk=&r*S0；
Sk：雪荷载标准值（KN/m2）；
Μr：屋面积雪分布系数；
S0：基本雪压（KN/m2）
根据《建筑结构荷载规范》表6.2.1Μr=0.2
S0为0.35 KN/m2
所以Sk=0.2*0.35=0.07 KN/m2
④地震荷载
根据《建筑抗震设计规范》，采用底部剪力法时，按下列公式确定：
FEk=?1 *Geq
FEk为结构总水平地震作用标准值；
?1为水平地震影响系数值，可取水平地震影响系数最大值?max；
Geq为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值。
由于扬中市没有处于我国的地震带，所以根据《建筑抗震设计规范》表5.1.2-2查得?1为0，
所以FEk为0
⑤荷载基本组合P
根据《建筑结构荷载规范》第3.2节荷载组合，计算如下：
风压主导时 ：P=G+W+S
P=.64*0.99*20+70*1.64*0.99*20=26.845KN
C形轨道结构强度计算
C形轨道验算：
顺风时，B-C点产生的力矩M1，由下式表示：
q=(.2=657.97N/m（系统由4排轨道支撑，每排轨道长10.2m）
由于所使用材料为：允许应力为23500N/cm2 /1.5=15666 N/cm2
(66)&1 所以安全
(由4根横梁支撑)
E=6.9&105 N/cm2
跨距207.3cm，最大位移量207.3/100=2.073cm，所以安全;
5屋面配重设计
混凝土屋面太阳能方阵采用主次梁布置，电池板以25&倾角布置；次梁及柱采用表面热镀锌钢型材。本计算书依据2x10（电池板）阵列进行计算，计算简图见图1
5.1 荷载标准值计算
5.1.1．恒荷载：
太阳能板： q=0.2/(1. 64x0. 99) =0.12KN/m2
钢结构自重：q=0.08KN/m2
q=0.20KN/m2
5.1.2．风荷载：
风荷载标准值
扬中市地区基本风压（n=50）： （建筑结构荷载规范附录D.4）
离地面高度20米位置 D类地区：
体型系数：
风荷载标准值计算：
5.1.3．雪荷载：
雪荷载标准值
扬中市地区基本雪压（n=50）：
体型系数：
=0.35 x1=0.35
5.2 荷载组合
最不利负载组合为：1.0恒＋1.4风（&）
=1.0x0.20-1.4 x 0.389=-0.3446 KN/m2
5.3 基础校核
电池板投影面积：10.125 m x 2.973m=30.1㎡
负荷载：30.1㎡x 0.3446 KN/㎡=10.37 KN
基础总配重： 1.22KN x10个=12.2 KN
平均载荷：12.2 KN/30.1㎡=0.405KN/㎡
本项目需配置10个1.22KN的基础，基础总配置达到12.2KN ,大于负载荷10.37KN，达到系统要求。
6屋面承重计算
太阳能板质量： G1=20kg&20=400kg
支架总荷重：G=136kg
水泥墩荷重：G2=125kg&10=1250kg
（2）屋顶单位面积受力
总荷重:400+136+1250kg=1786kg
组件安装面积：10.125&2.973&30.1㎡
单位面积受力：=59.34kg/ ㎡&0.58kN/㎡
由于本项目建筑均为上人屋面，根据GB(06年版）设计。混凝土屋面设计载荷为2kN/㎡，屋顶平均载荷为0.58KN/㎡，安装太阳能方阵后载荷远小于设计载荷，所以安全。
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什么样的屋顶适合装光伏电站？屋顶承重如何计算？
百姓把屋顶闲置资源有效利用，安装光伏发电系统，在满足自身用电需求的前提下，将剩余的电卖给国家电网，省掉了电费，还增加了收入，还践行了节能、环保，可谓是一举多得。
　　OFweek网讯：百姓把屋顶闲置资源有效利用，安装，在满足自身用电需求的前提下，将剩余的电卖给国家电网，省掉了电费，还增加了收入，还践行了节能、环保，可谓是一举多得。　　但并不是所有屋顶都适合安装电站的，今天小编来讲一讲在哪些情形适合建设。　　一、有独立屋顶或屋顶产权清晰　　建设系统的用户需要对屋顶拥有独立使用权。因此，有独立屋顶的农村地区，别墅居民安装起来相对方便，对于多层或者高层以上住宅的楼顶屋顶，属公用区域，不属于单独某一户，整栋楼业主共同拥有使用权。要想在上面建设电站，需要获得整栋楼业主的同意，否则，即使安装好了，电网公司也不会给并网。　　二、屋顶情况良好　　比如前后没有遮挡，光照好，屋顶有足够的承重等。　　造成遮挡的因素很多，可能是楼层间，可能是植被，可能是组件间。别小看遮挡的危害，组件长期被遮挡，影响电站发电量，收益回收期更长。　　屋顶承重问题一直是电站设计之初必须考虑到的问题，屋顶可承受的电站设备重量是如何计算的呢？　　举例来说，一个3KW的家用屋顶电站，需要150W的20块，板的重量为240kg，支架、水泥方砖重量约在210kg，支架占地面积为15平米，这样计算出太阳能电站设备对屋顶的压力为30kg/平米。家用屋顶一般承重都超过30KG，对于上面安装光伏板是没有多大问题的。　　以上只是一种概算，可以为大家做个参考，而且专业的或安装公司在电站设计的时候会充分考虑到屋顶的固定荷重、风压荷重、雪压荷重、地震荷载等。所以一般不用担心。　　家用光伏电站安装屋顶是否会漏雨？　　漏雨确实是安装光伏电站过程中需要注意的问题，防水工作做好了，光伏电站才安全。一般现在正常的施工安装流程，都不会破坏到屋顶的防水，且额外所做的防水处理，反而加强了防水。光伏支架安装在屋顶支撑着组件，连接着屋顶。它的设计多采用顶上顶的方式，不会对屋面原有防水进行穿孔、破坏；压块采用预制构件，不会现场浇注。此种做法避免了太阳能支架安装对屋面防水层的硬性破坏。
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各类房屋检测鉴定与房屋结构补强加固；
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屋顶放置光伏承重检测鉴定承接全国业务范围
屋顶放置光伏承重检测鉴定承接全国业务范围：屋顶放置光伏承重检测鉴定承接全国业务范围，单独设置于屋面之上的光伏系统，以下简称为屋面光伏系统，&其面板称为屋面光伏面板，只具有发电功能，不作为围护结构的面板；需要围护功能时须另设密封 的采光顶或幕墙。新建工程的屋面光伏系统一般是与主体建筑同时设计，同时施工，同时验收，屋面光伏系统本身就是建筑的一个有机组成部分。所以带屋面光伏系 统的建筑是光伏一体化建筑。但是这种光伏系统的面板只具有发电功能，不具备建筑围护功能，需要另设具有围护功能的屋面或采光顶，因而形成“两层皮”，所以 它属于光伏一体化建筑中的分离式系统。这种分离式光伏系统的光伏面板只发电，无须考虑密封要求，构造简单；施工容易，更换方便。由于另有承重的屋面系统， 屋面光伏系统破损后不会产生严重的安全问题，所以安全度可以比通常的屋面稍低，用料较为节省。屋顶放置光伏承重检测鉴定承接全国业务范围，深圳市中测工程技术有限公司竭诚为您服务，承接全国业务范围，提供免费技术咨询服务，联系电话：2, 李经理一、在进行屋面承重检测前首先先要弄明白工厂的建筑和结构形式；通过对现场勘查确定设备的尺寸、重量、运行荷载及布局，了解工厂布置设备区域的使用荷载是否满足原设计要求，查看结构布局是否合理，构件传力是否直接，在通过抽取部份混凝土构件芯样送第三方检测单位试压获取混凝土强度数据，并以计算机建模复核验算楼板承重能力。检测鉴定区域是否产生裂缝，并分析裂缝产生的原因及是否对结构造成的危害；&根据检测房屋结构材料力学能、按现有荷载、使用情况和房屋结构体系，根据检测结果、原设计图纸，国家规范等，建立合理的计算模型，验算房屋现有安全使用能力并复核其结构措施，严谨编写房屋安全鉴定报告书；并通过对该工厂屋面进行的承重检测鉴定，结合设备的重量信息参数等提出合理的光伏设备摆放意见&屋顶承重问题一直是光伏电站设计之初必须考虑到的问题，屋顶可承受的太阳能电站设备重量是如何计算的呢？举例来说，一个3KW的家用屋顶太阳能电站，需要150W的太阳能电池板20块，太阳能电池板的重量为240kg，支架、水泥方砖重量约在210kg，支架占地面积为15平米，这样计算出太阳能电站设备对屋顶的压力为30kg/平米。家用屋顶一般承重都超过30KG，对于上面安装光伏板是没有多大问题的。以上只是一种概算，可以为大家做个参考，而且专业的光伏企业或安装公司在电站设计的时候会充分考虑到屋顶的固定荷重、风压荷重、雪压荷重、地震荷载等。所以一般不用担心。二、屋面光伏承重检测鉴定计算（1）荷重太阳能板质量： G1=20kg×20=400kg支架总荷重：G=136kg水泥墩荷重：G2=125kg×10=1250kg（2）屋顶单位面积受力总荷重:400+136+1250kg=1786kg组件安装面积：10.125×2.973≈30.1㎡单位面积受力：=59.34kg/ ㎡≈0.58kN/㎡由于本项目建筑均为上人屋面，根据GB(06年版）设计。混凝土屋面设计载荷为2kN/㎡，屋顶平均载荷为0.58KN/㎡，安装太阳能方阵后载荷远小于设计载荷，所以安全。四、彩钢屋顶光伏系统钢板类型影响设计彩钢瓦一般是家庭工厂或者是大型工业厂房使用。它的安装方式和坡屋顶的区别就在于支座的安装方式不一样。彩钢屋顶是彩钢版上面有个夹具，夹在上面做支撑。它的作用是安装角度是顺着屋顶坡度安装，如果在屋顶的结构承载力可以满足的情况下，可以把倾角翘起来，加大安装角度。常见的屋面板系统立边咬合、直立锁边系统、压型钢板系统（单板或夹芯）。三、本公司除办理屋顶放置光伏承重检测鉴定，还承接以下全国业务范围1、出租房屋租赁前安全鉴定(办租赁合同用)2、房屋改变用途安全鉴定及改变使用功能鉴定3、工业厂房安全鉴定4、房屋质量的安全鉴定5、司法仲裁委托鉴定6、建筑物改造加固7、拆改房屋安全鉴定8、房屋地基承载力，抗震鉴定9、房屋装饰装修安全鉴定10、施工周边房屋安全鉴定11、建筑物的年限鉴定12、灾后建筑物的鉴定13、近代建筑鉴定14、“五无”工程建筑物的检测鉴定15、房屋完损等级评定和房屋安全事故鉴定屋顶放置光伏承重检测鉴定承接全国业务范围深圳市中测工程技术有限公司、资质齐全、检测甲级单位、承接全国业务范围，办理屋顶放置光伏承重检测鉴定本公司专业办理各类房屋安全检测鉴定、房屋结构补强加固、房屋加固设计等等，出具权威房屋安全检测鉴定报告欢迎新老客户来电咨询，优惠多多，我们将竭诚为您服务。为您的房屋安全保驾护航。
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