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屋顶安装光伏电站钢结构厂房的加固

【作者/来自】网站管理员 【发表时间】2023-2-14 【点击次数】413

 随着我国工业产业的不断发展,环境保护与能源供应的矛盾日益突出,作为可再生清洁能源的太阳能光伏发电得到大力发展,近年来我国光伏发电装机总量稳居全球第一。光伏电站按形式分为集中式和分布式,集中式电站占地面积大,受国家土地政策制约严重,且我国土地资源又相当紧缺,而分布式光伏电站因接网便利、场地灵活等特点,近年来发展迅速,越来越多的工商业厂房屋顶开始安装分布式光伏发电站。在厂房屋顶安装光伏电站面临最大问题是厂房结构安全。因光伏电站是后安装,厂房原设计未考虑光伏荷载,所以就产生厂房结构承重不足时,需要对厂房进行加固的问题。



      厂房的加固对厂房本身结构安全及功能拓展都是必要的保证,随着科技持续进步,现阶段的厂房改造加固中,钢结构厂房结构加固越来越普遍和规范化,常见的钢构厂房加固方法包括增加柱列、托架,增加屋盖支撑,加设预应力拉杆、增大构件截面等方法",加固后能够大幅度提升厂房的承重能力。但对于安装光伏电站的钢结构厂房,因光伏荷载较小,且光伏电站对安装成本要求较高,常规加固方案成本过高导致达不到光伏项目理想的收益率,故而不适用此类加固方法,所以需要有简单灵活且成本低的其他。在这里对安装光伏电站的钢结构厂房加固展开深入分析,目的便是给相关的从业人员一定的参考价值。




  1、钢结构厂房屋顶安装光伏电站作用探讨     




      钢结构厂房的屋顶有着不少优点,比如其平坦开阔,面积大等,因此非常适合建设光伏项目。在企业厂房屋顶安装光伏电站,能产生显著的经济效益。企业生产用电一般时工业电价,电费高,而且在高峰期面临供电不确定性,而在屋顶安装光伏电站,产生的电能可供企业使用,多余电量可销售给电网,企业用电成本显著降低。另外企业也可将屋顶出租给电站业主,按年收取租金,获得长期经济效益。屋顶安装光伏电站还能对屋面进行有效保护,减少维护成本。常规钢结构屋面都是彩钢板维护结构,一般彩钢板正常使用10年左右即需要更换,而安装光伏电站后,在屋面增加了保护层,减小了环境对彩钢瓦腐蚀影响,大大延长使用寿命,可达25年。


      安装光伏电站还可以产生节能效益。因为屋顶安装光伏组件,相当于增加了一层维护结构,厂房内外导热结构发生变化,减少了热交换,从而降低厂房内部能耗。



  2、当下钢结构厂房屋顶安装光伏电站的实际状况     


      钢结构厂房在设计阶段,留下的荷载余量非常少,能直接在屋顶安装光伏电站的厂房不多,近年来分布式光伏电站在我国大力发展,越来越多的厂房已安装光伏电站,致使常规优质厂房资源越来越少,结构承重差需加固的厂房越来越多。距统计自2016年以后超过70%的屋顶在安装光伏电站时需要对结构进行加固,即使这样,考虑到巨大的经济效益,目前仍有大量企业主和投资方选择厂房屋顶建设光伏电站。钢结构厂房结构形式有门式钢架、重型钢结构、多层钢结构等。在正式展开光伏电站的安装之前,结构设计人员应提前搜集厂房竣工图纸并实地踏勘确认厂房现状,重点是确认厂房现状是否与图纸一致,然后验算钢结构厂房结构的承重能力。




  3、安装光伏电站的钢结构厂房加固方法     


      光伏荷载以均布恒荷载作用在屋面后,厂房结构验算中常见的超限有钢柱平面外稳定超限、钢梁强度超限、钢梁平面外稳定超限、檩条强度超限、檩条稳定超限。


      钢柱平面外稳定超限,可通过减小钢柱平面外计算长度来保证其稳定,可在柱间增设刚性系杆,根据柱距大小及超限程度的不同,刚性系杆规格及数量也不同,因钢柱平面外超限常发生在边柱,所以采用此方法不会影响厂房的正常生产。钢梁强度超限时,如为实腹梁则在梁柱节点处增加T型钢板方式加固;如为桁架梁,则考虑加密腹杆及弦杆,避免减小屋盖下部空间。钢梁下翼缘稳定超限可采用加密隅撑方法解决,一般厂房隅撑在檩条位置间隔设置,加固时将隅撑在每个檩条位置均设置,平面外计算长度相应减小一半,可以满足大多数钢梁下翼缘稳定需要。檩条强度超限时可通过修改支座形式,将简支檩条变更为连续檩条,考虑到施工方便,通常在原檩条支座处开孔,将两个L型薄板固定在支座上,使檩条受力形式接近多跨连续檩条,从而保证增大檩条承载能力。檩条稳定性不足时,要区分上下翼缘,加固原则是在靠近稳定性不足的翼缘侧1/3处增设拉条。


      以上加固方法施工简单且难度低,在光伏行业厂房加固时以逐渐普及。





  4、钢结构厂房加固中常见的问题     


     在实际展开钢结构厂房屋顶光伏电站安装的时候,需要根据业主提出的要求,在施工安装的时候,不可对厂房内部的处于正常工作状态的车间造成影响,不能停工和卸荷。因此必须在安装规划阶段,就尽量选取严谨的方式,降低其对正常工作车间的影响。所以需要提前与企业沟通合适的安装方法及顺序。


     对于有些厂房有行车运行,加固设计阶段必须考虑行车运行对空间的需求,避免加固后行车运行空间不足的硬伤,所以在有行车的厂房内,钢梁加固时不宜采用鱼腹式预应力拉索,此时常采用在梁低增加T型板方式对钢梁进行加固。对于钢结构厂房加固还要面对一个特殊情况,及原厂房不可能进行卸荷后加固,如果卸荷将直接影响企业正常生产运行,所以加固设计时,必须要考虑厂房在负荷状态下加固的影响,可对结构构件验算,增大可增大20%的强度储备。另外因为无法完全避免现场焊接,所以加固施工时还要面临防火问题。厂房加固焊接时在高工作业,焊接时产生的火星极易引发屋面维护结构及厂房内储存物着火,所以加固施工时务必要做好防火措施。一般采用30—50mm保温岩棉将焊接处四周封闭,同时地面配专人监督防护。






     公司成立至今在加固设计上始终秉持专业的技术和服务、创新、务实、为基础,解决了一项又一项的加固设计技术难题,多年来本公司已完成荷载评估、厂房加固设计、光伏板安装设计工程上千项,在不影响厂房使用的同时还能更完善的解决新旧厂房加固和光伏板安装设计,更是受到了社会各界的一致好评!


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