光伏结构系统的设计要点

来源:结构工程师    发布时间:2013-04-05    结构工程师辅导视频    评论

  2.3分离式光伏结构系统应考虑突出屋面小结构的地震力放大作用。必要时可将其作为独立的质点,连同主体结构一起进行地震反应分析。

  屋面上的分离式光伏系统结构具有一定的质量和刚度,相当于一个小楼层,但是其质量和刚度又远小于主体结构的质量和刚度。放在屋面上的地震反应要比放在地面上要强烈得多,称之为鞭梢效应。放在屋面上,地震力比放在地面上放大可达3~5倍,取决于它与主体结构的质量比和刚度比(图5、图6)。

图5 光伏结构系统在屋面上地震力放大

图6 光伏结构系统作为第n个质量参加整体地震反应分析,求出地震力.地震反应计算可按国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50009的规定进行。

  2.4合一式光伏结构面板和支承结构的地震力计算与一般玻璃幕墙相同,可按照行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003 的规定进行。

  2.5分离式光伏结构的支架暴露于室外,应考虑温度作用的影响。必要时可进行钢支架的温度应力计算(图7、图8)。


图7 高雄世界运动会主会场分离式光伏系统

图8 分离式光伏墙的露天钢支架曲线形室外支架

  2.6光伏结构系统的荷载组合可按照行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003 的规定进行。

  光伏采光顶和斜墙的重力荷载会产生平面外方向的作用分力,它与风荷载和地震力的作用相叠加,计算时应注意。

  重力荷载起控制作用的组合,重力荷载的分项系数应取为1.35。

  风荷载起主要作用的组合,地震作用的组合值系数应取为0.5。

三、面板设计

  3.1面板的玻璃应能承受施加于面板的荷载、地震作用和温度作用。其厚度除应由计算确定外,尚应满足最小厚度的要求。

  3.2分离式面板夹胶玻璃中的单片玻璃,厚度不应小于4mm。

  3.3用作采光顶和幕墙的合一式面板,夹胶玻璃中的单片玻璃厚度不应小于5mm;幕墙中空玻璃的内侧采用单片玻璃时,厚度不应小于6mm。

  3.4有光伏电池的夹胶玻璃,外片宜采用超白玻璃。夹胶玻璃的内外片,厚度相差不宜大于3mm。

  3.5无中空层的单片夹胶玻璃,不宜采用Low-E镀膜;有中空层的夹胶中空玻璃,Low-E镀膜应朝中空层。

  3.6合一式面板应采用PVB夹胶膜;分离式面板可采用PVB夹胶膜,也可采用EVA夹胶膜。非晶硅电池的夹胶玻璃宜采用PVB夹胶膜.

  3.7采光顶采用中空玻璃时,室内侧也应采用夹胶玻璃;斜玻璃幕墙采用中空玻璃时,朝地面一侧宜采用夹胶玻璃(图9、图10)。

图9 光伏采光顶室内侧采用夹胶玻璃

图10 斜墙可采用单块夹胶光伏玻璃(1);如用中空玻璃,室内侧也应采用夹胶玻璃

  3.8夹胶玻璃宜采用半钢化玻璃或浮法玻璃,可采用钢化玻璃。点支承面板应采用钢化玻璃。

  钢化玻璃有1%~3%的自爆率,即使经过二次热处理也还有0.1%~0.3%的自爆率。而半钢化玻璃和浮法玻璃不会自爆,夹胶后成为安全玻璃。所以如果承载力足够,完全不必采用钢化夹胶玻璃,以免使用后更换玻璃的困难。

  点支承玻璃开孔处局部应力很大,只有强度高的钢化玻璃才能满足承载力的要求。

  3.9 面板的结构计算应按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003的规定进行。规范中已列出了边支承玻璃板和点支承玻璃板的计算公式和计算用表,可直接采用。

  3.10 由荷载及作用标准值产生的面板挠度,边支承面板不宜大于短边的1/60;点支承面板不宜大于沿较大边长支承点间距的1/60。

    四、支承结构设计

  4.1支承结构设计应遵照《钢结构设计规范》GB 50017-2003 和《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007 的规定进行。

  4.2分离式面板的钢支架构件的截面厚度不应小于3.0mm,其钢种、牌号和质量等级应符合现行国家标准和行业标准的规定。钢材之间进行焊接时,应符合现行国家标准和行业标准的规定。

  4.3分离式面板的钢支架应采取有效的防腐措施。当采用热浸锌防腐处理时,锌膜厚度不宜小于80微米。采用氟碳喷涂时涂膜厚度不宜小于40微米。采用防锈漆或其他防腐涂料时应遵照相应的技术规定。

腐蚀严重地区的钢支架,必要时可预留截面的腐蚀厚度。另外,圆管、方管等闭口钢型材,其内侧表面难以进行防腐处理,也可以留出腐蚀厚度。在通常条件下,钢材截面的腐蚀速度大概不超过每年0.02mm。这样一来,钢型材截面厚度额外增加1.0mm,就可留出单面腐蚀50年或双面腐蚀25年的余量。

  4.4在风荷载标准值作用下,分离式面板支架的顶点水平位移不宜大于其高度的1/150。

  4.5合一式面板的支承结构设计,应按《玻璃幕墙工程技术规范》 JGJ 102-2003 的规定进行。

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