地震時(shí)，小附屬結(jié)構(gòu)的反應(yīng)加速度大于主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)加速度，而主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)加速度又大于地面加速度。突出屋面小附屬結(jié)構(gòu)的地震作用與其放在地面時(shí)的地震作用的比值，稱為地震作用放大系數(shù)，其數(shù)值取決于小附屬結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)剛度比和質(zhì)量比，剛度比越小、質(zhì)量比越大，放大系數(shù)越大。屋面光伏系統(tǒng)剛度比很小，但質(zhì)量比也很小，地震放大系數(shù)可以達(dá)到3.0。
歷次地震中，突出屋面小附屬結(jié)構(gòu)的震害是較為普遍的（圖21～圖24）。屋面光伏系統(tǒng)不僅是小附屬結(jié)構(gòu)，而且它的剛度比樓梯間、電梯間等一般的附屬結(jié)構(gòu)還要小，其鞭梢效應(yīng)更為嚴(yán)重，抗震設(shè)計(jì)時(shí)要更為重視（圖25）。
有支架的光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可按放置于地面的單質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算其地震作用，再考慮突出屋面小結(jié)構(gòu)的地震力放大作用，乘以放大系數(shù)3.0。必要時(shí)可連同主體結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行地震反應(yīng)分析（圖26），得出的小附屬結(jié)構(gòu)地震作用應(yīng)放大1.5～2倍。
由平臥的金屬梁和金屬框支承、緊靠著屋面水平放置的光伏系統(tǒng)，受地震作用影響較小，不必特別計(jì)算地震作用，只要求各連接部位能有效固定，能抵抗地震作用引起的相對(duì)滑移。
4.3 溫度作用
光伏結(jié)構(gòu)的支架位于室外，應(yīng)考慮溫度作用的影響，必要時(shí)可進(jìn)行鋼支架的溫度應(yīng)力計(jì)算。
4.4 荷載及作用效應(yīng)的組合
光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的荷載組合可按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50019 2006版本的原則進(jìn)行。
進(jìn)行構(gòu)件承載力計(jì)算時(shí)，可考慮重力荷載、重力荷載加風(fēng)荷載以及重力荷載加地震作用等組合。分項(xiàng)系數(shù)可按下列數(shù)值取用：
1）重力荷載的分項(xiàng)系數(shù)：只有重力荷載參加組合時(shí)，取1.35；其他組合取1.2；當(dāng)重力荷載的效應(yīng)對(duì)構(gòu)件有利時(shí)，取1.0；
2）風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.4；地震作用的分項(xiàng)系數(shù)取1.3。
進(jìn)行構(gòu)件撓度計(jì)算時(shí)，可考慮重力荷載或重力荷載加風(fēng)荷載的組合。分項(xiàng)系數(shù)均取為1.0。
5 面板設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)為水平放置的屋面光伏面板，實(shí)際上應(yīng)有不小于3% 的坡度，防止積水。
面板的玻璃應(yīng)能承受施加于面板的荷載、地震作用和溫度作用。其厚度除應(yīng)由計(jì)算確定外，尚應(yīng)滿足最小厚度的要求：
屋面光伏面板采用單片玻璃時(shí)，其厚度不應(yīng)小于3.5mm。
屋面光伏面板采用夾膠玻璃時(shí)，兩片單片玻璃的厚度均不應(yīng)小于3mm。
面板的結(jié)構(gòu)計(jì)算可按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 102-2003的規(guī)定進(jìn)行。
由荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的面板撓度，邊支承面板不宜大于短邊的1/60；點(diǎn)支承面板不宜大于沿較大邊長(zhǎng)支承點(diǎn)間距的1/60。并且面板的變形還應(yīng)滿足電氣性能對(duì)撓度的限制。
6 支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017-2003 和《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50429-2007 的規(guī)定進(jìn)行。
鋼支架構(gòu)件的截面厚度不應(yīng)小于2.0mm，其鋼種、牌號(hào)和質(zhì)量等級(jí)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。鋼材之間進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
鋼支架應(yīng)采取有效的防腐措施。當(dāng)采用熱浸鋅防腐處理時(shí)，鋅膜厚度不宜小于80um。采用氟碳噴涂時(shí)涂膜厚度不宜小于40um。采用防銹漆或其他防腐涂料時(shí)應(yīng)遵照相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定。
腐蝕嚴(yán)重地區(qū)的鋼支架，必要時(shí)可預(yù)留截面的腐蝕厚度。例如，原設(shè)計(jì)壁厚為4mm的鋼型材，考慮到鋼材的腐蝕速度為 0.01mm～0.02mm / 年，實(shí)際下料時(shí)選用6mm的型材，即使不加防腐，任由鋼材腐蝕，50 年后鋼材的有效壁厚還會(huì)剩下不小于 4mm，滿足設(shè)計(jì)要求。
在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，面板支架的頂點(diǎn)水平位移不宜大于其高度的1/150。
7 連接設(shè)計(jì)
鋼支架的連接采用焊接時(shí)，鋼材的材質(zhì)應(yīng)采用Q235B或Q345B。焊縫應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017進(jìn)行設(shè)計(jì)。焊接應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》 GB/T 8162和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ 81的規(guī)定（圖27～圖30）。
鋼支架的連接采用螺栓連接時(shí)，應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017進(jìn)行設(shè)計(jì)，連接處的螺栓不應(yīng)少于2個(gè)。碳素鋼螺栓應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，并應(yīng)進(jìn)行防腐處理；不銹鋼螺栓的材質(zhì)不應(yīng)低于S304XX（圖31）。
鋼支架與主體結(jié)構(gòu)的連接應(yīng)能承受光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳來(lái)的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。
鋼支架與主體鋼結(jié)構(gòu)相連接時(shí)，可采用焊接或螺栓連接，并應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范的規(guī)定。鋼支架與主體鋼結(jié)構(gòu)宜通過(guò)主體鋼結(jié)構(gòu)事先焊好的連接板進(jìn)行焊接，直接在主體鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行焊接應(yīng)取得鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工單位的同意。
鋼支架與主體混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)通過(guò)預(yù)埋件連接。預(yù)埋件應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)混凝土施工時(shí)埋入，預(yù)埋件的位置應(yīng)準(zhǔn)確。預(yù)埋件應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010 進(jìn)行設(shè)計(jì)。
鋼支架與主體混凝土結(jié)構(gòu)采用后加錨栓連接時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1.產(chǎn)品應(yīng)有出廠合格證；
2.碳素鋼錨栓應(yīng)經(jīng)過(guò)防腐處理；不銹鋼錨栓的材質(zhì)不低于S304XX；
3.應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拉拔實(shí)驗(yàn)確定承載力標(biāo)準(zhǔn)值；確定其承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，材料分項(xiàng)系數(shù)不應(yīng)小于2.15；
4.每個(gè)連接點(diǎn)錨栓不應(yīng)少于2個(gè)，錨栓直徑不應(yīng)小于8mm；
5.采用化學(xué)錨栓時(shí)，不宜在錨板上進(jìn)行連續(xù)的、受力的焊縫焊接。
8 小結(jié)
突出屋面的分離式光伏系統(tǒng)不同于合一式的光伏系統(tǒng)，屋面光伏組件不要求具有建筑功能，不需要密封。它是屋面的小附屬結(jié)構(gòu)，破壞后有承重屋面承托，并不產(chǎn)生大的安全問(wèn)題，安全性要求可以按最低標(biāo)準(zhǔn)考慮。因此屋面光伏系統(tǒng)不應(yīng)按通常的屋面或采光頂進(jìn)行設(shè)計(jì)。
按照本文的建議進(jìn)行屋面光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將顯著減少面板和支架的材料用量，顯著減低結(jié)構(gòu)造價(jià)，有利于屋面光伏系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。【完】
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