光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有哪些設(shè)計(jì)要點(diǎn)？
一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則
1.1光伏面板的結(jié)構(gòu)可按下列方式分為兩類：
（1）分離式光伏面板： 只具有發(fā)電功能，不作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面板；建筑需要圍護(hù)功能時(shí)須另設(shè)密封的采光頂或幕墻。這種面板要設(shè)單獨(dú)的支架，支架連接在主體結(jié)構(gòu)上。因此這種光伏建筑是一體化設(shè)計(jì)，兩層皮。
（2）合一式光伏面板：既具有發(fā)電功能，同時(shí)又是采光頂或幕墻的面板。又稱為建材式光伏面板。由于發(fā)電和建筑功能合一，因此建筑外皮只需一套面板，一套支承。這種光伏建筑是一體化設(shè)計(jì)，一層皮。
合一式光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與普通玻璃幕墻和采光頂大體相同，可以套用玻璃幕墻和采光頂?shù)脑O(shè)計(jì)方法；分離式光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在普通玻璃幕墻和采光頂?shù)耐鈧?cè)另外附加了一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)，工作性質(zhì)又不同于一般的幕墻和采光頂，必須進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。
1.2光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)具有規(guī)定的承載能力、剛度、穩(wěn)定性和變形能力。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)小于25年。預(yù)埋件屬于難以更換的部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限宜按50年考慮。大跨度支承鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)相同。
1.3光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：在正常使用狀態(tài)下應(yīng)具有良好的工作性能。抗震設(shè)計(jì)的光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在多遇地震作用下應(yīng)能正常使用；在設(shè)防烈度地震作用下經(jīng)修理后應(yīng)仍可使用；在罕遇地震作用下支承骨架不應(yīng)倒塌或墜落。
1.4非抗震設(shè)計(jì)的光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，應(yīng)計(jì)算重力荷載和風(fēng)荷載的效應(yīng)，必要時(shí)可計(jì)入溫度作用的效應(yīng)。
抗震設(shè)計(jì)的光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，應(yīng)計(jì)算重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用的效應(yīng)，必要時(shí)可計(jì)入溫度作用的效應(yīng)。
1.5光伏結(jié)構(gòu)可按彈性方法分別計(jì)算施工階段和正常使用階段的作用效應(yīng)，并進(jìn)行作用效應(yīng)的組合。
1.6光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的構(gòu)件和連接應(yīng)按各效應(yīng)組合中最不利組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.7光伏結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接的承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于荷載和作用效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。按荷載與作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的撓度值不宜超過撓度的允許值。
二、荷載和作用
2.1光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)分別不同情況，考慮下列重力荷載：
（1）面板和支承結(jié)構(gòu)自重
（2）檢修荷載
（3）雪荷載
2.2光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的風(fēng)荷載，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》gb 50009 2006版本采用。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別考慮：
（1）分離式光伏面板的風(fēng)荷載應(yīng)計(jì)入迎風(fēng)面風(fēng)荷載和背風(fēng)面風(fēng)荷載；
（2）支架的風(fēng)荷載應(yīng)計(jì)入面板傳來的風(fēng)荷載和支架直接承受的風(fēng)荷載；
（3）合一式面板系統(tǒng)應(yīng)分別采光頂和幕墻的風(fēng)荷載，按相應(yīng)規(guī)范采用
2.3分離式光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)考慮突出屋面小結(jié)構(gòu)的地震力放大作用。必要時(shí)可將其作為獨(dú)立的質(zhì)點(diǎn)，連同主體結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行地震反應(yīng)分析。
屋面上的分離式光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有一定的質(zhì)量和剛度，相當(dāng)于一個(gè)小樓層，但是其質(zhì)量和剛度又遠(yuǎn)小于主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度。放在屋面上的地震反應(yīng)要比放在地面上要強(qiáng)烈得多，稱之為鞭梢效應(yīng)。放在屋面上，地震力比放在地面上放大可達(dá)3~5倍，取決于它與主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比和剛度比
2.4合一式光伏結(jié)構(gòu)面板和支承結(jié)構(gòu)的地震力計(jì)算與一般玻璃幕墻相同，可按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》jgj 102-2003 的規(guī)定進(jìn)行。
2.5分離式光伏結(jié)構(gòu)的支架暴露于室外，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
2.6光伏結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的荷載組合可按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》jgj 102-2003 的規(guī)定進(jìn)行。
光伏采光頂和斜墻的重力荷載會(huì)產(chǎn)生平面外方向的作用分力，它與風(fēng)荷載和地震力的作用相疊加，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意。
重力荷載起控制作用的組合，重力荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取為1.35。
風(fēng)荷載起主要作用的組合，地震作用的組合值系數(shù)應(yīng)取為0.5。
三、面板設(shè)計(jì)
3.1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。
3.2分離式面板夾膠玻璃中的單片玻璃，厚度不應(yīng)小于4mm。
3.3用作采光頂和幕墻的合一式面板，夾膠玻璃中的單片玻璃厚度不應(yīng)小于5mm；幕墻中空玻璃的內(nèi)側(cè)采用單片玻璃時(shí)，厚度不應(yīng)小于6mm。
3.4有光伏電池的夾膠玻璃，外片宜采用超白玻璃。夾膠玻璃的內(nèi)外片，厚度相差不宜大于3mm。
3.5無(wú)中空層的單片夾膠玻璃，不宜采用low-e鍍膜；有中空層的夾膠中空玻璃，low-e鍍膜應(yīng)朝中空層。
3.6合一式面板應(yīng)采用pvb夾膠膜；分離式面板可采用pvb夾膠膜，也可采用eva夾膠膜。非晶硅電池的夾膠玻璃宜采用pvb夾膠膜。
3.7采光頂采用中空玻璃時(shí)，室內(nèi)側(cè)也應(yīng)采用夾膠玻璃；斜玻璃幕墻采用中空玻璃時(shí)，朝地面一側(cè)宜采用夾膠玻璃
3.8夾膠玻璃宜采用半鋼化玻璃或浮法玻璃，可采用鋼化玻璃。點(diǎn)支承面板應(yīng)采用鋼化玻璃。
鋼化玻璃有1%~3%的自爆率，即使經(jīng)過二次熱處理也還有0.1%~0.3%的自爆率。而半鋼化玻璃和浮法玻璃不會(huì)自爆，夾膠后成為安全玻璃。所以如果承載力足夠，完全不必采用鋼化夾膠玻璃，以免使用后更換玻璃的困難。
點(diǎn)支承玻璃開孔處局部應(yīng)力很大，只有強(qiáng)度高的鋼化玻璃才能滿足承載力的要求。
3.9 面板的結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》jgj 102-2003的規(guī)定進(jìn)行。規(guī)范中已列出了邊支承玻璃板和點(diǎn)支承玻璃板的計(jì)算公式和計(jì)算用表，可直接采用。
3.10 由荷載及作用標(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。
四、支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1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。
4.2分離式面板的鋼支架構(gòu)件的截面厚度不應(yīng)小于3.0mm，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。
4.3分離式面板的鋼支架應(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80微米。采用氟碳噴涂時(shí)涂膜厚度不宜小于40微米。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。另外，圓管、方管等閉口鋼型材，其內(nèi)側(cè)表面難以進(jìn)行防腐處理，也可以留出腐蝕厚度。在通常條件下，鋼材截面的腐蝕速度大概不超過每年0.02mm。這樣一來，鋼型材截面厚度額外增加1.0mm，就可留出單面腐蝕50年或雙面腐蝕25年的余量。
4.4在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，分離式面板支架的頂點(diǎn)水平位移不宜大于其高度的1/150。
4.5合一式面板的支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》 jgj 102-2003 的規(guī)定進(jìn)行