如何評估戶用屋頂光伏系統建筑結構安全性—國家建筑工程質量監督檢驗中心譚海亮
2018年4月20日,中國戶用光伏研討會落地山東濟南,將就戶用系統的質量問題從結構電氣安全、設計、選型、施工安裝、金融保險等多個角度進行磋商探討。國家建筑工程質量監督檢驗中心高級工程師、編制組專家譚海亮現場作題為《戶用屋頂光伏系統建筑結構安全性評估標準化》的演講。
以下為發言實錄:
國家建筑工程質量監督檢驗中心高級工程師、編制組專家譚海亮:
大家好,我是國家建筑工程質量監督檢驗中心,專門從事工程質量檢測,安全性評定,原因分析。對于光伏,我算是一個外行,我們是專門做建筑結構的。跟光伏接觸,跟中國質量認證中心申請了一個認證標準,戶用屋頂光伏系統認證標準,我們參與的其中一部分,對光伏一知半解。
我的報告內容分為四個部分,一部分是現有光伏類規范對建筑結構的設計要求。第二部分是屋頂光伏系統主要安裝方式。第三部分是建筑結構可能存在的安全風險。第四部分是安全性評估時需要考慮的問題。
第一部分是光伏類規范,第一個是50797,國標,適用于100千瓦才適用,既有建筑物上增設光伏發電系統,必須進行建筑物結構的安全復核。參照的標準50144和50292。
而且對抗震設防地區進行抗震鑒定,不滿足的還要進行加固。2008年汶川地震,到2017年,抗震設計規范又調了一次,好多原先不在抗震設防地區,都調整成6度。10.4.4條規定,進行承載力極限狀態和正常使用極限狀態的要求,承載力,我們通常說的強度這方面,正常使用,我們使用過程中,變形裂縫達到一定要求,這是對于建筑結構來說。
第二個規范,行業203,也是從總體上來說,要進行安全復核。還有一個規范是協會的418規范。
主要是國標,一個行標,一個協會標準。對于戶用系統還沒有專門的規范。
現在查閱的資料,屋頂光伏系統主要安裝方式有這么幾種,一個是混凝土平屋頂,安裝方式條形基礎、方形基礎、壓塊,還有化學連接法,主體結構用化學膠連接,還有其他的方法。金屬屋面用的比較多的是卡口式連接,螺栓連接,粘接。瓦屋面用的是墻體承載,別人屋頂不用,雖然建在屋頂上,荷載倒到墻上,墻比屋頂承重能力強。曲面屋頂,做薄膜太陽能比較多。
第三部分談一下建筑結構本身存在的安全風險,我們從一個結構系統上來說,最上面是光伏組件,通過壓塊或者是連接件連接在支架上,支架從下面傳到支架基礎上,座落在屋頂上,屋頂又傳到地基上,最終目的是發電,建筑結構只要滿足基本的要求,只要安全,性能方面沒有太高的要求。我們的目的還是發電。建筑結構安全怎么保證?可能存在好多問題,比如說這幾個截圖,第一個是暴雨產生屋面坍塌,還有本身混凝土脫落。這是一個游泳館銹蝕,工業廠房腐蝕,這是屋頂,還有房屋本身的風險,比如說地基不好,產生沉降,都會影響光伏系統。再一個安全方面,光伏系統本身壓塊也好,支架也好,材料怎么保證,如何保證來風了之后不倒,畢竟我們的光伏好像設計25年,如何保證25年內不刮大風,那是不可能的,來大風的時候保證不倒。
重點說一下第四部分,建筑結構安全性評估考慮的一些問題,第一個建筑結構具備什么樣的條件可以建造屋面光伏。首先考察房子是安全的,我們安裝光伏系統之后,對建筑結構來說也是安全的。
考慮這些就會規避責任,有時候有可能做了,有可能壓到最后一根稻草。我們做過好多房屋的倒塌,比如說哈爾濱橋梁坍塌,北京樓的坍塌,出了問題之后,什么都要查,從原材料,從施工,從設計全都要查,哪個有問題,就是你的問題。
第二建筑結構安全性評估需要考慮的問題,規范變更
,規范不斷的提高變更,老的房子設計的時候,當時設計的時候就是0.3,現在是0.5,房屋本身的安全性都無法保證,我們再在上面做光伏系統,更沒有保證。還有一個指標,混凝土強度,74規范是14,89規范是10,原先按照10設計,現在只能按8.64考慮,會打很多折。還有在設計支架的時候,我們考慮荷載工況,一塊光伏板很輕,不光有自重,還有風,還有雪荷載,施工何在,人上去施工,堆放東西,還有地震作用,還有溫度作用,溫度作用往往被忽視的,好多地方尤其是溫差大的地方,有時候溫度作用可能對變形影響很大,可能會影響組件的正常發電。
安全性復核的思路,第一個是有結構設計資料的,按照設計資料結合現場數據進行復核。無設計資料,但是可以進行現場檢測條件的,可以進行一些復核,如果沒有設計資料,現在條件又無法檢測的,可以考慮用荷載實驗的方法。
這個廠房是們式三跨結構,我們不是安裝光伏,加兩部吊車,做了安全性復核,左邊是柱子承擔的荷載,右邊是梁承擔的荷載。按照荷載取值,未安裝前一個值,安裝光伏后一個值,只是自重,沒考慮風荷和雪荷。剛架梁荷載有13%左右,肯定有一個保險系數,一般0.85—0.95左右,還有富余的程度。
建筑結構的安全性評估,光伏設計軸線布置,支架基礎布置在哪兒,荷載怎么傳遞到房子上,傳遞到樓板上、傳遞到墻上,傳遞到梁上,原先有沒有銹,有沒有裂縫,墻體有沒有粉化了。評估報告應對建筑結構是否滿足改變屋頂使用功能的安全性做出鑒定結論。有報告了,責任就不屬于你。
責任編輯:蔣桂云
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