安顺市屋面分布式光伏荷载检测鉴定报告

# 屋面分布式光伏荷载检测 ## 一、检测的重要性 1. **安全保障方面**   - 屋面分布式光伏系统的安装会增加屋面的荷载。如果屋面无法承受新增的光伏荷载，可能会导致屋面结构变形、开裂甚至坍塌，对建筑物内的人员和财产安全构成严重威胁。   - 特别是对于一些既有建筑屋面，其设计时可能未考虑光伏系统的安装，因此准确评估屋面能否承受光伏荷载至关重要。 2. **光伏系统正常运行方面**   - 合适的屋面荷载承载能力是光伏系统长期稳定运行的基础。如果荷载问题导致屋面结构损坏，光伏组件的安装角度和位置可能发生变化，影响光伏发电效率，还可能造成光伏组件的损坏。 3. **符合规范和保险要求方面**   - 许多建筑和光伏安装相关的规范要求对屋面荷载进行检测，以确保安装符合安全和质量标准。同时，对于购买了相关财产保险的建筑，保险公司也可能要求提供屋面荷载检测报告，以评估风险。 ## 二、检测依据 1. **建筑设计文件与光伏系统设计文件**   - 建筑屋面的原始设计图纸，包括建筑结构施工图、屋面施工图等。这些图纸可以提供屋面的结构形式（如混凝土屋面、轻钢屋面等）、构件尺寸、材料强度（如混凝土等级、钢材型号等）、屋面坡度等关键信息。   - 分布式光伏系统的设计图纸，包括光伏组件的型号、尺寸、重量、布置方式，支架的类型、尺寸、间距，以及连接方式等内容。这些信息是计算光伏荷载的基础。 2. **相关标准与规范**   - 《建筑结构荷载规范》（GB 50009 - 2012）：规定了各类荷载（包括荷载、可变荷载等）的取值方法和组合原则，用于计算屋面在安装光伏系统后的总荷载。   - 《光伏发电站设计规范》（GB 50797 - 2012）：其中包含了对光伏系统在建筑屋面上安装的相关要求，如荷载计算、结构安全等方面的内容。   - 《建筑抗震设计规范》（GB 50011 - 2010）（2016年版）：如果考虑地震作用，此规范用于评估屋面在地震工况下承受光伏荷载的能力。 ## 三、检测准备 1. **资料收集与整理**   - 收集建筑物和屋面的基本信息，如建筑年代、建筑面积、层数、屋面面积、屋面结构类型等。   - 整理建筑设计文件和光伏系统设计文件，标记出重点关注的信息，如屋面薄弱环节（如变形缝、檐口等部位）、光伏组件和支架的重要参数等。核对资料的完整性和准确性。 2. **检测设备与工具准备**   - **结构检测设备**：全站仪用于测量屋面的整体变形，如倾斜度、位移等；钢尺用于测量构件尺寸；水准仪用于检测屋面标高差和基础沉降；超声波检测仪（如果屋面结构是混凝土结构，用于检测内部缺陷）；裂缝观测仪用于测量屋面结构裂缝宽度和长度。   - **材料检测设备（如有需要）**：钢材硬度计、便携式光谱分析仪（用于检测钢结构屋面的钢材性能）；回弹仪（用于检测混凝土屋面的强度）。   - **其他工具**：小锤用于检查屋面构件空鼓情况；靠尺用于检查屋面平整度；风速仪用于现场测量风速（考虑风荷载对光伏系统的影响）；强光手电筒用于检查暗处的结构情况；摄像机或相机用于记录检测情况。 ## 四、检测内容与方法 ### （一）屋面现状调查 1. **外观检查**   - 在屋面不同位置进行观察，查看屋面整体是否有明显的变形、倾斜、积水等情况。检查屋面防水层、保温层（如果有）是否有破损、开裂、起鼓等现象。   - 观察屋面与建筑物主体结构的连接部位是否有松动、开裂迹象，检查屋面的女儿墙、天沟、落水口等部位是否完好。 2. **屋面结构检查**   - 确定屋面的结构类型，如混凝土屋面、钢结构屋面、木结构屋面等。对于混凝土屋面，检查混凝土构件（如屋面板、梁等）是否有裂缝、蜂窝、麻面等质量问题；对于钢结构屋面，检查钢构件是否有锈蚀、变形、焊缝开裂等情况；对于木结构屋面，检查木材是否有腐朽、虫蛀、变形等现象。 ### （二）光伏系统调查 1. **光伏组件调查**   - 记录光伏组件的类型（如单晶硅、多晶硅、薄膜等）、尺寸（长、宽、厚）、重量（包括组件本身重量和可能的积雪、积灰重量）、数量和布置方式（阵列形式、间距等）。   - 检查光伏组件的安装质量，查看组件是否安装牢固，连接部位是否有松动、密封胶是否完好等情况。 2. **支架系统调查**   - 记录支架的类型（如固定支架、跟踪支架等）、材质（如铝合金、钢材等）、尺寸（截面尺寸、长度等）、间距和连接方式（焊接、螺栓连接等）。   - 检查支架与屋面的连接是否牢固，连接部位是否有锈蚀、松动等情况。对于通过螺栓连接的部位，检查螺栓的紧固扭矩是否符合要求。 ### （三）荷载计算 1. **光伏系统荷载计算**   - **荷载计算**：计算光伏组件的自重，根据组件的尺寸、数量和单位重量计算。同时，计算支架系统的自重，包括支架、连接件等的重量。考虑可能的附加恒载，如电缆重量、保温材料（如果有）等。   - **可变荷载计算**：主要考虑风荷载和雪荷载。根据当地的基本风压、光伏系统的体型系数（考虑组件和支架的形状、布置等因素）计算风荷载。对于雪荷载，根据当地基本雪压和光伏组件的积雪分布系数计算。在有地震设防要求的地区，还需要考虑地震作用下的等效荷载。 2. **屋面原有荷载调查与计算**   - 查阅建筑设计文件，获取屋面结构自重（包括屋面板、保温层、防水层等的重量）。考虑屋面的使用功能，计算可能的活荷载（如人员检修荷载等）。 ### （四）屋面承载能力评估 1. **结构力学模型建立**   - 根据屋面的结构类型和实际构造，建立结构力学模型。对于简单的屋面结构（如单向板屋面），可以采用简化的力学模型；对于复杂的屋面结构（如空间网架屋面），可以使用有限元分析软件（如SAP2000、3D3S等）建立模型。   - 在模型中输入屋面结构的材料性能参数（如混凝土的弹性模量、钢材的屈服强度等）和几何尺寸，以及光伏系统的荷载和屋面原有荷载。 2. **内力分析与承载能力计算**   - 进行结构内力分析，计算屋面结构构件（如屋面板、梁、檩条等）在各种荷载组合下的弯矩、剪力、轴力等内力。   - 根据屋面结构构件的材料和截面特性，计算其承载能力（如抗弯承载能力、抗剪承载能力等）。将计算得到的内力与承载能力进行比较，判断屋面结构是否满足承载能力极限状态要求。 3. **变形计算与评估**   - 计算屋面结构在光伏荷载作用下的变形，如挠度、倾斜度等。将计算得到的变形值与相关标准规范规定的允许变形值进行比较，评估屋面是否满足正常使用极限状态要求。 ## 五、检测结果 1. **屋面现状调查结果**   - **外观检查**：屋面整体外观基本正常，未发现明显的倾斜和变形。屋面防水层有局部小面积破损，主要集中在落水口附近。屋面与建筑物主体结构连接牢固，女儿墙、天沟和落水口等部位基本完好，有少量积水现象，主要是排水口局部堵塞导致。   - **屋面结构检查**：屋面为混凝土结构，部分屋面板有少量发丝裂缝，宽度在0.1 - 0.2mm之间，长度不超过1m。混凝土构件未发现蜂窝、麻面等严重质量问题。 2. **光伏系统调查结果**   - **光伏组件调查**：光伏组件为单晶硅组件，尺寸为1640mm×992mm×40mm，单个组件重量约20kg，共计100块，呈5行×20列阵列布置，间距为20mm。组件安装牢固，连接部位密封胶完好，无松动现象。   - **支架系统调查**：支架为铝合金固定支架，材质为6063 - T5铝合金，截面尺寸为40mm×40mm，长度根据屋面尺寸确定，间距为1m。支架与屋面通过化学锚栓连接，连接牢固，检查部分螺栓的紧固扭矩符合要求，未发现锈蚀和松动情况。 3. **荷载计算结果**   - **光伏系统荷载计算**：     - **荷载**：光伏组件自重总计2000kg，支架系统自重约500kg，附加恒载（电缆等）约100kg，荷载总计2600kg。     - **可变荷载**：当地基本风压为0.4kN/m²，经计算风荷载为0.6kN/m²（考虑组件和支架的体型系数）。基本雪压为0.3kN/m²，光伏组件积雪分布系数取0.8，雪荷载为0.24kN/m²。在地震设防烈度为7度的情况下，地震作用下的等效荷载根据计算方法得到为0.1kN/m²。   - **屋面原有荷载调查与计算**：屋面结构自重根据设计文件计算为5000kg，考虑人员检修等活荷载为0.5kN/m²（屋面面积为100m²），活荷载总计500kg。 4. **屋面承载能力评估结果**   - 通过建立有限元模型进行结构内力分析，屋面结构构件在各种荷载组合下的大内力小于其承载能力设计值。例如，屋面板的大弯矩为10kN·m，其抗弯承载能力为12kN·m。   - 计算屋面结构的变形，屋面板的大挠度为L/800（L为屋面板跨度），小于允许变形值L/400，满足正常使用极限状态要求。 ## 六、结论与建议 ### （一）结论 1. 综合本次检测结果，屋面在安装现有分布式光伏系统后的承载能力满足要求，屋面和光伏系统的安全性能够得到保证。 2. 虽然屋面存在一些局部问题，如防水层小面积破损和屋面板少量发丝裂缝，但这些问题对屋面整体承载光伏荷载的能力影响较小。 ### （二）建议 1. **屋面维护方面**   - 对屋面防水层的破损处进行修补，清理排水口，防止积水情况恶化。   - 对屋面板的发丝裂缝进行封闭处理，定期观察裂缝的发展情况。 2. **光伏系统维护方面**   - 定期检查光伏组件的安装情况，确保连接牢固，密封良好。   - 检查支架系统的连接部位，特别是螺栓的紧固情况，如有松动及时紧固。 3. **定期检测方面**   - 建立定期的屋面和光伏系统联合检测制度，如每年进行一次常规检查，每3 - 5年进行一次详细的荷载检测。   - 在屋面进行其他改造或增加荷载的情况下，重新进行荷载检测，确保屋面的安全性。