钢结构厂房屋盖安置光伏发电站的加固设计.docx
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1、钢结构厂房屋盖安置光伏发电站的加固设计*摘要:对既有钢结构厂房加固后在其屋顶安装光伏发电站,具有非常现实的意义。通过对既有厂房基础补充树根桩、加大承台截面、柱外包型钢、钢梁增加预应力钢索加固,有效地提高既有厂房的承载力,使屋顶光伏发电站顺利实施。加固技术的综合应用为同类工程提供参考。关键词:钢结构;厂房;加固;设计;光伏发电站太阳能光伏发电因其具有清洁、安全、便利、高效、可再生、可持续发展等优点,现已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。太阳能电池组件(光伏电板)作为发电系统的重要构件,需要安置到最利于接收阳光的位置,而工业厂房的屋顶因为面积大并且较为平坦,是理想的安置场所1。以江苏常熟9
2、.8MWP屋顶光伏发电项目的建设为例,介绍钢结构厂房加固后安装屋顶光伏发电站的相关设计研究工作。1工程背景本项目需要安置光伏发电站的既有厂房有两幢,为2006年建设并投入使用的电缆生产车间和阻燃电缆车间,目前两个车间处于满额工作状态,因此业主要求建筑结构加固期间,尽可能减少对生产的影响。两个车间的建筑结构基本情况如下:27()48()图1电缆生产车间平面布置1)电缆生产车间如图1所示,建筑面积为35833m2,4连跨,每跨33m,柱距9m,檐口结构高度为9mo屋面为实腹式工字形变截面Q345B钢梁,梁截面宽为250mm,高为6501250mm,翼缘板厚10mm,腹板厚8mm。C30混凝土柱截面
3、450mmX600mm;基础为静压预应力方桩,截面尺寸为250mmX250mm,有效桩长为817m,中柱为3桩台基础,边柱为5桩台基础。单桩承载力Ra为210kNo2)阻燃电缆车间建筑面积为24084m2,3连跨,每跨26叱局部6连跨(3跨26In和3跨22m),柱距9m,檐口高度为9.8mo屋面为Q345B实腹式工字形变截面钢梁,材料梁截面宽为220mm和250mm两种,截面高550950nun,翼缘板厚10mm,腹板厚6mm。混凝土柱、桩基均与电缆生产车间相同。限于篇幅,以下仅以电缆生产车间为例。2确定荷载和结构验算2. 1恒载的确定原设计屋面考虑恒载标准值为O.20kNm2o屋面拟增设的
4、光伏电板规格为1640mm990mm40mm,自重为0.125kNm2,考虑安装支架、楝条、连接件等构件重量,屋面增加恒载标准值达到0.35kNrn2o因此,光伏发电站安置到屋顶后,屋面恒载标准值可取0.55kNm2o1. 2活荷载的确定依据GB50009-2001建筑结构荷载规范,按不上人屋面活荷载标准值考虑0.5kNm2o依据业主设计任务书,不作增减,考虑活荷载标准值为0.5kNm2o要求施工单位进行屋面加固和布置光电板时,施工材料和设备不能集中堆放,并进行施工荷载的校核,其标准值不能超过05kNm2o若出现活荷载超限情况应采取临时加固措施,确保施工安全和结构安全。2. 3建模验算采用PK
5、PM结构设计软件进行既有建筑建模分析,考虑光伏设备增加的荷载和施工荷载。经过验算,获得最不利工况下既有结构承载力情况:桩基承载力不满足,桩平均竖向力最大相差27.现;局部承台配筋不满足,配筋率相差7.6%;中柱承载力满足,边柱承载力不满足,最大相差116.3%;钢梁承载力不满足,最大相差55%。3加固方案设计3. 1桩基与承台的加固依据PKPM验算结果,边柱的桩基承载力不足部位,如图2所示,进行对称补树根桩处理,树根桩直径350mm,桩长15m,配筋6根直径为12mm钢筋,单桩极限承载力标准值为350kN,桩身混凝土强度等级为C20o对既有桩承台进行植筋,并将四周混凝土保护层凿去,露出既有钢筋
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