光伏屋顶结构基础知识知识学习

屋顶分布式会议名称 内部资料、请勿外传赛维LDK电力事业部培训日期主讲：主讲：提俊鹏提俊鹏1向上文档一一.屋顶的类型屋顶的类型坡坡屋屋顶顶平平屋屋顶顶曲曲面面屋屋顶顶屋面屋面承重结构承重结构顶棚顶棚屋顶的屋顶的基本类型和构造基本类型和构造2平屋顶平屋顶挑檐平屋顶挑檐平屋顶女儿墙平屋顶女儿墙平屋顶女儿墙带挑檐屋顶女儿墙带挑檐屋顶盝顶盝顶1.1 1.1 平屋顶平屋顶3卷材防水（正置式保温）卷材防水（正置式保温）基本构造基本构造结构层结构层保温层保温层找平层找平层防水层防水层保护层保护层顶棚层顶棚层正置式保温构造举例正置式保温构造举例铝箔保护层铝箔保护层SBS卷材防水层卷材防水层冷底子油结合层冷底子油结合层水泥砂浆找平层水泥砂浆找平层膨胀蛭石保温层兼找坡层膨胀蛭石保温层兼找坡层沥青卷材隔汽层沥青卷材隔汽层水泥砂浆找平层水泥砂浆找平层钢筋混凝土屋面板结构层钢筋混凝土屋面板结构层冷底子油结合层冷底子油结合层平屋顶的构成平屋顶的构成4顶棚层顶棚层结构层结构层找平层找平层结合层结合层保温层保温层防水层防水层保护层保护层卷材防水（倒置式保温）卷材防水（倒置式保温）基本构造基本构造倒置式保温构造举例倒置式保温构造举例砾石或混凝土板保护层砾石或混凝土板保护层水泥聚苯板保温层水泥聚苯板保温层SBS卷材防水层卷材防水层冷底子油结合层冷底子油结合层水泥砂浆找平层水泥砂浆找平层钢筋混凝土屋面板结构层钢筋混凝土屋面板结构层5结构层结构层顶棚层顶棚层防水层防水层找平层找平层刚性防水基本构造刚性防水基本构造隔离层隔离层刚性防水构造举例刚性防水构造举例配筋细石混凝土防水层配筋细石混凝土防水层低强度水泥砂浆隔离层低强度水泥砂浆隔离层水泥砂浆找平层水泥砂浆找平层钢筋混凝土屋面板钢筋混凝土屋面板6 为防止夏季南方炎热地区太阳的辐射使屋为防止夏季南方炎热地区太阳的辐射使屋顶温度剧烈升高，影响室内的生活和工作，需要设顶温度剧烈升高，影响室内的生活和工作，需要设置隔热层。具体做法有：置隔热层。具体做法有：通风隔热通风隔热反射隔热反射隔热植被隔热植被隔热蓄水隔热蓄水隔热7坡屋顶坡屋顶单坡单坡双坡双坡攒尖攒尖四坡四坡1.2 1.2 坡屋顶坡屋顶8坡屋顶的分层构造坡屋顶的分层构造顶棚顶棚保温层保温层承重结构承重结构屋面屋面承重结构承重结构横墙承重横墙承重屋架承重屋架承重钢筋混凝土屋面板承重钢筋混凝土屋面板承重屋面屋面覆盖材料覆盖材料基层基层9屋面屋面类型及构造类型及构造（一）块瓦屋面（一）块瓦屋面 1、木结构层块瓦屋面、木结构层块瓦屋面檩条檩条木望板木望板干铺卷材干铺卷材顺水条顺水条挂瓦条挂瓦条块瓦块瓦10找平层找平层结构层结构层防水层防水层找平层找平层顺水条顺水条挂瓦条挂瓦条 2 2、钢筋混凝土结构层块瓦屋面、钢筋混凝土结构层块瓦屋面11块瓦的固定方式块瓦的固定方式水泥砂浆卧瓦水泥砂浆卧瓦木挂瓦条挂瓦木挂瓦条挂瓦钢挂瓦条挂瓦钢挂瓦条挂瓦块瓦块瓦水泥砂浆水泥砂浆块瓦块瓦木挂瓦条木挂瓦条块瓦块瓦钢挂瓦条钢挂瓦条12（二）油毡瓦屋面（二）油毡瓦屋面 构造与块瓦屋面构造基本类似，不同点主构造与块瓦屋面构造基本类似，不同点主要在于屋面覆盖材料。要在于屋面覆盖材料。（三）块瓦形钢板材瓦屋面（三）块瓦形钢板材瓦屋面钢筋混凝土钢筋混凝土屋面板屋面板挂瓦条挂瓦条钢板瓦钢板瓦13曲面屋顶曲面屋顶单曲面单曲面多曲面多曲面1.3 1.3 曲面屋顶曲面屋顶14一、曲面屋顶的特点及适用一、曲面屋顶的特点及适用 曲面屋顶结构形式独特，内力分布均匀合理，曲面屋顶结构形式独特，内力分布均匀合理，能充分发挥材料的力学性能，节约用材，建筑造型美能充分发挥材料的力学性能，节约用材，建筑造型美观、新颖，但结构计算及屋顶构造施工复杂。一般多观、新颖，但结构计算及屋顶构造施工复杂。一般多用于大跨度、大空间和造型有特殊要求的建筑。用于大跨度、大空间和造型有特殊要求的建筑。二、曲面屋顶的结构形式二、曲面屋顶的结构形式空间网架空间网架折板结构折板结构壳体壳体悬索结构悬索结构索膜结构索膜结构151.4 1.4 钢结构厂房钢结构厂房 厂房结构的组成厂房结构的组成 厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁（或桁厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁（或桁架）、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系，如架）、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系，如图所示。这些构件按其所起作用可分为下面几类图所示。这些构件按其所起作用可分为下面几类：横向框架横向框架 屋盖结构屋盖结构 支撑体系（屋盖部分支撑和柱间支撑支撑体系（屋盖部分支撑和柱间支撑 作用：承作用：承载载 连系）连系）吊车梁和制动梁（或制动桁架）吊车梁和制动梁（或制动桁架）墙架墙架 16136435111210987121 屋架2 托架3 上弦横向支撑4 制动桁架5 横向平面框架6 吊车梁7 屋架坚向支撑8 檩条9、10 柱间支撑11 框架柱12 中间柱13 墙架梁1屋架屋架2托架托架3上弦横向支撑上弦横向支撑4制动桁架制动桁架5横向平面框架横向平面框架6吊车梁吊车梁7屋架竖向支撑屋架竖向支撑8檩条檩条9、10柱间支撑柱间支撑11框架柱框架柱12中间柱中间柱13墙架梁墙架梁厂房厂房结构示例结构示例17支撑体系支撑体系 平面屋架在屋架平面外的刚度和稳定性很差，不能承受水平荷载。因此，为使屋架结构有足够的空间刚度和稳定性，必须在屋架间设置支撑系统。厂房支撑体系可分为屋盖支撑和柱间支撑两部分：18屋屋盖结构盖结构 屋盖结构体系屋盖结构体系 无檩屋盖无檩屋盖:无檩屋盖一般用于预应力混凝土大型无檩屋盖一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋架或天屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋架或天窗架上。窗架上。形式与布置形式与布置:见下图见下图 组成组成：屋架、天窗架、支撑（水平支撑、垂直支撑）、：屋架、天窗架、支撑（水平支撑、垂直支撑）、大型屋面板大型屋面板 传力路线传力路线：屋面荷载：屋面荷载 大型屋面板大型屋面板 屋架屋架（或天窗架）（或天窗架）特点特点：屋盖刚度大、整体性好、施工方便：屋盖刚度大、整体性好、施工方便，但自重大、但自重大、抗震性能差。可用于屋架坡度较小的屋盖。抗震性能差。可用于屋架坡度较小的屋盖。1920 有檩屋盖有檩屋盖形式和布置：形式和布置：见下见下图。图。组成：组成：轻质屋面板、檩条、拉条、支撑、屋轻质屋面板、檩条、拉条、支撑、屋架架传力路线：传力路线：屋面荷载屋面荷载 屋面板屋面板 檩条檩条 屋架屋架特点：特点：屋面材料轻，整体性、刚度差些，有屋面材料轻，整体性、刚度差些，有拉条（甚至斜拉条、撑杆等）、构造较复杂。拉条（甚至斜拉条、撑杆等）、构造较复杂。可用于屋架坡度较大的屋盖。可用于屋架坡度较大的屋盖。拉条的作用拉条的作用:减小檩条的侧向变形和扭转，一般减小檩条的侧向变形和扭转，一般设在檩条腹杆受压区域。设在檩条腹杆受压区域。2122屋架屋架外形常用的有三角形、梯形、平行弦和外形常用的有三角形、梯形、平行弦和人字形等。人字形等。1三角形三角形屋架屋架类型：类型：芬克式芬克式：特点：特点：长腹杆受拉，短腹杆受压，长腹杆受拉，短腹杆受压，受力合理，应受力合理，应用广泛。用广泛。屋架外形屋架外形人字式：人字式：特点：特点：杆件数量少，节点数量少，受压杆较长，但杆件数量少，节点数量少，受压杆较长，但抗震性能抗震性能优于优于芬芬克式屋架克式屋架，适用于跨度小于，适用于跨度小于18m的屋架。的屋架。23腹杆和节点数量较多，长腹杆受拉，但夹角小，适用于腹杆和节点数量较多，长腹杆受拉，但夹角小，适用于下弦设置天棚下弦设置天棚的屋架。的屋架。三角形三角形屋架适用范围：屋架适用范围：跨度小，坡度大、采用轻型跨度小，坡度大、采用轻型屋面材料的有檩体系。屋面材料的有檩体系。2.梯形梯形屋架屋架类型类型人字式人字式:按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或在上按支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或在上弦又可分为弦又可分为下承式下承式和和上承式上承式两种。两种。24 特点：腹杆总长度短，节点少特点：腹杆总长度短，节点少。再再分式分式特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。特点：可避免节间直接受荷（非节点荷载）。单斜杆式单斜杆式 特点特点：多数腹杆受压，杆件数量多，总长大，应用少：多数腹杆受压，杆件数量多，总长大，应用少。梯形屋架的适用范围梯形屋架的适用范围:适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。适用于屋面坡度平缓且跨度较大时的无檩屋盖结构。253.人字形桁架人字形桁架上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情况。上、下弦可以具有不同坡度或下弦有一部分水平段，以改善屋架受力情况。上、下弦可为平行，坡度为上、下弦可为平行，坡度为1/201/10，节点构造较为统一；，节点构造较为统一；跨跨中中高度一般为高度一般为2.02.5m，跨度大于，跨度大于36m时可取时可取较大高度但不宜超过较大高度但不宜超过3m；端部高度一般为跨度的；端部高度一般为跨度的1/181/12。4.平行弦平行弦屋架屋架 上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造。屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均匀均匀。一般用于托架和支撑体系一般用于托架和支撑体系26托架、天窗架形式 支承中间屋架的桁架称为托架，托架一般采用平行弦桁架，其腹杆采带去杆的人字形体系。直接支承于钢筋混凝土柱上的托架常用下承式；支于钢柱上的托架常用上承式。托架高度应根据所支承的屋架端部高度、刚度要求、经济要求以及有利于节点构造的原则来决定。为了采光和通风的要求，厂房中常设置天窗。天窗的形式可分为纵向开窗、横向开窗和井式天窗等。一般采用纵向天窗。27屋架屋架的内力分析的内力分析 屋架上的荷载包括恒载、活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载及悬挂荷载等。（1）基本假定：通常将荷载集中到节点上，并假定屋架各杆均为理想直杆，各杆轴线在同一平面内且汇交于节点中心，各节点均为理想铰接，忽略实际节点产生的次应力。（2）节间荷载引起的局部弯矩：节间荷载作用的屋架，除把节间荷载分配到相邻节点外，还应计算节间荷载引起的局部弯矩。28（3）内力计算与荷载组合 全跨恒载+全跨活载：即全跨永久荷载+全跨屋面活载或雪荷载（取较大值）+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。全跨恒载+半跨活载：即全跨永久荷载+半跨屋面活载（或半跨雪荷载）+半跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装时可能的半跨荷载：即屋架、支撑和天窗自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。对轻质屋面材料的屋架，一般应考虑负风压的影响。轻屋面的厂房，当吊车起重量（Q300kN）应考虑按框架分析求得的柱顶水平力是否会使下弦内力增加或引起下弦内力变号。29屋顶建材型遮阳罩型百叶窗型墙壁设置型墙壁建材型窗建材型采光窗型屋顶屋顶墙壁墙壁窗窗其它其它屋顶倾斜角度设置型屋顶平铺设置型二二.常见的光伏与建筑结合的形式常见的光伏与建筑结合的形式30屋顶平铺设置型31屋顶倾斜角度设置型32屋顶建材型33墙壁设置型34窗建材型35采光窗型36遮阳罩型37三、选址需考虑的条件三、选址需考虑的条件3839谢谢谢谢!课程结束语课程结束语40