浅谈屋顶分布式光伏钢结构加固改造

浅谈屋顶分布式光伏钢结构加固改造

孙凤鑫

齐齐哈尔龙铁建筑安装股份有限公司，黑龙江省齐齐哈尔市，161000

摘要：随着大众绿色节能意识的提高，太阳能光伏发电技术作为新能源发电技术具有绿色、无污染等众多优势，越来越多的钢结构厂房选择在屋顶安装光伏电站，以充分利用太阳能资源，降低能源消耗，实现绿色环保的发展目的。但是在东北地区由于受雪荷载影响比较明显，已建的钢结构厂房在增设光伏板后，往往需要进行加固改造，以确保厂房结构的稳定性和安全性。因此文章围绕屋顶分布式光伏钢结构加固改造探讨了具体施工中的组织管理措施和要点，以供参考。

关键词：钢结构；屋盖体系；改造加固；施工方案；施工组织

钢结构作为现阶段常用的一种结构形式，不仅造价低强度高并且施工迅速，能够适应多种情况下的工程建设需求。但是在现阶段有部分钢结构厂房在改造施工中经常会出现承载力不足节点做法错误等问题，严重影响钢结构厂房的安全。尤其对于加装分布式光伏垫板的钢结构厂房，对钢结构的承载力和安全性提出了更高要求。因此必须不断加强对钢结构厂房加固改造施工的组织管理，确保加固改造目标的实现。

1工程概况

屋顶光伏项目：拟在东厂区内7栋生产性厂房屋面安装光伏组件，厂房建筑面积10万平米，厂房为门式刚架结构。屋顶光伏项目：拟在西厂区的4个生产厂房屋面安装光伏组件，厂房面积8万平米，厂房为门式轻钢结构。拟在子公司位于沿海地区的厂区内安装屋顶分布式光伏项目，厂房面积6万平米：2个独立生产厂房进行加固，厂房为门式刚架结构。

本次改造加固目的：因屋面增设光伏板引起荷载增加而采取的加固措施。按照设计院提供的光伏板布置方案，屋面新增附加荷载为0.15KN/m2。主要加固内容：钢柱加固、钢梁加固、新增隅撑、加强隅撑。

2项目特点

第一，施工期间全部与生产交叉作业。加固作业与生产交叉作业，地面生产设备多、人员流动大。作业时需要在天车上搭设脚手架作业，为了不影响车间生产大部分时间为夜间施工，施工难度大、危险系数较大。由于无法连续作业，人员机具反复准备，窝工现象严重，浪费较多工时。第二，加固项目图纸与实际不符很常见，光伏加固项目前期图纸变化较大，需要根据现场实际进行调整和细化，厂房构件现场量尺、图纸细化，通过图纸会审、设计交底、工作联系单等方式与设计方反复沟通确认图纸节点，并以此为依据确定工程节点做法，在源头上保证工程进度。第三，工程所有施工均为高空作业。高空作业环境复杂、安全风险高，安全防护措施工作量较大。部分施工部位无法使用吊装机具，必须采用人力使用手拉葫芦垂直或卷扬机、剪刀式升降机、电动式曲臂升降车运输安装；所以必须在短时间内投入超大量的人力、物力将主体钢结构加固安装完成。第四，工程为防止施工污染，厂房结构、设备设施需重复防护。工序中打磨原钢结构漆面造成粉尘大、焊接火花飞溅大，钢构件现场多次涂刷易流坠，需对厂房结构、天车设备、地面设备及地表面需进行多次防护、多次清理，以减少污染。确保屋顶方不受施工影响，保证正常生产。

3屋顶分布式光伏钢结构加固改造的工期进度保证措施

严格按照施工部署和进度计划，做好各施工环节的进度管理，协调好各施工单位间的协作，合理安排交叉作业，尽可能避免出现交叉冲突。结合具体施工情况，做好构件进场计划的编制，协调好钢结构的加工和进场时间，确保各环节的有序进行，避免出现停工待料等问题[1]。构件再加工，完成后必须经质量检验合格后才可进场。在日常施工中需要提前编制每周、每天工作计划，同时每天还需要研讨计划的落实情况，根据施工进度计划的实际执行情况制定相对应的措施和策略，合理调整工程进度，确保工程能够按照合同约定工期准时完成。

4屋顶分布式光伏钢结构加固改造的质量管理

4.1焊接质量管理

钢结构加固施工中需要进行大量焊接作业，焊接质量直接影响着加固工程的施工质量。焊接前，需要按照要求做好焊接的拼接，并对待焊接面进行仔细清理，经修整符合焊接要求后才可进行焊接作业。焊接完成后，需要详细检查焊接质量，如果出现裂纹、气孔、焊瘤、擦伤、咬边等质量问题，必须及时进行修补，焊接完成的焊缝需要做到外形均匀，成型较好，焊道与焊道、焊道与钢板间过渡较平滑，焊渣和飞溅物清理干净。

在具体焊接作业过程中，需要先自检、互检，在检查合格后还需要打上焊工钢印，并填写自检记录表之后，再由质检部门统一检验，经质检部门检验合格后才可开展后续作业。根据母材来确定焊接的材料和焊接流程，严格控制焊接质量，焊接完成后还需要及时清理干净焊渣和飞溅物，在原钢梁下翼缘有焊缝处，加固钢板需断开，采用坡口焊接，在加固钢板安装前，将原钢梁下翼缘原有油漆打磨干净后，方可焊接。

4.2檩条加固

檩条加固施工中需要围绕以下几点加强施工组织管理：

（1）檩条安装：在屋面梁上焊接檩托，将新檩条顺屋面板与屋面梁中间缝隙插入，调整檩条位置，用螺栓固定檩条。

（2）檩条加固。首先在原Z型或C型檩条上按照加固角钢预留孔位置钻孔，然后在原Z型檩条或C型檩条下部穿入加固角钢，调整好位置，穿入螺栓拧紧固定，辅助点焊固定，再分段同时焊接，避免角钢产生多大变形。保证角钢与檩条尽可能地紧贴在一起。

（3）隅撑安装。檩条钻孔后安装隅撑，采用螺栓连接。隅撑安装后与檩条焊接，先栓接后焊接。应采用符合现行国家标准〈〈钢结构用高强度大六角头螺栓.大六角螺母.垫圈技术条件>GB/T1228~1231）中规定的10.9S螺栓[2]。普通螺栓：应符合现行国家标准〈〈六角头螺栓全螺纹C级>(GB/T5781-2000）的规定，其机械性能应符合现行国标〈〈紧固件机械性能.螺栓.螺钉和螺柱>GB30981的规定[3]。

4.3翼缘矫正

由于焊接高温会出现焊接变形，致使翼缘变形内收，所以需要做好相应的矫正处理，常用的有以下两种方法。（1）冷矫。直接通过型钢翼缘矫正机矫正。（2）热矫。先对构件进行加热之后再进行矫正。矫正完成后需要经检验，在符合验收标准后，打印上相应的轴线编号。

4.4脚手架搭设施工管理

脚手架的搭设流程为检查搭设场地→定位设置底座→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆→剪刀撑→连墙杆→铺脚手板→扎防护杆→扎安全网。在脚手架搭设施工中要安装加固钢板及隅撑焊接用脚手架，沿屋面钢梁方向两侧各2米搭设满堂红承重脚手架，保证加固施工人员安全施工。钢构加固，需在天车上搭设满堂红脚手架高度为4m—7.5m，横杆及立杆间距均为0.5m×0.5m，顶面为双层脚手架@0.3m上满铺脚手板。针对物流暖库部分区域无法采用升降车施工的问题，采用在立体仓库上部搭设脚手架的方案，在保证安全生产的前提下大幅缩短了工期，并且减少了劳动力的使用。

结论

结合上述分析得到以下结论：钢结构厂房加固必须严格依据相应的设计规范，并做好施工技术的选择和优化；施工组织协调是加固改造工程的关键一步，直接影响项目整体投产时间、效益产出；屋盖体系直接影响厂房的高度和稳定性，加固中需要做好屋面支撑的科学增设；厂房纵向抗侧力主要依靠柱间支撑，通过增设柱间支撑能够进一步提高厂房的纵向稳定度和空间刚度；如果想在建筑屋顶安装光伏电站，在前期厂房设计中可以提前考虑在屋顶额外增加太阳能光伏的荷载，这样就不需要担心厂房结构的安全问题。

参考文献

 [1]张茂来.单层钢结构厂房改造与加固设计[J].中国建筑金属结构,2023,22(09):90-92.

[2]郭隆乾,翁维素.某钢结构门式刚架厂房加固改造设计研究[J].河北建筑工程学院学报,2023,41(02):66-71.

[3]刘同瀛,赵浩然,何武旭,等.钢结构厂房加固改造设计工程实践[J].安徽建筑,2023,30(03):83-84+125.