摘要：在对光伏进行施工的过程中，很多建筑房屋结构不能满足使用的要求，但可以通过加固提高原有结构的强度，从而满足施工规范许可。由于建筑结构加固形式多样，目前市场上没有软件可以满足理论分析要求，因此，论文结合工程实例，介绍一种手算和电算相结合的方法，以为加固项目的理论评估提供借鉴。
关键词：光伏；建筑结构；加固设计；创新
引言
将太阳能发电应用在平时的建筑中的技术，在电气工程中已广泛应用，对于一栋房屋来说，其坐落的朝向、高度、屋顶的倾向、屋檐的宽度等因素都对太阳能光伏组件的发电量有重大的影响。
1钢结构常用的加固法
加固前，需要先鉴定需要加固的钢结构，根据损害范围的大小，可划分为局部和全面加固2类。局部加固是指对某承载能力不足的杆件或连接节点进行加固，有增加杆件截面法、减小杆件自由长度法和连接节点加固法；全面加固是指对整体结构进行的加固，包括不改变结构静力计算图形和改变结构静力计算图形2种加固法。其中加强和增加支撑体系，是对结构体系加固的最佳办法。相比之下，增加原有构件截面的加固法虽不是最经济的方法，但有可实施性，最使用经济的方法是改变计算简图，其费用较低，文中有这类方法的应用介绍。通常在实际工程中，若构件的计算稳定性不满足要求，一般采用局部加固，如果钢构件强度不满足或挠度不满足要求，则采用全面加固。
2幕墙体系加固方案
为了最大限度节约资源，项目工程幕墙龙骨整体不需更换，原有铝合金龙骨需在隐蔽部位进行局部加固改造。幕墙立柱在层高范围受力体系为简支梁，通过在混凝土结构梁上增加支座节点，使立柱在层高范围内变为两跨连续梁，减小计算长度，可有效地提高立柱的承载能力。横梁在水平跨度范围内为单跨简支梁。经验算，根据《玻璃幕墙工程技术规范》，立柱、横梁抗弯强度和挠度满足要求。立柱是幕墙体系中的主要受力构件，其安全性直接决定整个幕墙的结构安全性。通过在龙骨立柱高度范围内增加节点，使立柱的计算长度减小，使强度、挠度满足规范要求。加固转接件通过化学螺栓与主体结构混凝土梁连接。化学螺栓的优点主要有:1)锚固力强;2)在基孔内不产生由于膨胀引起的应力，尽量减小对原结构混凝土梁的破坏;3)可以做到精准定位，并与结构体完全联结，具有抗老化、抗风化、抗酸碱的优良性能;4)抗震性能良好。龙骨横梁不需加固，但由于安装光伏组件，玻璃厚度增加，横梁构造中需重新设计钢承托件支撑复合型光伏组件。
3传统的钢结构加固存在的问题
传统的钢结构加固方法存在以下问题：（1）焊接加固时，因为高温作用使焊接部位的性能和组织劣化；（2）焊缝有一定程度的缺陷，从而会产生裂纹，由于一部分残余存于焊接钢结构内部，可能导致与其他作用结合时出现开裂情况；（3）焊接使结构形成连续的整体，只要产生裂缝就会扩展，并可能一断到底，造成重大工程事故；（4）采用螺栓连接，需要在损伤部位附近的母材上开孔，从而削弱了截面，形成新的应力集中区。
4新型加固方法
（1）粘钢加固技术是在钢结构表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，依靠结构胶使之黏结成整体，以提高结构承载力。（2）预应力加固法的特点是加固过程可以在不停产、不卸载的情况下进行；施加预应力可以直接减小变形，迅速消除超逾应力和内力峰值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（3）纤维布加固法，包括以下步骤：（1）先打磨构件的黏结区域，清理构件表层，去除污染物，用黏结剂浸润表面；（2）在设计要求的位置打孔，远离加固部位以免造成二次损伤；在纤维布表面抹胶，使纤维束之间的空隙初步封闭，稍干硬后进行灌胶；（3）待胶稍干以后，第二次施加预应力至设计的控制应力，用胶将纤维束充分浸透，提高共同工作性能。
5光伏发电系统在绿色建筑中的具体应用
（1）在绿色建筑的天窗安装中充分应用。在绿色建筑中，天窗的设计尤为重要，因为天窗直接影响了绿色建筑的采光效果以及有效避免阳光直射。通常来讲，天窗影响建筑的采光效果以及遮阳作用。在绿色建筑的天窗设计过程中，充分地应用光伏发电系统，可对建筑的采光效果以及遮阳效果起到非常大的作用，除此之外，光伏发电系统也可以充分发挥自身发电作用，对绿色建筑进行供电。在具体的天窗设计过程中，将太阳能电池板按照一定的规律和规则设计为井格形，充分利用光的折射原理，从而促进建筑物的采光，大大地提高建筑物的采光率。与此同时，对绿色建筑天窗的倾斜角度应该进行精准的分析和计算，再进行定位，这样便可以提高太阳能电池板的发电效率。（2）在绿色建筑的外墙中充分应用。绿色建筑物的外墙设计尤为重要，因为建筑的外墙和太阳光接触的面积是最为广泛的。因此，大部分的绿色建筑充分利用这一特点，将太阳能转化为电能使用。这和现代建筑物中的玻璃幕墙设计目的一样，一些设计人员充分利用光伏发电系统中的太阳能电池板，设计成玻璃幕墙的形式。这样不仅可以对建筑物的外观起到一定的美化作用，而且可以充分地采集太阳光，将太阳能转化为电能来使用。绿色建筑也因此可以减少能源的消耗，促进可持续发展。（3）在绿色建筑的屋顶设计过程充分利用。在绿色建筑物中，与绿色建筑物的外墙接触阳光面积相比，屋顶相对来说与阳光接触面积较小。在建筑物的屋顶安装太阳能电池板时，必须考虑到这个问题，充分考虑安装的角度，使太阳能电池板更加方便地安装。对于光伏发电系统的利用过程中，相关设计人员应该考虑到光伏发电系统的使用寿命以及一些自然灾害对于整个系统运行的影响。常见的自然灾害包括大风、雷电以及雨雪等。针对雨雪天气，应该调整屋顶的倾斜角度，通过这种方法可以保证雨雪堆积程度较小。针对雷电天气，也应该做好一定的防护工作，在绿色建筑物的相关位置设置专业的防雷装备，而且对于太阳能电池板的制作材料也应该选取具有防雷作用的高强度材料。针对大风自然灾害，应该保证光伏发电系统太阳能电池板的质量，以及安装的稳固性。
6对加固案例的技术评判
在工程建设中，通常先有很多经验丰富的工程师对原建筑结构进行评估，然后对原结构进行有针对性的加固，方法多样。如何对加固方案进行评判分析是本文讨论的内容。首先，假设原结构刚度满足要求，下文对强度评估进行探讨，一些工程师提出手工计算，但遇到变截面型材时，手算工作量很大，且效率低，满足不了工作要求。本文提议可采用手算与电算相结合的方法协作完成该部分内容。对常规截面进行加固后，一般计算软件里可以直接建模电算分析。工程中多数是变截面梁柱，采用上述方法加固时，无法直接建模分析，以下讨论该部分如何实现电算分析。上面锲形体加固后截面折算成H300～500×200×6/13（单位：mm）。
结语
综上所述，钢结构在建筑工程中难免会存在各种损伤和缺陷。在荷载和环境等因素的作用下，材料不断发生变化，从而引起宏观力学性能的劣化，导致安全事故。为了保证结构的使用安全，延长使用寿命，需要对损伤构件采取更换或加固措施，然而更换这些构件会造成极大的浪费，并影响结构的正常使用。因此，寻求经济高效的钢结构加固技术是土木工程领域技术工作者的不懈追求。
参考文献
[1]GB51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[S].
[2]CECS77∶96钢结构加固技术规范[S].
[3]吕志涛,卫龙武.建筑物评估、加固与改造(第二版)[M].南京:江苏科学技术出版社,2006.
论文作者:李林龙,段宗仁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：建筑论文; 结构论文; 光伏论文; 电池板论文; 钢结构论文; 建筑物论文; 太阳能论文; 《基层建设》2019年第2期论文;