混凝土平屋顶光伏支架及基础优化设计与应用

组件支架基础分为混凝土支墩配重法、预制混凝土压块法和后锚固化学连接法和结构胶粘剂法[7]。(1)支墩配重法即在屋顶浇筑或预制素混凝土或钢筋混凝土支墩，支墩顶面预埋地脚锚栓、U型螺栓等连接件与光伏支架连接，其优点是基础稳固，结构安全可靠，不破坏屋面防水层，工期短，用钢量较少，缺点是支墩自重较大，原屋面所增荷载较多；预制混凝土压块法即制作钢支架直接放置于屋面上，采用预制混凝土块压在支架底梁上，通过混凝土压块自身重量满足抗倾覆计算，通过压块与屋面之间摩擦力满足抗滑移计算[8]，保证结构安全，其优点是节省钢筋、工时，施工简单，不会对原有屋面防水造成破坏，且可有效降低工期，缺点是支架用钢量较大，预制混凝土块容易开裂，耐久性较差，支架与屋面之间无连接，可靠性较差；(2)后锚固化学连接法即屋面光伏支架连为一个整体，钢筋混凝土短柱支墩采用化学植筋(或化学螺栓)与屋面相连，锚固于钢筋混凝土框架柱顶或屋面梁顶，为防止防水层破坏，一般刚性混凝土屋面层会加设钢丝网片[9]，化学植筋施工时先凿除屋顶需化学植筋处的屋顶防水层、保温层等面层，露出屋面结构层，化学植筋后再修复屋面面层和防水层，其优点是结构安全可靠，化学植筋连接牢固，原有屋面增加荷载少，光伏支架用钢量较少，较其他几种方式均有显著亮点，但缺点同样也比较明显，如破坏了原有屋面面层尤其是防水层，较难修复且修复后漏水可能性较大，破坏了原屋面防水结构的整体性，且施工技术要求较高，工序繁杂，工期较长；(3)结构胶粘剂法即采用专用建筑结构胶粘剂，将支架立柱或横梁直接粘结于混凝土屋面，设计时需考虑结胶粘剂的设计使用年限能够满足屋顶光伏25年的寿命周期，其优点是省时省力，安装过程简单，材料用量小，缺点是国内案例较少，对结构胶粘剂的使用年限要求较高，对其耐久性、可靠性有待考验。

本次选用混凝土支墩配重法，后支墩选用φ400圆支墩，高度经计算确定，这样做的优点在于可使用φ400波纹管作为模具直接浇筑，省去方形支墩制作模具的和拆卸的麻烦，大幅度缩短工期。由于支架前立柱上拔力较小，本次前立柱采用φ300圆支墩，与后立柱支墩高度一致，全部支墩可节省28%混凝土用量。