CN103233587B - 一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，包括既有钢结构厂房、安装装置和加固装置，厂房包括钢梁、排架柱和屋顶，屋顶包括保温层和波纹板，加固装置包括桩基础、框架、钢索、撑杆、张力调节装置和锚具，安装装置包括龙骨、传力支座和Ω形板材。本发明对既有钢结构厂房进行多连跨同步张拉加固，提高轻钢屋盖的承载能力，用于安置光伏发电设备，从而在轻钢厂房的屋顶建造光伏发电站，充分应用了轻钢厂房上部的广阔空间。

Description

一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置及其实施方法

技术领域

本发明涉及钢结构厂房的预应力加固技术，尤其涉及到钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置及其实施方法。

背景技术

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，需要安置到合适的地方吸收太阳能。工业厂房的屋顶因为面积大并且较为平坦，是理想的安置光伏电板的场所，适于屋顶光伏发电项目的建设。

对于钢结构厂房而言，原有的混凝土排架柱设计承载力都有较大的富余，而钢梁部分一般都设计得较为经济，抗弯承载力富余不多。若要在屋顶安置光伏发电站的相关设备，则必须对轻钢屋盖进行结构加固，然后才能安全使用。

对钢屋盖部分进行结构加固的技术可有多种，例如加大截面法、粘钢法、增加支撑法等，但是这些加固方法对厂房内的生产活动影响较大，而且加固施工的工期较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种短时间完成钢结构厂房的加固改造且适于光伏电板安装的装置及其实施方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，包括既有钢结构厂房、安装装置和加固装置，所述厂房包括钢梁、排架柱和屋顶，所述屋顶包括保温层和波纹板，其特征在于：所述加固装置包括桩基础、框架、钢索撑杆、张力调节装置和锚具，所述桩基础与框架固定连接，所述钢索与框架连接，所述钢索上设有张力调节装置，所述撑杆的一端与张力调节装置连接，所述撑杆的另一端设有铰，所述撑杆与钢梁通过铰连接；所述安装装置包括龙骨、传力支座和Ω形板材，所述保温层和波纹板设有孔，所述传力支座通过孔贯穿屋顶与龙骨焊接连接，所述传力支座固定于钢梁上，所述龙骨外围包裹Ω形板材，所述Ω形板材的外侧设有“5”形夹具，所述5”形夹具外围设有C形檀条。

所述撑杆与铰固定连接。所述钢梁的腹板两侧的设有传力钢管，所述传力钢管的一端与铰的上支座通过钢板胶粘连或U形夹具夹持固定连接。

所述张力调节装置包括钢索夹具竖向调节杆和螺母，所述撑杆的一端与螺母连接。

所述框架为混凝土框架，所述混凝土框架浇筑于桩基础上。所述钢索的两端分别与框架通过锚具连接。

所述钢索为双排钢索。所述厂房为单跨和多跨钢结构的厂房。所述框架为门字形或L型。

本发明的实施方法包括以下步骤：

步骤一：在钢结构厂房室外施工新增桩基础，在桩基础上浇筑框架；

步骤二：在厂房室内钢梁的腹板两侧设置传力钢管，在传力钢管的下端通过钢板胶粘连或U形夹具夹持固定连接铰的上支座，并且将所有的撑杆的一端连接到铰之下；

步骤三：将钢索安装到排架柱之间，并且由张力调节装置将钢索与撑杆连接为一体，钢索两端伸出室外穿过框架，钢索两端与框架通过锚具连接，通过锚具进行纵向同步张拉，同时调节钢索夹具的位置和竖向调节杆的松紧程度，完成加固装置的实施；

步骤四：沿着钢梁，在屋面保温层和波纹板上开孔，将传力支座设于钢梁，传力支座穿过孔露出屋面，将传力支座露出屋面的部分依次与龙骨焊接连接，将Ω形板材包裹住龙骨，在Ω形板材的外侧对称布置“5”形夹具，将C形檀条安装在“5”形夹具外围，完成安装装置的实施。

与现有技术相比，本发明具有以下优点。

1、将钢索安装到排架柱之间，并且由张力调节装置将钢索与撑杆连接为一体，所述框架为混凝土框架，所述混凝土框架浇筑于桩基础上。采用通长的预应力钢索，贯穿于既有钢梁的下方，在室外浇筑桩基础和混凝土框架用于纵向张拉钢索，在室内预应力钢索上设置撑杆和横向张力调节装置，从而形成加固结构装置将屋顶新增光伏发电设备的荷载，通过钢索传递到既有排架柱和室外新增混凝土框架，致使既有钢梁的弯曲应力不发生增加；本发明在室内施工不需要搭设较大体积的脚手架，只需在局部位置架设爬梯即可，因此对厂房内的现有生产活动影响很小，可以做到不停产加固施工。

2、钢结构厂房室外施工新增桩基础，在桩基础上浇筑框架；所述框架为门字形或L型。在室外优先浇筑混凝土框架，依据室外景观效果的需求，可以是门字形的框架，也可以是L形的框架，还可以是其他形状的框架。亦可以采用钢结构框架或其他材质的传力结构，固定钢索。

3、所述传力钢管的一端与铰的上支座通过钢板胶粘连，并且设置U形夹具夹持固定连接；所述钢索与框架连接，所述撑杆的一端与张力调节装置连接；所述撑杆与钢梁通过铰连接；所述撑杆与铰固定连接；本发明的加固工作以胶粘接和机械连接为主，施工方便，操作速度快捷，工期短；当厂房内无生产活动和物品堆放时，亦可考虑焊接连接。

4、所述钢梁的腹板两侧的设有传力钢管；本发明在钢梁的腹板两侧对称设置传力钢管，从而确保钢索与撑杆能对屋面新增的光伏发电设备荷载进行有效传递。

5、所述厂房为单跨和多跨钢结构的厂房；本发明适用于单跨或多跨钢结构厂房的加固，若采用多连跨同步加固，则经济性更佳。

6、所述传力支座通过孔贯穿屋顶与龙骨焊接连接，所述龙骨外围包裹有Ω形板材；Ω形板材沿着传力支座所开启的孔洞进行遮蔽，起到防水的作用。

附图说明

图1是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置门形框架的剖面示意图。

图2是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置L形框架的剖面示意图。

图3是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的撑杆上端连接节点剖面示意图。

图4 是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的撑杆上端连接节点正面示意图。

图5 是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的撑杆下端连接节点剖面示意图。

图6 是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的撑杆下端连接节点正面示意图。

图7 是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的传力支座节点正面示意图。

图8 是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的传力支座节点剖面示意图。

图9 是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的Ω形板材轴侧示意图。

图10 是本发明钢结构厂房加固安装光伏发电板装置的“5”形夹具轴侧示意图。

图中：1-钢梁，2-排架柱，3-保温层，4-波纹板，5-1桩基础，5-2桩基础，6-1框架，6-2框架，7-钢索，8-撑杆，9-张力调节装置，10-龙骨，11-铰，12-传力支座，13-Ω形板材，14-“5”形夹具，15-C形檀条，16-1传力钢管，16-2传力钢管，17-U形夹具，18-钢索夹具，19-竖向调节杆， 20-螺母，21-1锚具，21-2锚具。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，一种钢结构厂房加固安装光伏发电板装置，包括既有钢结构厂房、安装装置和加固装置，厂房包括钢梁1、排架柱2和屋顶，屋顶包括保温层3和波纹板4，加固装置包括桩基础5-1、5-2、框架6-1、6-2、钢索7、撑杆8、张力调节装置9和锚具21-1、21-2，桩基础5-1、5-2与框架6-1、6-2固定连接，钢索7与框架6-1、6-2连接，钢索7上设有张力调节装置9，撑杆8的一端与张力调节装置9连接，撑杆8的另一端设有铰11，撑杆8与钢梁1通过铰11连接；安装装置包括龙骨10、传力支座12和Ω形板材13，保温层3和波纹板4设有孔，传力支座12通过孔贯穿屋顶与龙骨10焊接连接，传力支座12固定于钢梁1上，龙骨10外围包裹Ω形板材13，Ω形板材13的外侧设有“5”形夹具14，5”形夹具14外围设有C形檀条15。

撑杆8与铰11固定连接。钢梁1的腹板两侧的设有传力钢管16-1、16-2，传力钢管16-1、16-2的一端与铰11的上支座通过钢板胶粘连或U形夹具17夹持固定连接。

张力调节装置9包括钢索夹具18、竖向调节杆19和螺母20，撑杆8的一端与螺母20连接。

框架6-1、6-2为混凝土框架，混凝土框架浇筑于桩基础5-1、5-2上。

钢索7的两端分别与框架6-1、6-2通过锚具21-1、21-2连接。

钢索7为双排钢索。厂房为单跨和多跨钢结构的厂房。框架6-1、6-2为门字形或L型。

本发明的光伏发电板的安装、加固装置的实施方法，包括以下步骤：

（1）、在钢结构厂房室外施工新增桩基础5-1、5-2，在桩基础5-1、5-2上安装框架6-1、6-2；

（2）、在厂房室内钢梁1的腹板两侧设置传力钢管16-1、16-2，在传力钢管16-1、16-2的下端通过钢板胶粘连或U形夹具17夹持固定连接铰11的上支座，并且将所有的撑杆8的一端连接到铰11之下；

（3）、将钢索7安装到排架柱2之间，并且由张力调节装置9将钢索7与撑杆8连接为一体，钢索7两端伸出室外穿过框架6-1、6-2，钢索7两端与框架6-1、6-2通过锚具21-1、21-2连接，通过锚具21-1、21-2进行纵向同步张拉，同时钢索夹具18的位置和竖向调节杆19的松紧程度，完成加固装置的实施；

（4）、沿着钢梁1，在屋面保温层3和波纹板4上开孔，将传力支座12设于钢梁1上，传力支座12穿过孔露出屋面，将传力支座12露出屋面的部分依次与龙骨10焊接连接，将Ω形板材13包裹住龙骨10，在Ω形板材13的外侧对称布置“5”形夹具14，将C形檀条15安装在“5”形夹具14外围，完成安装装置的实施，最终将光伏设备支架安装在C型檩条15之上。

本申请内容为本发明的示例及说明，但不意味着本发明可取得的优点受此限制，凡是本发明实践过程中可能对结构的简单变换、和/或一些实施方式中实现的优点的其中一个或多个均在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，包括既有钢结构厂房、安装装置和加固装置，所述厂房包括钢梁（1）、排架柱（2）和屋顶，所述屋顶包括保温层（3）和波纹板（4），其特征在于：所述加固装置包括桩基础（5-1、5-2）、框架（6-1、6-2）、钢索（7）、撑杆（8）、张力调节装置（9）和锚具（21-1、21-2），所述桩基础（5-1、5-2）与框架（6-1、6-2）固定连接，所述钢索（7）与框架（6-1、6-2）连接，所述钢索（7）上设有张力调节装置（9）和锚具（21-1、21-2），所述撑杆（8）的一端与张力调节装置（9）连接，所述撑杆（8）的另一端设有铰（11），所述撑杆（8）与钢梁（1）通过铰（11）连接；所述安装装置包括龙骨（10）、传力支座（12）和Ω形板材（13），所述保温层（3）和波纹板（4）设有孔，所述传力支座（12）通过孔贯穿屋顶与龙骨（10）焊接连接，所述传力支座（12）固定于钢梁（1）上，所述龙骨（10）外围包裹Ω形板材（13），所述Ω形板材（13）的外侧设有“5”形夹具（14），所述5”形夹具（14）外围设有C形檀条（15），所述撑杆（8）与铰（11）固定连接，所述钢梁（1）的腹板两侧的设有传力钢管（16-1、16-2），所述传力钢管（16-1、16-2）的一端与铰（11）的上支座通过钢板胶粘连，并设置U形夹具（17）夹持固定连接。

2.根据权利要求1所述的钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，其特征在于：所述张力调节装置（9）包括钢索夹具（18）、竖向调节杆（19）和螺母（20），所述撑杆（8）的一端与螺母（20）连接。

3.根据权利要求2所述的钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，其特征在于：所述框架（6-1、6-2）为混凝土框架，所述混凝土框架浇筑于桩基础（5-1、5-2）上。

4.根据权利要求3所述的钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，其特征在于：所述钢索（7）的两端分别与框架（6-1、6-2）通过锚具（21-1、21-2）连接。

5.根据权利要求4所述的钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，其特征在于：所述钢索（7）为双排钢索，对称于钢梁（1）的轴线布置。

6.根据权利要求5所述的钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，其特征在于：所述厂房为单跨和多跨钢结构的厂房。

7.根据权利要求6所述的钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置，其特征在于：所述框架（6-1、6-2）为门字形或L型。

8.如权利要求1-7中任意一种所述的钢结构厂房加固安装光伏发电板的装置的实施方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在钢结构厂房室外施工新增桩基础（5-1、5-2），在桩基础（5-1、5-2）上浇筑框架（6-1、6-2）；

步骤二：在厂房室内钢梁（1）的腹板两侧设置传力钢管（16-1、16-2），在传力钢管（16-1、16-2）的下端通过钢板胶粘连，并安装U形夹具（17）夹持固定连接铰（11）的上支座，并且将所有的撑杆（8）的一端连接到铰（11）之下；

步骤三：将钢索（7）安装到排架柱（2）之间，并且由张力调节装置（9）将钢索（7）与撑杆（8）连接为一体，钢索（7）两端伸出室外穿过框架（6-1、6-2），钢索（7）两端与框架（6-1、6-2）通过锚具（21-1、21-2）连接，通过锚具（21-1、21-2）进行纵向同步张拉，同时调节钢索夹具（18）的位置和竖向调节杆（19）的松紧程度，完成加固装置的实施；

步骤四：沿着钢梁（1），在屋面保温层（3）和波纹板（4）上开孔，将传力支座（12）设于钢梁（1）上，传力支座（12）穿过孔露出屋面，将传力支座（12）露出屋面的部分依次与龙骨（10）焊接连接，将Ω形板材（13）包裹住龙骨（10），在Ω形板材（13）的外侧对称布置“5”形夹具（14），将C形檀条（15）安装在“5”形夹具（14）外围，完成安装装置的实施。