一、結構設計的一般原則

　　1.1光伏面板的結構可按下列方式分為兩類：
　　 (1)分離式光伏面板: 只具有發電功能，不作為圍護結構的面板；建筑需要圍護功能時須另設密封的采光頂或幕墻。這種面板要設單獨的支架，支架連接在主體結構上（圖1）。因此這種光伏建筑是一體化設計，兩層皮。

　　 (2)合一式光伏面板：既具有發電功能，同時又是采光頂或幕墻的面板。又稱為建材式光伏面板。由于發電和建筑功能合一，因此建筑外皮只需一套面板，一套支承（圖2）。這種光伏建筑是一體化設計，一層皮。

圖1分離式面板系統

圖2合一式面板系統

　　合一式光伏結構系統與普通玻璃幕墻和采光頂大體相同，可以套用玻璃幕墻和采光頂的設計方法；分離式光伏結構系統在普通玻璃幕墻和采光頂的外側另外附加了一個單獨的結構，工作性質又不同于一般的幕墻和采光頂，必須進行專門的設計。

　　1.2光伏結構系統應進行結構設計，應具有規定的承載能力、剛度、穩定性和變形能力。

　　結構設計使用年限不應小于25年。預埋件屬于難以更換的部件，其結構設計使用年限宜按50年考慮。大跨度支承鋼結構的結構設計使用年限應與主體結構相同。

　　1.3光伏結構系統的設計目標是：在正常使用狀態下應具有良好的工作性能。抗震設計的光伏結構系統，在多遇地震作用下應能正常使用；在設防烈度地震作用下經修理后應仍可使用；在罕遇地震作用下支承骨架不應倒塌或墜落。

　　2008年汶川大地震和2010年玉樹大地震表明，玻璃幕墻在強烈地震中完全可以達到只要主體結構不倒，幕墻就不會破損的設計目標（圖3、圖4）。

圖3 四川綿陽（9度）玻璃幕墻震后完好

圖4 玉樹機場（8度）幕墻玻璃完好，保證了及時救援

　　1.4非抗震設計的光伏結構系統，應計算重力荷載和風荷載的效應，必要時可計入溫度作用的效應。

　　抗震設計的光伏結構系統，應計算重力荷載、風荷載和地震作用的效應，必要時可計入溫度作用的效應。

　　1.5光伏結構可按彈性方法分別計算施工階段和正常使用階段的作用效應，并進行作用效應的組合。

　　1.6光伏結構系統的構件和連接應按各效應組合中最不利組合進行設計。

　　1.7光伏結構構件和連接的承載力設計值不應小于荷載和作用效應的設計值。按荷載與作用標準值計算的撓度值不宜超過撓度的允許值。

　　二、荷載和作用

　　2.1光伏結構系統應分別不同情況，考慮下列重力荷載：

　　(1)面板和支承結構自重

　　(2)檢修荷載

　　(3)雪荷載

　　2.2光伏結構系統的風荷載，應按國家標準《建筑結構荷載規范》GB 50009 2006版本采用。設計時應分別考慮：

　　(1)分離式光伏面板的風荷載應計入迎風面風荷載和背風面風荷載；

　　(2)支架的風荷載應計入面板傳來的風荷載和支架直接承受的風荷載；

　　(3)合一式面板系統應分別采光頂和幕墻的風荷載，按相應規范采用。

　　2.3分離式光伏結構系統應考慮突出屋面小結構的地震力放大作用。必要時可將其作為獨立的質點，連同主體結構一起進行地震反應分析。

　　屋面上的分離式光伏系統結構具有一定的質量和剛度，相當于一個小樓層，但是其質量和剛度又遠小于主體結構的質量和剛度。放在屋面上的地震反應要比放在地面上要強烈得多，稱之為鞭梢效應。放在屋面上，地震力比放在地面上放大可達3~5倍，取決于它與主體結構的質量比和剛度比（圖5、圖6）。

圖5 光伏結構系統在屋面上地震力放大

圖6 光伏結構系統作為第n個質量參加整體地震反應分析，求出地震力．地震反應計算可按國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50009的規定進行。

　　2.4合一式光伏結構面板和支承結構的地震力計算與一般玻璃幕墻相同，可按照行業標準《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ 102-2003 的規定進行。

　　2.5分離式光伏結構的支架暴露于室外，應考慮溫度作用的影響。必要時可進行鋼支架的溫度應力計算（圖7、圖8）。

圖7 高雄世界運動會主會場分離式光伏系統

圖8 分離式光伏墻的露天鋼支架曲線形室外支架

　　2.6光伏結構系統的荷載組合可按照行業標準《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ 102-2003 的規定進行。

　　光伏采光頂和斜墻的重力荷載會產生平面外方向的作用分力，它與風荷載和地震力的作用相疊加，計算時應注意。

　　重力荷載起控制作用的組合，重力荷載的分項系數應取為1.35。

　　風荷載起主要作用的組合，地震作用的組合值系數應取為0.5。