地震时，小附属结构的反应加速度大于主体结构的地震反应加速度，而主体结构的地震反应加速度又大于地面加速度。突出屋面小附属结构的地震作用与其放在地面时的地震作用的比值，称为地震作用放大系数，其数值取决于小附属结构与主体结构刚度比和质量比，刚度比越小、质量比越大，放大系数越大。屋面光伏系统刚度比很小，但质量比也很小，地震放大系数可以达到3.0。
历次地震中，突出屋面小附属结构的震害是较为普遍的（图21～图24）。屋面光伏系统不仅是小附属结构，而且它的刚度比楼梯间、电梯间等一般的附属结构还要小，其鞭梢效应更为严重，抗震设计时要更为重视（图25）。
有支架的光伏结构系统可按放置于地面的单质点结构计算其地震作用，再考虑突出屋面小结构的地震力放大作用，乘以放大系数3.0。必要时可连同主体结构一起进行地震反应分析（图26），得出的小附属结构地震作用应放大1.5～2倍。
由平卧的金属梁和金属框支承、紧靠着屋面水平放置的光伏系统，受地震作用影响较小，不必特别计算地震作用，只要求各连接部位能有效固定，能抵抗地震作用引起的相对滑移。
4.3 温度作用
光伏结构的支架位于室外，应考虑温度作用的影响，必要时可进行钢支架的温度应力计算。
4.4 荷载及作用效应的组合
光伏结构系统的荷载组合可按照国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50019 2006版本的原则进行。
进行构件承载力计算时，可考虑重力荷载、重力荷载加风荷载以及重力荷载加地震作用等组合。分项系数可按下列数值取用：
1）重力荷载的分项系数：只有重力荷载参加组合时，取1.35；其他组合取1.2；当重力荷载的效应对构件有利时，取1.0；
2）风荷载的分项系数取1.4；地震作用的分项系数取1.3。
进行构件挠度计算时，可考虑重力荷载或重力荷载加风荷载的组合。分项系数均取为1.0。
5 面板设计
设计为水平放置的屋面光伏面板，实际上应有不小于3% 的坡度，防止积水。
面板的玻璃应能承受施加于面板的荷载、地震作用和温度作用。其厚度除应由计算确定外，尚应满足最小厚度的要求：
屋面光伏面板采用单片玻璃时，其厚度不应小于3.5mm。
屋面光伏面板采用夹胶玻璃时，两片单片玻璃的厚度均不应小于3mm。
面板的结构计算可按《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003的规定进行。
由荷载标准值产生的面板挠度，边支承面板不宜大于短边的1/60；点支承面板不宜大于沿较大边长支承点间距的1/60。并且面板的变形还应满足电气性能对挠度的限制。
6 支承结构设计
支承结构设计应遵照《钢结构设计规范》GB 50017-2003 和《铝合金结构设计规范》GB 50429-2007 的规定进行。
钢支架构件的截面厚度不应小于2.0mm，其钢种、牌号和质量等级应符合现行国家标准和行业标准的规定。钢材之间进行焊接时，应符合现行国家标准和行业标准的规定。
钢支架应采取有效的防腐措施。当采用热浸锌防腐处理时，锌膜厚度不宜小于80um。采用氟碳喷涂时涂膜厚度不宜小于40um。采用防锈漆或其他防腐涂料时应遵照相应的技术规定。
腐蚀严重地区的钢支架，必要时可预留截面的腐蚀厚度。例如，原设计壁厚为4mm的钢型材，考虑到钢材的腐蚀速度为 0.01mm～0.02mm / 年，实际下料时选用6mm的型材，即使不加防腐，任由钢材腐蚀，50 年后钢材的有效壁厚还会剩下不小于 4mm，满足设计要求。
在风荷载标准值作用下，面板支架的顶点水平位移不宜大于其高度的1/150。
7 连接设计
钢支架的连接采用焊接时，钢材的材质应采用Q235B或Q345B。焊缝应按国家标准《钢结构设计规范》GB 50017进行设计。焊接应符合国家标准《建筑钢结构焊接规程》 GB/T 8162和行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的规定（图27～图30）。
钢支架的连接采用螺栓连接时，应按照国家标准《钢结构设计规范》GB 50017进行设计，连接处的螺栓不应少于2个。碳素钢螺栓应符合国家标准的要求，并应进行防腐处理；不锈钢螺栓的材质不应低于S304XX（图31）。
钢支架与主体结构的连接应能承受光伏系统结构传来的内力设计值。
钢支架与主体钢结构相连接时，可采用焊接或螺栓连接，并应符合相应规范的规定。钢支架与主体钢结构宜通过主体钢结构事先焊好的连接板进行焊接，直接在主体钢结构上进行焊接应取得钢结构设计和施工单位的同意。
钢支架与主体混凝土结构应通过预埋件连接。预埋件应在主体结构混凝土施工时埋入，预埋件的位置应准确。预埋件应按国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 进行设计。
钢支架与主体混凝土结构采用后加锚栓连接时，应符合下列规定：
1.产品应有出厂合格证；
2.碳素钢锚栓应经过防腐处理；不锈钢锚栓的材质不低于S304XX；
3.应通过现场拉拔实验确定承载力标准值；确定其承载力设计值时，材料分项系数不应小于2.15；
4.每个连接点锚栓不应少于2个，锚栓直径不应小于8mm；
5.采用化学锚栓时，不宜在锚板上进行连续的、受力的焊缝焊接。
8 小结
突出屋面的分离式光伏系统不同于合一式的光伏系统，屋面光伏组件不要求具有建筑功能，不需要密封。它是屋面的小附属结构，破坏后有承重屋面承托，并不产生大的安全问题，安全性要求可以按最低标准考虑。因此屋面光伏系统不应按通常的屋面或采光顶进行设计。
按照本文的建议进行屋面光伏系统设计，将显著减少面板和支架的材料用量，显著减低结构造价，有利于屋面光伏系统的推广应用。【完】
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