一、荷载类型及影响因素
（一）恒荷载
光伏组件自重
光伏组件的重量因材料、尺寸和型号而异。一般来说，常见的晶体硅光伏组件重量在 15 - 20kg/m²左右。这个重量是固定不变的，会持续作用在屋顶结构上。
例如，一个典型的 60 片单晶硅光伏组件，尺寸约为 1.65m×0.99m，重量可能在 18 - 20kg左右。当在屋顶大面积铺设时，这些组件的自重就形成了较为可观的恒荷载。
支架系统自重
支架系统包括支架基础、立柱、横梁、斜撑等部件。其重量取决于支架的材质（如铝合金、钢等）和结构形式。
以钢制支架为例，简单的小型屋顶光伏支架系统自重可能在 10 - 15kg/m²左右。支架系统的自重也是持续作用在屋顶的恒荷载，并且其重量分布会根据支架的布置方式而有所不同。
电缆及其他附属设备自重
光伏系统中的电缆、汇流箱、逆变器等附属设备也会产生一定的重量。电缆的重量与长度和规格有关，一般每米电缆重量在几百克到几千克不等。
汇流箱和逆变器的重量相对固定，例如一个小型的汇流箱可能重 5 - 10kg，逆变器重量根据功率大小有所不同，一般在 20 -50kg 左右。这些附属设备通常会集中放置在屋顶的某些位置，对局部屋顶结构产生较大的压力。
（二）活荷载
风荷载
风荷载是屋顶分布式光伏系统面临的重要活荷载。其大小与当地的基本风压、光伏系统的体型系数、高度等因素有关。
基本风压是根据当地气象数据确定的，不同地区差异较大。例如，沿海地区的基本风压可能达到 0.5 -0.8kN/m²，而内陆地区可能在 0.3 - 0.5kN/m² 左右。光伏系统的体型系数取决于其形状和布局，一般取值在 1.2 -1.5 之间。风对光伏组件和支架系统可能产生吸力或压力，当风吸力超过系统自重时，甚至可能导致组件或支架被掀起。
雪荷载
在有降雪的地区，雪荷载是必须考虑的因素。雪荷载的大小取决于当地的雪压、光伏组件的倾斜角度等。
当地雪压可以从建筑结构荷载规范中查到，一般在 0.1 - 0.5kN/m²之间。如果光伏组件倾斜角度较小，积雪厚度可能会增加，从而增大雪荷载。例如，当组件倾斜角度为 10° - 20° 时，相比倾斜角度为30° - 40° 的情况，相同雪压下积雪可能更厚，雪荷载也更大。
施工及检修荷载
在光伏系统的施工过程中，如安装组件、铺设电缆等，会有施工人员和施工设备在屋顶作业，产生临时荷载。施工荷载一般按照 2 -3kN/m² 考虑。
检修荷载是指在光伏系统运行期间，维修人员在屋顶进行检查、维修等操作时产生的荷载。检修荷载通常取值在 1 - 2kN/m²左右，并且其作用位置会根据检修工作的需要而变化。
二、荷载计算方法
（一）恒荷载计算
光伏组件
计算光伏组件恒荷载时，只需将单位面积重量乘以组件铺设面积即可。例如，如果光伏组件单位面积重量为 20kg/m²，铺设面积为100m²，则组件自重产生的恒荷载为 20×100 = 2000kg（换算为 kN 为 2000×9.8/1000 =19.6kN）。
支架系统
对于支架系统，同样是将单位面积重量乘以覆盖面积。如果支架系统单位面积重量为 12kg/m²，覆盖面积为80m²，则支架自重产生的恒荷载为 12×80 = 960kg（换算为 kN 为 960×9.8/1000 =9.408kN）。
电缆及附属设备
电缆重量根据长度和单位长度重量计算。假设电缆总长度为 100m，单位长度重量为 0.5kg/m，则电缆自重为 100×0.5 =50kg（换算为 kN 为 50×9.8/1000 =0.49kN）。对于汇流箱和逆变器等集中放置的设备，直接将其重量相加即可。
（二）活荷载计算
风荷载
根据建筑结构荷载规范，风荷载标准值计算公式为：。其中是风荷载标准值，是高度处的风振系数（对于低矮建筑和简单形状的光伏系统一般取1.0），是体型系数，是风压高度变化系数，是基本风压。
例如，某地区基本风压²，光伏系统体型系数，风压高度变化系数（假设光伏系统安装高度较低），则风荷载标准值²。
雪荷载
雪荷载标准值计算公式为：。其中是雪荷载标准值，是屋面积雪分布系数，是基本雪压。
例如，某地区基本雪压²，对于倾斜角度为30° 的光伏组件，屋面积雪分布系数，则雪荷载标准值²。
施工及检修荷载
施工和检修荷载一般按照均布荷载考虑，在计算时根据实际的作用面积乘以荷载标准值。例如，施工荷载标准值为2.5kN/m²，施工操作面积为 10m²，则施工荷载为 2.5×10 = 25kN。
三、屋顶承载能力评估
（一）屋顶结构信息收集
设计图纸审查
收集屋顶的建筑和结构设计图纸，了解屋顶的结构形式（如钢筋混凝土平屋顶、坡屋顶、轻钢屋顶等）、厚度、配筋情况（对于混凝土屋顶）、跨度、支撑结构（如梁、柱）的布置和尺寸等信息。这些图纸是评估屋顶承载能力的基础依据。
施工记录查阅
查阅屋顶的施工记录，包括混凝土浇筑记录（配合比、浇筑日期、试块强度试验报告等）、钢材安装记录（钢材型号、连接方式等）。施工记录可以反映屋顶实际的施工质量，例如混凝土强度是否达到设计要求，钢材布置是否符合规范等，这些因素会对屋顶的实际承载能力产生影响。
（二）承载能力计算与对比
建立屋顶结构模型（如果需要）
对于复杂的屋顶结构或荷载分布情况，可以利用的结构分析软件（如 SAP2000、PKPM等）建立屋顶结构模型。在模型中准确设置屋顶的结构参数（如厚度、材料特性等）、支撑条件（如梁、柱的约束情况）以及光伏荷载情况，真实地模拟屋顶的实际工作状态。
内力与变形计算
根据屋顶结构模型和光伏荷载计算结果，按照结构力学原理，计算屋顶在光伏荷载作用下的内力（如弯矩、剪力、轴力等）和变形（如挠度、转角等）。
结果评估
将计算得到的内力和变形结果与结构设计规范中的允许值进行对比。例如，对于钢筋混凝土平屋顶板，其挠度一般不应超过跨度的 1/200-1/250；对于钢结构屋顶构件，其应力应小于钢材的设计强度。如果计算结果超过允许值，或者屋顶的内力接近或超过其承载能力极限状态，说明屋顶的承载能力可能存在问题，需要分析原因并采取相应的措施，如加固屋顶结构或调整光伏系统的布置等。
四、注意事项
（一）荷载取值准确性
数据来源可靠性
风荷载和雪荷载的取值应依据当地可靠的气象数据和建筑结构荷载规范。基本风压和基本雪压的取值地区差异明显，要确保使用的数据是针对光伏系统安装地点的准确数据。
考虑特殊情况
对于一些特殊地形或环境条件，如山顶、山谷、风口等位置，风荷载可能会比一般地区大很多。同样，在寒冷多雪地区或易积雪的屋顶形状（如坡度较小的屋顶）下，雪荷载的取值要更加谨慎，可能需要考虑适当增大安全系数。
（二）屋顶结构检查
现状评估
在安装光伏系统之前，要对屋顶的现状进行详细检查。检查屋顶是否存在裂缝、变形、渗漏等问题。如果屋顶已经存在一定程度的损坏，可能会影响其承载能力，需要先进行修复。
长期监测
屋顶在安装光伏系统前经过评估满足承载要求，在光伏系统运行期间，也应该对屋顶结构进行长期监测。监测内容包括屋顶的变形、裂缝发展等情况，以便及时发现潜在的安全隐患。
（三）光伏系统设计优化
合理布局
在设计光伏系统时，应考虑屋顶的结构特点和承载能力，合理布局光伏组件和支架系统。例如，尽量将较重的设备（如逆变器、汇流箱）放置在屋顶的梁、柱等支撑结构上方，以减小局部荷载过大的风险。
荷载分散措施
可以采用一些荷载分散措施，如增加支架基础的面积、采用多点支撑的支架系统等，将光伏系统的荷载更均匀地分布到屋顶结构上，从而降低屋顶局部区域的承载压力
