一种穿斗式木结构可开启光伏屋面及其施工方法

本发明属于建筑结构，尤其涉及一种穿斗式木结构可开启光伏屋面及其施工方法。

背景技术：

1、穿斗式木结构是用穿枋把柱子串连起来，形成一榀榀的屋架，在屋架之间再采用斗枋与柱子相连，形成穿斗式结构的承载体系。作为穿斗式结构的屋面体系，其常规做法为：首先将檩条直接搁置在柱头上，然后将椽条按一定间距垂直布置于檩条上，最后在椽条之间铺设屋面瓦。几千年来，穿斗式木结构一直作为我国木结构建筑的主要结构体系，被广泛应用于民居建筑之中。具有木材取料轻巧、用料要求低、施工建造便利、造价成本低等优点。

2、然而应该注意到，传统的穿斗式木结构及其屋面仍存在诸多问题，主要体现如下：1.传统木结构多为匠人手工建造，施工精度较低，房屋气密性较差，降低了整个建筑的保温隔热性能，特别是屋面采用小青瓦铺砌，瓦与瓦之间的间隙导致室内外直接连通，致使室内空间，尤其是阁楼空间的保温隔热能力低下；2.屋面檩条大多采用整木建造，由于木料根梢直径相差较大，一般需采取切削或其它工艺保持檩条顶面平整，增大了檩条的加工工作量及施工难度，造成了一定的材料浪费及成本增加；3.屋面瓦采用铺砌的施工工艺，从檐口至屋脊层层铺砌、上下搭接，其铺砌质量的好坏完全取决于工人的熟练程度。另外，所铺设的小青瓦与椽条之间并无固定措施。在长期自然因素的影响，屋面极易出现露缝、破碎、滑脱等不良现象，导致屋顶漏水，丧失围护功能；4.穿斗式木结构的木板山墙基本处于封闭状态，与屋面构成密闭空间，导致室内空气流通困难。当建筑物夏季室内温度较高时，不易形成“烟囱效应”，从而导致建筑物的散热效果不佳，影响室内热舒适性。

3、在国家实施乡村振兴及“双碳”战略背景下，开发绿色、节能、舒适的建筑将是未来建筑的主要发展趋势。值得注意的是：我国建筑行业全过程碳排放总量达49.97亿吨二氧化碳，占全国碳排放的比重为50.6％。其中，建筑使用阶段的碳排放量为全国碳排放总量的21.9％，影响尤为巨大。因此，有必要降低建筑物在使用阶段的能耗。“双碳”战略实施方案指出，将大力开发太阳能、风能等新型能源，而分布式光伏是太阳能发电的重要技术手段。由此可见，在既有建筑中开发光伏发电功能对建筑行业节能减排意义重大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种穿斗式木结构可开启光伏屋面及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种穿斗式木结构可开启光伏屋面，包括分别固定安装在两支撑柱顶端的支座，两支撑柱对称设置，两所述支座之间转动安装有光伏屋面结构，所述支撑柱的侧壁上铰接有液压撑杆，所述液压撑杆的末端与所述光伏屋面结构铰接，所述液压撑杆用于推动所述光伏屋面结构以所述支座为圆心进行转动。

3、优选的，所述光伏屋面结构包括转动连接在所述支座上的檩条，所述檩条上固定安装有若干根加劲肋，相邻两所述加劲肋之间的间距相同，所述加劲肋的顶面为平面，任一所述加劲肋的顶面均固定连接有椽条，所述椽条的上方固定安装有光伏面板。

4、优选的，所述檩条的两端均固定连接有端板，所述端板的中部开设有孔，所述孔内固定安装有滚动轴承，所述檩条通过所述滚动轴承与所述支座转动连接。

5、优选的，所述支座包括可拆卸安装在所述支撑柱顶端的底板，所述底板的顶端中部固定连接有垂直面板，所述垂直面板的顶部设置有预留孔，所述预留孔内固定安装有套管，所述套管与所述底板之间设置有套管加劲肋，所述套管加劲肋与所述垂直面板固定连接；所述套管内穿设有固定销，所述滚动轴承套设在所述固定销上。

6、优选的，所述椽条的底部一端、所述支撑柱的侧壁上均固定连接有连接板，所述液压撑杆的两端分别与两所述连接板铰接。

7、优选的，所述檩条为圆钢管檩条，所述椽条为矩形钢管椽条。

8、优选的，所述光伏屋面结构的外侧设置有安装框，所述安装框固定安装在现有建筑屋顶的椽条上，所述安装框与所述光伏屋面结构之间设置有密封结构，所述密封结构用于对所述安装框与所述光伏屋面结构之间的缝隙进行密封。

9、优选的，所述密封结构包括开设在所述安装框内侧壁上的安装凹槽，所述安装凹槽内设置有竖板，所述竖板的中部与所述安装凹槽的槽壁铰接，所述竖板的底端固定连接有第一横板，所述竖板的顶端固定连接有第二横板，所述第二横板的末端固定连接有弹性橡胶密封块，所述光伏面板的侧壁上固定连接有弹性橡胶密封槽，所述弹性橡胶密封块与所述弹性橡胶密封槽相适配；所述弹性橡胶密封槽下方设置有若干个伸缩杆，若干个所述伸缩杆均固定安装在所述光伏面板上，所述伸缩杆的末端固定连接有推板，所述推板与所述第一横板抵接，所述推板的底端与所述安装凹槽的槽壁滑动连接；所述竖板的顶部远离所述第二横板的一侧固定连接有复位拉簧，所述复位拉簧的末端与所述安装凹槽的槽壁固定连接；所述第一横板与所述第二横板之间设置有阻挡板，所述阻挡板与所述安装凹槽的槽壁固定连接。

10、优选的，所述安装框的内侧顶部、所述光伏面板的侧壁顶部均固定连接有弹性橡胶密封条，两所述弹性橡胶密封条对应设置。

11、一种穿斗式木结构可开启光伏屋面的施工方法，包括以下步骤：

12、s1、安装区域清理，将现有建筑屋顶安装区域屋面瓦清理干净，然后锯掉安装区域椽条，拆除安装区域原有檩条直至露出支撑柱的柱头；

13、s2、支座安装，在支撑柱的柱头上采用螺钉进行支座的安装，并在支撑柱的侧壁上安装连接板；

14、s3、光伏屋面结构安装，将光伏屋面结构吊装至安装区域，待吊装就位后，在支座与檩条端部的滚动轴承之间安装固定销，并利用液压撑杆对支撑柱与光伏屋面结构进行连接，完成施工。

15、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

16、1.在穿斗式木结构中布置光伏屋面，可为建筑物在使用过程中提供清洁能源，有利于降低建筑物对传统化石能源的消耗，从而降低建筑物的碳排放量，进一步实现节能环保；

17、2.光伏屋面可开启的特征，既可实现调整屋面与太阳光的相对角度，实现太阳能最大限度的获取与转化；同时，又可以使得室内空间处于通透状态，发挥出建筑物“烟囱效应”，达到更为优异的散热效果，有利于提升建筑物室内热舒适度，降低能源消耗；

18、3.光伏屋面的材料的隔热效果要优于传统的小青瓦屋面，光伏屋面的密闭性及防水效果也优于传统的小青瓦屋面，在屋面长期使用过程中，不易出现漏水、破碎等功能丧失现象；

19、4.光伏屋面结构为一个整体部件，便于吊装施工，可实现屋面的快速安装及快速拆除，当房屋废弃后，还可以拆除光伏屋面进行回收，从而实现循环在利用；

20、5.光伏屋面结构采用标准化的钢材进行建造，构件几何尺寸基本零误差，加工制作精度高，可实现工厂标准化生产，提升部件制作质量及效率。

技术特征：

1.一种穿斗式木结构可开启光伏屋面，包括分别固定安装在两支撑柱(14)顶端的支座，两支撑柱(14)对称设置，其特征在于，两所述支座之间转动安装有光伏屋面结构，所述支撑柱(14)的侧壁上铰接有液压撑杆(13)，所述液压撑杆(13)的末端与所述光伏屋面结构铰接，所述液压撑杆(13)用于推动所述光伏屋面结构以所述支座为圆心进行转动。

2.根据权利要求1所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述光伏屋面结构包括转动连接在所述支座上的檩条(1)，所述檩条(1)上固定安装有若干根加劲肋(4)，相邻两所述加劲肋(4)之间的间距相同，所述加劲肋(4)的顶面为平面，任一所述加劲肋(4)的顶面均固定连接有椽条(5)，所述椽条(5)的上方固定安装有光伏面板(7)。

3.根据权利要求2所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述檩条(1)的两端均固定连接有端板(2)，所述端板(2)的中部开设有孔，所述孔内固定安装有滚动轴承(3)，所述檩条(1)通过所述滚动轴承(3)与所述支座转动连接。

4.根据权利要求3所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述支座包括可拆卸安装在所述支撑柱(14)顶端的底板(9)，所述底板(9)的顶端中部固定连接有垂直面板(8)，所述垂直面板(8)的顶部设置有预留孔，所述预留孔内固定安装有套管(10)，所述套管(10)与所述底板(9)之间设置有套管加劲肋(11)，所述套管加劲肋(11)与所述垂直面板(8)固定连接；所述套管(10)内穿设有固定销(12)，所述滚动轴承(3)套设在所述固定销(12)上。

5.根据权利要求2所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述椽条(5)的底部一端、所述支撑柱(14)的侧壁上均固定连接有连接板(6)，所述液压撑杆(13)的两端分别与两所述连接板(6)铰接。

6.根据权利要求2所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述檩条(1)为圆钢管檩条，所述椽条(5)为矩形钢管椽条。

7.根据权利要求2所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述光伏屋面结构的外侧设置有安装框(15)，所述安装框(15)固定安装在现有建筑屋顶的椽条(5)上，所述安装框(15)与所述光伏屋面结构之间设置有密封结构，所述密封结构用于对所述安装框(15)与所述光伏屋面结构之间的缝隙进行密封。

8.根据权利要求7所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述密封结构包括开设在所述安装框(15)内侧壁上的安装凹槽(16)，所述安装凹槽(16)内设置有竖板(17)，所述竖板(17)的中部与所述安装凹槽(16)的槽壁铰接，所述竖板(17)的底端固定连接有第一横板(18)，所述竖板(17)的顶端固定连接有第二横板(19)，所述第二横板(19)的末端固定连接有弹性橡胶密封块(20)，所述光伏面板(7)的侧壁上固定连接有弹性橡胶密封槽(21)，所述弹性橡胶密封块(20)与所述弹性橡胶密封槽(21)相适配；所述弹性橡胶密封槽(21)下方设置有若干个伸缩杆(22)，若干个所述伸缩杆(22)均固定安装在所述光伏面板(7)上，所述伸缩杆(22)的末端固定连接有推板(23)，所述推板(23)与所述第一横板(18)抵接，所述推板(23)的底端与所述安装凹槽(16)的槽壁滑动连接；所述竖板(17)的顶部远离所述第二横板(19)的一侧固定连接有复位拉簧(24)，所述复位拉簧(24)的末端与所述安装凹槽(16)的槽壁固定连接；所述第一横板(18)与所述第二横板(19)之间设置有阻挡板(25)，所述阻挡板(25)与所述安装凹槽(16)的槽壁固定连接。

9.根据权利要求8所述的穿斗式木结构可开启光伏屋面，其特征在于，所述安装框(15)的内侧顶部、所述光伏面板(7)的侧壁顶部均固定连接有弹性橡胶密封条(26)，两所述弹性橡胶密封条(26)对应设置。

10.一种穿斗式木结构可开启光伏屋面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开一种穿斗式木结构可开启光伏屋面及其施工方法，属于建筑结构技术领域，在穿斗式木结构中布置光伏屋面，可为建筑物在使用过程中提供清洁能源，有利于降低建筑物对传统化石能源的消耗，从而降低建筑物的碳排放量，实现节能环保；光伏屋面可开启的特征，既可实现调整屋面与太阳光的相对角度，实现太阳能最大限度的获取与转化；同时，又可以使得室内空间处于通透状态，发挥出建筑物“烟囱效应”，达到更为优异的散热效果，有利于提升建筑物室内热舒适度，降低能源消耗；光伏屋面的材料的隔热效果要优于传统的小青瓦屋面，光伏屋面的密闭性及防水效果也优于传统的小青瓦屋面，在屋面长期使用过程中，不易出现漏水、破碎等功能丧失现象。

技术研发人员：周理,王焕义,刘春燕
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12