2.1三角形支架
此种支架是早期光伏工程中采用较多的支架形式如图1,太阳能光伏支架设置前后长短支腿,支腿分别与基础采用螺栓连接,斜撑一端支撑在长柱柱脚,端在斜粱中部,纵冋檩条支撑在斜粱上,构成太阳能板支架系统。该结构是几何不变体系,无多余约束。
此类支架结构常用的光伏支架柱脚与基础的连接见图2,此种结构形式如果柱脚按铰接考虑,支架变形较大，用钢量较高，并且由于支架变形引起的无边框电池组件破损率非常高。
2.2改良三角形支架
三角形支架对支腿与基础的连接形式要求较髙,为了有效解决这一问题,经过深入硏究,改良三角架孕育而生(如图3),该支架在三角形支架的基础上增加了斜支撑,增加了支架的整体稳定性,用钢量稍有增加,支架前后立柱协同变形,变形减小,适用于各种形式的光伏组件支架,尤其是风荷载较大,地热起伏不均匀或山地光伏,对支架整体性和变形要求较高的工程。
2.3人字形支架
人字形支架遵循的是结构力学中“三刚片规则”即:三个刚片用不在一直线上的三个单铰两两相联组成的集合体系不变,且没有多余约束。也是一个简单的二元种支架形式(图4)由于取消了长短腿的设置,所以用钢量较小,支架形式更为简单,施工安装更为方便。但此种支架也有一定的局限性:1)因其无法在高度方向调节支架,此支架仅适用于地势平坦起伏较小的地形;2)由于该支架取消了长短支腿,使橫粱悬挑长度加长,上部荷载增大时,支架产生度也会增大,这对光伏支架系统的稳定性及无边框光伏组件的破损率都会造成隐患,因此人字形支架仅用于风荷载较小的工程环境。
2.4改良人字形支架
为了有效解决人字形支架斜粱用钢量较大的缺点角形支架的特点,形成了改良版的人字形架(图5),此种支架形式是在人字形支架的基础上增加了后支腿,从而减少横粱的悬挑长度,达到加强支架统稳定性,降低光伏组件破损率的效果。改良人字形支架用钢量仅比人字形支架略大,但是与两个三角形支架相比,用钢量会有所减少。
单柱光伏支撑结构主要由主梁、次粱、前支撑、后支撑、钢柱、抱箍和单桩基础等关键构件组成,如图6所示单柱光伏支撑结构釆用2个斜支撑,支起主、次梁,从而托起光伏电池板,钢斜撑与单柱基础ˉ间连接通过抱箍实现,具有简洁、髙效的特点。同时单柱光伏支撑结构占用空间较小,可以充分利用前后排光伏组串之间的土地单柱光伏支撑结构的前、后支撑是双柱光伏支撑结构前、后支枉的拉长版,且单柱光伏支撑结构增加了抱箍、钢柱等构件,所以与双柱光伏支架相比单柱支撑结构的用钢量明显提高。
三、支架受力及变形分析
以工程为例,由于工程采用薄膜光伏组件,地势也较为平缓,考虑到支架的适用性对改良型三角形支架和改良型人字形支架的受力及变形进行分析,已知的设计参数为:最佳倾角34度,外部环境为壁滩,地势平坦,30年一遇风载0.42kNm2,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为010g,设计特征周期值为0.45s。场地类别为Ⅱ类,光伏板最低点距离地面0.5m。,结构内力及节点位移见图7~图8。
比可知,改良三角形支架其所受内力及节点位移与改良人字形技支架相比均略大。改良人字形支架受力远小于改良三角形支架,所以改良人字形支架的结构受力、用钢量及节点位移均达到最小值,为此工程的最优方案。
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发表于 2024-2-4 14:54:52
