光伏發(fā)電站中檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

胡速波

摘 要：隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步，太陽能作為一種綠色能源得到了更多的利用，光伏發(fā)電站的建設(shè)也在不斷增多，但是目前對于相關(guān)項目的研究工作較少，相關(guān)細部結(jié)構(gòu)的設(shè)計案例也較少，因此需要對光伏項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行更加深入的研究工作。本文對光伏發(fā)電站中檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計進行相應的分析，并結(jié)合實際工程實例對項目中檁條的設(shè)計方案進行了探討。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電站 檁條 結(jié)構(gòu)設(shè)計

1引言

近年來，光伏發(fā)電站的項目不斷增多，通過對太陽能資源的有效利用，能夠最大限度的減少煤炭資源的利用，同時能夠在很大程度上降低環(huán)境的污染。在整個工程項目中，檁條的用量也較大，因此對于檁條種類和受力方面的設(shè)計工作則變得尤為重要。為了能夠確保相關(guān)工程的整體質(zhì)量，使得光伏發(fā)電項目能夠得到最佳的使用效果，需要對檁條結(jié)構(gòu)各方面的設(shè)計工作嚴格的把控，確保其能夠滿足相關(guān)的要求。

2檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1荷載情況

在進行檁條受力分析時，最先要知道其多承受的荷載情況。其中恒載中主要包含了料等的自重還有檁條自身的重量?；詈奢d則是根據(jù)相關(guān)的規(guī)范進行相應的選擇；根據(jù)項目所在區(qū)域進行雪荷載大小的選擇，在這要注意的是，其與活荷載取其中較大的一個來進行相應的計算，而不是進行疊加進行計算的。

2.2檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（1）檁條強度計算

在進行相關(guān)檁條強度的具體計算中，要按照相關(guān)規(guī)范中的具體公式進行相應的計算，相應的計算公式為：

在上式中， 表示檁條相關(guān)截面的對于x軸來說的彎矩，相應的 則是表示檁條相關(guān)截面的對于y軸的彎矩；在檁條材料選用冷彎的薄壁型鋼時， 則是表示檁條相應截面關(guān)于于x軸的有效截面模量，相應的 則是其相對于y軸來定義的；如果其材料選用的是熱軋型鋼，這兩個則是表示相對于x軸和y軸的凈截面模量。這些數(shù)值的具有選用則需要根據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范進行相應的計算取值。

（2）檁條結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算

檁條結(jié)構(gòu)承擔風荷載的話，其相關(guān)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性則要按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范的計算公式進行相應的計算。其計算公式為：

在上式中， 表示檁條相關(guān)截面的對于x軸來說的彎矩，相應的 則是表示檁條相關(guān)截面的對于y軸的彎矩；在檁條材料選用冷彎的薄壁型鋼時， 則是表示檁條相應截面關(guān)于于x軸的毛截面模量，相應的 則是其相對于y軸來定義的；如果其材料選用的是熱軋型鋼，這兩個則是表示相對于x軸和y軸的毛截面模量。 所代表的是相關(guān)梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性系數(shù)，其值的選取要根據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范進行相應的選擇。

（3）檁條結(jié)構(gòu)的撓度計算

在進行相關(guān)檁條結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，通常只是對其垂直于光伏板方向的檁條撓度進行一定的驗算，保證其計算結(jié)果在相關(guān)規(guī)定規(guī)定的標準之內(nèi)。

在對單跨的簡支檁條進行相關(guān)的計算時，所采用的公式為：

在上式中， 則是表示荷載沿光伏板行垂直方向上分布的相關(guān)標準值，單位為 ；其中 則是結(jié)構(gòu)截面對于x軸的慣性矩。

如果檁條結(jié)構(gòu)是兩跨連續(xù)設(shè)計的，對其相關(guān)的跨中的撓度大小進行計算的公式則為：

如果是選用的三跨連續(xù)的，納悶對于整個檁條結(jié)構(gòu)的撓度計算，則選用對其邊跨以及中間跨部分進行相應的計算，相應的規(guī)范規(guī)定的計算公式分別為：

針對上述幾種情況的驗算，如果不能夠滿足相關(guān)的設(shè)計規(guī)范要求，則需要正對性的進行加強。在對設(shè)計的檁條結(jié)構(gòu)進行相關(guān)的強度驗算時，如果不能滿足公式要求，則需要采取相應的措施進行增大其強度，比如是增大相關(guān)截面的面積，再就是可以選用更加高強的檁條材料。

檁條結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不能達到相關(guān)公式的計算值時，則可以對相關(guān)的檁條結(jié)構(gòu)進行設(shè)置相應的拉條結(jié)構(gòu)，通常情況下，對于拉條結(jié)構(gòu)的設(shè)置，為了能夠最大限度的發(fā)揮其功效，一般將其設(shè)置的位置一般是在檁條的翼緣1/3的腹板的高度之內(nèi)。如果有風吸力的存在，會導致相關(guān)檁條結(jié)構(gòu)的下部翼緣收到壓力的作用，因此相應的拉條的設(shè)置位置這應該盡量的布置在檁條的上下翼緣的位置處，從而能夠達到最好的加固效果。

通過撓度計算公式可以看出，如果設(shè)計的檁條結(jié)構(gòu)不能夠滿足最小撓度的要求，則可以通過改變其截面的尺寸來進行相應的調(diào)整，也就是將檁條截面的慣性矩進行相應的增大，從而提高了分母的數(shù)值，使得最終的計算結(jié)果能夠滿足規(guī)范規(guī)定的最大限值。

3工程實例

3.1項目概況

本項目為沛縣蘇新二期2.7MW光伏項目，本工程位于江蘇省徐州市沛縣。項目工程是一座2.7MW農(nóng)光互補形式的光伏發(fā)電站，整個的光伏發(fā)電站項目主要包括了光伏支架、逆變器基礎(chǔ)1臺、箱變基礎(chǔ)2臺、場區(qū)道路、圍欄等部分，項目的總占地面積約為3.2萬平方米，工程的總造價約為2900萬元。本項目作為徐州市沛縣的2017年大型投資項目，完工后的項目年發(fā)電量能夠達到300萬度，每年可節(jié)約標煤約為860噸，能夠減輕排放二氧化碳量為2300噸；本項目將光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)種植進行相互的結(jié)合，在不改變原有土地性質(zhì)的前提下，實現(xiàn)了上方能夠進行清潔發(fā)電，并在下方的土地上發(fā)展更加高效的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物，從而實現(xiàn)了“農(nóng)光互補”的發(fā)展模式，將現(xiàn)有土地進行綜合的開發(fā)利用，從而最大限度的增加了原有土地的收益。

3.2相關(guān)設(shè)計方案

本項目在進行相關(guān)的設(shè)計工作中，遇到的主要難點之一是在確定檁條的長度時，需要進行考慮的因素較多，一方面要考慮盡量減少檁條的長度分類，另一方面又要考慮到其能夠按標準長度使用；與此同時不僅要減少生產(chǎn)加工和施工時分類的繁瑣工作，還要能夠更大程度的方便運輸，避免過長的檁條在運輸途中的不方便。為了能夠最大限度的減少檁條使用的種類，同時又能夠兼顧安裝和運輸，我們通過相關(guān)的計算分析，將檁條的拼接點確定在跨距的1/3處，同時調(diào)整相應的柱子間距和檁條兩端的懸挑長度，從而能夠做到端跨的檁條能夠統(tǒng)一成一種長度種類，中間跨的檁條能夠統(tǒng)一成另外的一種長度。如果采取這樣的設(shè)計方法，一個18×2的光伏陣列，總共只有2種長度的檁條形式，從而最大限度的方便了檁條的生產(chǎn)加工和相關(guān)的現(xiàn)場安裝工作，從而能夠避免種類過多而混淆，并且在其跨度的1/3處進行相應的拼接施工，拼接處檁條中的彎矩基本上趨于0，這種設(shè)計方法實現(xiàn)了最大限度的便于結(jié)構(gòu)的受力。

4小結(jié)

隨著光伏項目的不斷增多，其相關(guān)結(jié)構(gòu)的各部分設(shè)計質(zhì)量則是關(guān)系到整個光伏項目使用效果的關(guān)鍵部分，因此需要對其相關(guān)的各部分結(jié)構(gòu)進行相關(guān)的研究工作。檁條結(jié)構(gòu)作為較為主要的承重結(jié)構(gòu)，在工程中的用量也較大，其相關(guān)設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到了后期的施工情況，如果設(shè)計不合理，一方面使得結(jié)構(gòu)的各部分性能不能滿足要求，另一方面則會加大后期施工的難度。因此需要對檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計進行更加嚴格的把控，相關(guān)的設(shè)計工作要做到各方面的綜合考慮，保證各部分性能都能滿足相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。本文對檁條結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計要點進行了詳細的分析，并通過實際工程案例，對檁條的相關(guān)設(shè)計工作進行更加深入的探討。

參考文獻：

[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》. GB50017-2003[S]. 北京： 中國計劃出版社，2003.

[2]《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）[S].201年版.北京：中國工程建設(shè)標準化協(xié)會，2012.

[3]Low Rise Building Systems Manual 1996.Metal Building Manufacturers Association，Inc.

[4]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB5009-2001）（2006 版）.