光伏發電站中檁條結構設計分析

胡速波

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

關鍵詞：光伏發電站 檁條 結構設計

1引言

近年來，光伏發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計工作則變得尤為重要。為了能夠確保相關工程的整體質量，使得光伏發電項目能夠得到最佳的使用效果，需要對檁條結構各方面的設計工作嚴格的把控，確保其能夠滿足相關的要求。

2檁條結構設計

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。活荷載則是根據相關的規范進行相應的選擇；根據項目所在區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檁條結構設計要點

（1）檁條強度計算

在進行相關檁條強度的具體計算中，要按照相關規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， 表示檁條相關截面的對于x軸來說的彎矩，相應的 則是表示檁條相關截面的對于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。這些數值的具有選用則需要根據相關的設計規范進行相應的計算取值。

（2）檁條結構穩定性計算

檁條結構承擔風荷載的話，其相關結構的穩定性則要按照相關設計規范的計算公式進行相應的計算。其計算公式為：

在上式中， 表示檁條相關截面的對于x軸來說的彎矩，相應的 則是表示檁條相關截面的對于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。 所代表的是相關梁結構的整體穩定性系數，其值的選取要根據相關的設計規范進行相應的選擇。

（3）檁條結構的撓度計算

在進行相關檁條結構的設計中，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，保證其計算結果在相關規定規定的標準之內。

在對單跨的簡支檁條進行相關的計算時，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標準值，單位為 ；其中 則是結構截面對于x軸的慣性矩。

如果檁條結構是兩跨連續設計的，對其相關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的，納悶對于整個檁條結構的撓度計算，則選用對其邊跨以及中間跨部分進行相應的計算，相應的規范規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的設計規范要求，則需要正對性的進行加強。在對設計的檁條結構進行相關的強度驗算時，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，比如是增大相關截面的面積，再就是可以選用更加高強的檁條材料。

檁條結構的穩定性不能達到相關公式的計算值時，則可以對相關的檁條結構進行設置相應的拉條結構，通常情況下，對于拉條結構的設置，為了能夠最大限度的發揮其功效，一般將其設置的位置一般是在檁條的翼緣1/3的腹板的高度之內。如果有風吸力的存在，會導致相關檁條結構的下部翼緣收到壓力的作用，因此相應的拉條的設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，如果設計的檁條結構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值，使得最終的計算結果能夠滿足規范規定的最大限值。

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農光互補形式的光伏發電站，整個的光伏發電站項目主要包括了光伏支架、逆變器基礎1臺、箱變基礎2臺、場區道路、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，完工后的項目年發電量能夠達到300萬度，每年可節約標煤約為860噸，能夠減輕排放二氧化碳量為2300噸；本項目將光伏發電和農業種植進行相互的結合，在不改變原有土地性質的前提下，實現了上方能夠進行清潔發電，并在下方的土地上發展更加高效的農業經濟作物，從而實現了“農光互補”的發展模式，將現有土地進行綜合的開發利用，從而最大限度的增加了原有土地的收益。

3.2相關設計方案

本項目在進行相關的設計工作中，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，我們通過相關的計算分析，將檁條的拼接點確定在跨距的1/3處，同時調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一成一種長度種類，中間跨的檁條能夠統一成另外的一種長度。如果采取這樣的設計方法，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加工和相關的現場安裝工作，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，這種設計方法實現了最大限度的便于結構的受力。

4小結

隨著光伏項目的不斷增多，其相關結構的各部分設計質量則是關系到整個光伏項目使用效果的關鍵部分，因此需要對其相關的各部分結構進行相關的研究工作。檁條結構作為較為主要的承重結構，在工程中的用量也較大，其相關設計的優劣直接影響到了后期的施工情況，如果設計不合理，一方面使得結構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。因此需要對檁條結構設計進行更加嚴格的把控，相關的設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規范的規定。本文對檁條結構相關的設計要點進行了詳細的分析，并通過實際工程案例，對檁條的相關設計工作進行更加深入的探討。

參考文獻：

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