固定式光伏支架單、雙立柱結構方案對比

夏巖

摘 要：本文通過對固定傾角光伏支架進行單立柱、雙立柱兩種結構方案設計分析，給出了上述兩種支架結構方案中主要構件的受力情況對比及兩種支架方案的整體工程量對比，為日后類似項目的設計工作提供參考。

關鍵詞：固定傾角;光伏支架;單立柱結構;雙立柱結構

中圖分類號：TN61 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0054-02

1 工程概況

某光伏發電工程，采用雙面雙玻電池組件，單塊組件容量345W，組件規格1702×981×30mm，組件布置形式為橫向4×10布置，光伏組件最低點距地1500mm。光伏支架采用固定傾角光伏支架，傾角為33°，支架材質采用熱浸鍍鋅鋼材。

本工程從地勢上看屬于山地光伏電場，山體多為基巖裸露，強風化層厚度1.2m左右，下為中風化。項目所在地50年一遇基本風壓0.50kN/m2，50年一遇基本雪壓0.30kN/m2。

1.1 單立柱結構方案

1.1.1 光伏支架結構部分

針對本工程項目特點，在單立柱光伏支架基礎中預埋C型鋼，支架斜梁、立柱通過螺栓直接與預埋C型鋼進行連接。如圖1。

對該支架結構進行受力分析：立柱最大應力為252.5N/mm2，斜梁最大應力為143.8N/mm2，斜撐最大應力為32.6N/mm2，檁條最大應力為237.3N/mm2。支架結構的豎向最大位移為 17.71mm。再通過控制長細比、整體、局部穩定等要求篩選后，立柱選用Q345B級C型鋼型號130*70*20*3，斜梁選用Q235B級C型鋼型號80*40*15*2.5，斜支撐選用Q235B級圓管 φ42*2.5，檁條選用Q235B級C型鋼型號90*45*15*1.8。單組光伏陣列支架重544.24kg。

1.1.2 光伏支架基礎部分（如圖2）

根據現場地質條件，本工程采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎，同時結合光伏支架結構形式以及基礎受力情況、試樁結果，該方案下相應樁基礎參數如表1。

該方案中，單個光伏陣列共有5根樁基礎，總工程量統計如表2。

1.2 雙立柱結構方案

1.2.1 光伏支架部分

針對本工程項目特點，雙立柱光伏支架采用圓管立柱的結構方案，同時在支架基礎中預埋圓管，立柱圓管通過螺栓于基礎預埋圓管進行固定，通過對支架立柱長度進行調整，從而便于施工現場針對不同的地勢情況對光伏支架整體高度進行調整。如圖3。

對該支架結構進行受力分析：立柱最大應力為182.2N/mm2，斜梁最大應力為181.7N/mm2，斜撐最大應力為35.4N/mm2，檁條最大應力為205.3N/mm2。支架結構的豎向最大位移為8.84mm。再通過控制長細比、整體、局部穩定等要求篩選后，前后立柱選用Q235B級圓管φ60*3.0，斜梁選用Q235B級方管型號60*40*2.5，斜支撐選用Q235B級圓管φ38*2.5，檁條選用Q235B級C型鋼型號90*45*15*1.8。單組光伏陣列支架重586.16kg。

1.2.2 光伏支架基礎部分（如圖4）

根據現場地質條件，本工程采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎，同時結合光伏支架結構形式以及基礎受力情況、試樁結果，該方案下相應樁基礎參數如表3。

該方案中，單個光伏陣列共有10根樁基礎，總工程量統計如表4。

2 單、雙立柱方案結構對比（如表5）

通過對光伏支架單、雙立柱結構方案進行對比分析，得到結論如下：

支架部分，單立柱支架結構用鋼量小于雙立柱支架結構的用鋼量;

基礎部分，單組光伏陣列中，單立柱支架結構方案中基礎數量為雙立柱支架結構方案基礎數量的一半，但就工程量而言，無論從混凝土用量、鋼筋用量以及基礎預埋件的用量，單立柱支架方案基礎工程量均大于雙立柱支架結構方案基礎的工程量。綜合考慮支架及基礎造價，單立柱結構方案略低于雙立柱結構方案。

3 結語

通過對光伏支架單、雙立柱結構方案進行整體的對比、分析，單立柱結構方案的整體造價略低于雙立柱結構方案。但單立柱結構方案樁徑較大，在現場地勢坡度較大，機械難以操作的區域，施工困難。而雙立柱結構方案，樁徑較小，在地勢坡度較大的區域，可通過人工鉆孔的方式進行樁基礎的施工。

因此，光伏支架單、雙立柱結構方案并沒有各自的絕對優勢，在進行光伏支架結構設計時，需要結合工程實際特點，選擇合適的設計方案，達到最優的設計效果。