光伏发电站中檩条结构设计分析

胡速波

摘 要：随着现代科学技术的进步，太阳能作为一种绿色能源得到了更多的利用，光伏发电站的建设也在不断增多，但是目前对于相关项目的研究工作较少，相关细部结构的设计案例也较少，因此需要对光伏项目的结构设计进行更加深入的研究工作。本文对光伏发电站中檩条结构设计进行相应的分析，并结合实际工程实例对项目中檩条的设计方案进行了探讨。

关键词：光伏发电站 檩条 结构设计

1引言

近年来，光伏发电站的项目不断增多，通过对太阳能资源的有效利用，能够最大限度的减少煤炭资源的利用，同时能够在很大程度上降低环境的污染。在整个工程项目中，檩条的用量也较大，因此对于檩条种类和受力方面的设计工作则变得尤为重要。为了能够确保相关工程的整体质量，使得光伏发电项目能够得到最佳的使用效果，需要对檩条结构各方面的设计工作严格的把控，确保其能够满足相关的要求。

2檩条结构设计

2.1荷载情况

在进行檩条受力分析时，最先要知道其多承受的荷载情况。其中恒载中主要包含了料等的自重还有檩条自身的重量。活荷载则是根据相关的规范进行相应的选择；根据项目所在区域进行雪荷载大小的选择，在这要注意的是，其与活荷载取其中较大的一个来进行相应的计算，而不是进行叠加进行计算的。

2.2檩条结构设计要点

（1）檩条强度计算

在进行相关檩条强度的具体计算中，要按照相关规范中的具体公式进行相应的计算，相应的计算公式为：

在上式中， 表示檩条相关截面的对于x轴来说的弯矩，相应的 则是表示檩条相关截面的对于y轴的弯矩；在檩条材料选用冷弯的薄壁型钢时， 则是表示檩条相应截面关于于x轴的有效截面模量，相应的 则是其相对于y轴来定义的；如果其材料选用的是热轧型钢，这两个则是表示相对于x轴和y轴的净截面模量。这些数值的具有选用则需要根据相关的设计规范进行相应的计算取值。

（2）檩条结构稳定性计算

檩条结构承担风荷载的话，其相关结构的稳定性则要按照相关设计规范的计算公式进行相应的计算。其计算公式为：

在上式中， 表示檩条相关截面的对于x轴来说的弯矩，相应的 则是表示檩条相关截面的对于y轴的弯矩；在檩条材料选用冷弯的薄壁型钢时， 则是表示檩条相应截面关于于x轴的毛截面模量，相应的 则是其相对于y轴来定义的；如果其材料选用的是热轧型钢，这两个则是表示相对于x轴和y轴的毛截面模量。 所代表的是相关梁结构的整体稳定性系数，其值的选取要根据相关的设计规范进行相应的选择。

（3）檩条结构的挠度计算

在进行相关檩条结构的设计中，通常只是对其垂直于光伏板方向的檩条挠度进行一定的验算，保证其计算结果在相关规定规定的标准之内。

在对单跨的简支檩条进行相关的计算时，所采用的公式为：

在上式中， 则是表示荷载沿光伏板行垂直方向上分布的相关标准值，单位为 ；其中 则是结构截面对于x轴的惯性矩。

如果檩条结构是两跨连续设计的，对其相关的跨中的挠度大小进行计算的公式则为：

如果是选用的三跨连续的，纳闷对于整个檩条结构的挠度计算，则选用对其边跨以及中间跨部分进行相应的计算，相应的规范规定的计算公式分别为：

针对上述几种情况的验算，如果不能够满足相关的设计规范要求，则需要正对性的进行加强。在对设计的檩条结构进行相关的强度验算时，如果不能满足公式要求，则需要采取相应的措施进行增大其强度，比如是增大相关截面的面积，再就是可以选用更加高强的檩条材料。

檩条结构的稳定性不能达到相关公式的计算值时，则可以对相关的檩条结构进行设置相应的拉条结构，通常情况下，对于拉条结构的设置，为了能够最大限度的发挥其功效，一般将其设置的位置一般是在檩条的翼缘1/3的腹板的高度之内。如果有风吸力的存在，会导致相关檩条结构的下部翼缘收到压力的作用，因此相应的拉条的设置位置这应该尽量的布置在檩条的上下翼缘的位置处，从而能够达到最好的加固效果。

通过挠度计算公式可以看出，如果设计的檩条结构不能够满足最小挠度的要求，则可以通过改变其截面的尺寸来进行相应的调整，也就是将檩条截面的惯性矩进行相应的增大，从而提高了分母的数值，使得最终的计算结果能够满足规范规定的最大限值。

3工程实例

3.1项目概况

本项目为沛县苏新二期2.7MW光伏项目，本工程位于江苏省徐州市沛县。项目工程是一座2.7MW农光互补形式的光伏发电站，整个的光伏发电站项目主要包括了光伏支架、逆变器基础1台、箱变基础2台、场区道路、围栏等部分，项目的总占地面积约为3.2万平方米，工程的总造价约为2900万元。本项目作为徐州市沛县的2017年大型投资项目，完工后的项目年发电量能够达到300万度，每年可节约标煤约为860吨，能够减轻排放二氧化碳量为2300吨；本项目将光伏发电和农业种植进行相互的结合，在不改变原有土地性质的前提下，实现了上方能够进行清洁发电，并在下方的土地上发展更加高效的农业经济作物，从而实现了“农光互补”的发展模式，将现有土地进行综合的开发利用，从而最大限度的增加了原有土地的收益。

3.2相关设计方案

本项目在进行相关的设计工作中，遇到的主要难点之一是在确定檩条的长度时，需要进行考虑的因素较多，一方面要考虑尽量减少檩条的长度分类，另一方面又要考虑到其能够按标准长度使用；与此同时不仅要减少生产加工和施工时分类的繁琐工作，还要能够更大程度的方便运输，避免过长的檩条在运输途中的不方便。为了能够最大限度的减少檩条使用的种类，同时又能够兼顾安装和运输，我们通过相关的计算分析，将檩条的拼接点确定在跨距的1/3处，同时调整相应的柱子间距和檩条两端的悬挑长度，从而能够做到端跨的檩条能够统一成一种长度种类，中间跨的檩条能够统一成另外的一种长度。如果采取这样的设计方法，一个18×2的光伏阵列，总共只有2种长度的檩条形式，从而最大限度的方便了檩条的生产加工和相关的现场安装工作，从而能够避免种类过多而混淆，并且在其跨度的1/3处进行相应的拼接施工，拼接处檩条中的弯矩基本上趋于0，这种设计方法实现了最大限度的便于结构的受力。

4小结

随着光伏项目的不断增多，其相关结构的各部分设计质量则是关系到整个光伏项目使用效果的关键部分，因此需要对其相关的各部分结构进行相关的研究工作。檩条结构作为较为主要的承重结构，在工程中的用量也较大，其相关设计的优劣直接影响到了后期的施工情况，如果设计不合理，一方面使得结构的各部分性能不能满足要求，另一方面则会加大后期施工的难度。因此需要对檩条结构设计进行更加严格的把控，相关的设计工作要做到各方面的综合考虑，保证各部分性能都能满足相关规范的规定。本文对檩条结构相关的设计要点进行了详细的分析，并通過实际工程案例，对檩条的相关设计工作进行更加深入的探讨。

参考文献：

[1]《钢结构设计手册》. GB50017-2003[S]. 北京： 中国计划出版社，2003.

[2]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）[S].201年版.北京：中国工程建设标准化协会，2012.

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

[4]《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）（2006 版）.