固定式光伏支架單、雙立柱結(jié)構(gòu)方案對比

夏巖

摘 要：本文通過對固定傾角光伏支架進(jìn)行單立柱、雙立柱兩種結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)分析，給出了上述兩種支架結(jié)構(gòu)方案中主要構(gòu)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(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：固定傾角;光伏支架;單立柱結(jié)構(gòu);雙立柱結(jié)構(gòu)

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

1 工程概況

某光伏發(fā)電工程，采用雙面雙玻電池組件，單塊組件容量345W，組件規(guī)格1702×981×30mm，組件布置形式為橫向4×10布置，光伏組件最低點(diǎn)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(zhì)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(qiáng)風(fēng)化層厚度1.2m左右，下為中風(fēng)化。項(xiàng)目所在地50年一遇基本風(fēng)壓0.50kN/m2，50年一遇基本雪壓0.30kN/m2。

1.1 單立柱結(jié)構(gòu)方案

1.1.1 光伏支架結(jié)構(gòu)部分

針對本工程項(xiàng)目特點(diǎn)，在單立柱光伏支架基礎(chǔ)中預(yù)埋C型鋼，支架斜梁、立柱通過螺栓直接與預(yù)埋C型鋼進(jìn)行連接。如圖1。

對該支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析：立柱最大應(yīng)力為252.5N/mm2，斜梁最大應(yīng)力為143.8N/mm2，斜撐最大應(yīng)力為32.6N/mm2，檁條最大應(yīng)力為237.3N/mm2。支架結(jié)構(gòu)的豎向最大位移為 17.71mm。再通過控制長細(xì)比、整體、局部穩(wěn)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(chǔ)部分（如圖2）

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，本工程采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合光伏支架結(jié)構(gòu)形式以及基礎(chǔ)受力情況、試樁結(jié)果，該方案下相應(yīng)樁基礎(chǔ)參數(shù)如表1。

該方案中，單個(gè)光伏陣列共有5根樁基礎(chǔ)，總工程量統(tǒng)計(jì)如表2。

1.2 雙立柱結(jié)構(gòu)方案

1.2.1 光伏支架部分

針對本工程項(xiàng)目特點(diǎn)，雙立柱光伏支架采用圓管立柱的結(jié)構(gòu)方案，同時(shí)在支架基礎(chǔ)中預(yù)埋圓管，立柱圓管通過螺栓于基礎(chǔ)預(yù)埋圓管進(jìn)行固定，通過對支架立柱長度進(jìn)行調(diào)整，從而便于施工現(xiàn)場針對不同的地勢情況對光伏支架整體高度進(jìn)行調(diào)整。如圖3。

對該支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析：立柱最大應(yīng)力為182.2N/mm2，斜梁最大應(yīng)力為181.7N/mm2，斜撐最大應(yīng)力為35.4N/mm2，檁條最大應(yīng)力為205.3N/mm2。支架結(jié)構(gòu)的豎向最大位移為8.84mm。再通過控制長細(xì)比、整體、局部穩(wěn)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(chǔ)部分（如圖4）

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，本工程采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合光伏支架結(jié)構(gòu)形式以及基礎(chǔ)受力情況、試樁結(jié)果，該方案下相應(yīng)樁基礎(chǔ)參數(shù)如表3。

該方案中，單個(gè)光伏陣列共有10根樁基礎(chǔ)，總工程量統(tǒng)計(jì)如表4。

2 單、雙立柱方案結(jié)構(gòu)對比（如表5）

通過對光伏支架單、雙立柱結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行對比分析，得到結(jié)論如下：

支架部分，單立柱支架結(jié)構(gòu)用鋼量小于雙立柱支架結(jié)構(gòu)的用鋼量;

基礎(chǔ)部分，單組光伏陣列中，單立柱支架結(jié)構(gòu)方案中基礎(chǔ)數(shù)量為雙立柱支架結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)數(shù)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(chǔ)預(yù)埋件的用量，單立柱支架方案基礎(chǔ)工程量均大于雙立柱支架結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)的工程量。綜合考慮支架及基礎(chǔ)造價(jià)，單立柱結(jié)構(gòu)方案略低于雙立柱結(jié)構(gòu)方案。

3 結(jié)語

通過對光伏支架單、雙立柱結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行整體的對比、分析，單立柱結(jié)構(gòu)方案的整體造價(jià)略低于雙立柱結(jié)構(gòu)方案。但單立柱結(jié)構(gòu)方案樁徑較大，在現(xiàn)場地勢坡度較大，機(jī)械難以操作的區(qū)域，施工困難。而雙立柱結(jié)構(gòu)方案，樁徑較小，在地勢坡度較大的區(qū)域，可通過人工鉆孔的方式進(jìn)行樁基礎(chǔ)的施工。

因此，光伏支架單、雙立柱結(jié)構(gòu)方案并沒有各自的絕對優(yōu)勢，在進(jìn)行光伏支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合工程實(shí)際特點(diǎn)，選擇合適的設(shè)計(jì)方案，達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果。