CN108400750A - 一种斜拉式柔性光伏支架单元及光伏支架 - Google Patents
一种斜拉式柔性光伏支架单元及光伏支架 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种斜拉式柔性光伏支架单元及光伏支架，支架单元包括两个相对设置的立柱，两个立柱之间设置有稳定索和多根主斜索，其中稳定索的两端分别连接在对应端立柱的下部；所有的主斜索均分为两组，每组至少包括一根主斜索，每组的所有主斜索的上端与对应端的立柱上部连接，两组主斜索的下端均与横梁连接，且连接点沿横梁长度方向均匀布置，横梁水平设置；横梁和稳定索之间竖直等间距设置有多个吊索，所有吊索的上端与横梁连接，所有吊索的下端与稳定索连接。通过采用优化的自平衡预应力拉索体系，提高了结构的竖向刚度，解决了风荷载作用下的振动问题，从而显著提高光伏支架的跨越能力，进一步减少占地面积，对于地形复杂区域有较强的适应性。
Description
技术领域
本发明公开了一种斜拉式柔性光伏支架单元及光伏支架，涉及太阳能应用技术领域。
背景技术
近年来，为适应特殊架设环境，柔性光伏支架越来越受到青睐，然而现有的悬索柔性光伏支架构造和结构体系方面均存在明显不足：光伏组件与柔性拉索直接连接构造复杂，安装不便，且连接不可靠；风荷载作用下容易出现振动，造成组件隐裂，同时随着支架跨度增大，需要更大的预张力提供刚度，而预张力过大将导致对边界要求较高，成本激增。因此如何在野外快速高效地搭建大跨度柔性光伏支架，形成大跨度光伏组件的支承结构是一个符合实际需求且亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明为解决现有柔性光伏支架构造和结构体系方面存在的不足，而提出了一种斜拉式柔性光伏支架，该结构具有空间跨度大、刚度大、拆装方便、结构稳定性强等优点。该结构可适应各种复杂地形，可在较短时间内构建大跨度的光伏支承体系。
本发明通过以下技术方案实现：
一种斜拉式柔性光伏支架单元，包括两个相对设置的立柱，两个立柱之间设置有稳定索和多根主斜索，其中稳定索的两端分别连接在对应端立柱的下部；
所有的主斜索均分为两组，每组至少包括一根主斜索，每组的所有主斜索的上端与对应端的立柱上部连接，两组主斜索的下端均与横梁连接，且连接点沿横梁长度方向均匀布置，横梁水平设置，两组主斜索关于横梁的中垂线对称设置；
所述横梁和稳定索之间竖直等间距设置有多个吊索，所有吊索的上端与横梁连接，所有吊索的下端与稳定索连接，稳定索呈拱形。
所述稳定索在主斜索、横梁及吊索安装完成后施工，并施加一定的预张力，使得整体结构具有一定的刚度，以承受外荷载的作用，且由于竖向刚度较高，可防止光伏组件在风荷载作用下的振动。立柱可以采用侧向刚度较大的构件或刚架，甚至采用斜拉索抵抗主斜索和稳定索产生的水平力。
作为优选，所述立柱的上部连接有上端耳板，每组的所有主斜索的上端固定于对应侧的立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，稳定索的两端分别固定于对应侧立柱的下端耳板上。
作为优选，所述主斜索、稳定索和吊索均为柔性拉索，采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、吊装带中的一种或多种组合。自重轻、强度高、具有较好的防腐性能，能够有效减小结构的自重，方便于结构的拆装和运输。由于自重较轻，施工方便，可采用无支架提升的施工方法。
作为优选，所述每个吊索与稳定索的连接处设置有两个带槽的夹板，稳定索位于两个夹板之间的凹槽中，两个夹板通过螺栓紧固为一体；夹板的上端开设有通孔，每个吊索的下端穿过对应的通孔后反向折回，且通过至少三个钢丝绳扣固定；
所述吊索的上端绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；所述主斜索的下端也绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；所述横梁由两根不等边角钢相对设置组成，角钢上开设有多个螺栓孔，套筒位于相对设置的角钢之间的螺栓孔之间，且套筒内径大小与螺栓孔匹配，在螺栓孔与套筒中设置螺杆、螺母，将两个角钢连接成整体，并将主斜索另一端固定于横梁上。
一种斜拉式柔性光伏支架，包括多个斜拉式柔性光伏支架单元，多个斜拉式柔性光伏支架单元通过檩条连接；每个斜拉式柔性光伏支架单元包括两个相对设置的立柱，两个立柱之间设置有稳定索和多根主斜索，其中稳定索的两端分别连接在对应端立柱的下部；
所有的主斜索均分为两组，每组至少包括一根主斜索，每组的所有主斜索的上端与对应端的立柱上部连接，两组主斜索的下端均与横梁连接，且连接点沿横梁长度方向均匀布置，横梁水平设置，两组主斜索关于横梁的中垂线对称设置；
所述横梁和稳定索之间竖直等间距设置有多个吊索，所有吊索的上端与横梁连接，所有吊索的下端与稳定索连接，稳定索呈拱形。
所述主斜索为主受力构件，通过主斜索承托横梁，横梁上放置固定光伏组件的檩条，实现支承作用。所述主斜索和吊索端部设置长度调节装置(如花篮螺栓)，实现横梁水平夹角的调整，以适应光照角度的变化。所述横梁可采用铝合金或薄壁型钢构件，通过螺栓连接实现快速装配化施工。所述稳定索在主斜索、横梁及吊索安装完成后施工，并施加预张力，使得整体结构具有一定的刚度，以承受外荷载作用，且由于竖向刚度较高，可防止光伏组件在风荷载作用下的振动。所述立柱可以根据预拉力大小采用独立柱或刚架，跨度较大且有条件的情况下也可以增设斜拉索提高侧向刚度。所述斜拉支承结构为平面结构，通过一定形式的排列，例如并列或辐射状圆形布置，然后在横梁上布置檩条以固定光伏组件实现阵列布置。所述斜拉式柔性光伏支架稳定索可与其他临时结构结合形成一体化装置，例如稳定索与建筑膜材连接可构成大跨度临时空间结构，提供室内活动场所的同时上部可进行光伏发电，实现清洁能源；布置在污水处理池上空时，稳定索与防臭覆盖膜连接，成为防臭覆盖膜的支承结构；稳定索与塑料薄膜连接，与蔬菜大棚结构结合，实现农光互补。
由于构件采用装配化，施工时通过张拉稳定索，在整个结构中建立预张力，本发明可以在现场快速拼装成形；结构成形后可提供较大的刚度和跨度；结构整体质量较轻，便于运输和储存，能够实现多次反复拆装使用；通过主斜索和吊索的调节，可以实现对光照角度的实时跟踪，提高发电效率；本发明光伏支架可与其他临时结构相结合，实现多种功能，具有较强的实际意义。
作为优选，所述横梁可采用铝合金或薄壁型钢构件，通过螺栓连接实现快速装配化施工。
作为优选，所述立柱的上部连接有上端耳板，每组的所有主斜索的上端固定于对应侧的立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，稳定索的两端分别固定于对应侧立柱的下端耳板上，便于快速、牢固的将主斜索、稳定索和立柱进行连接，拆装方便，操作简单。
作为优选，所述主斜索、稳定索和吊索均为柔性拉索，采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、吊装带中的一种或多种组合。柔性拉索自重轻、强度高、具有较好的防腐性能，能够有效减小结构的自重，方便于结构的拆装和运输。由于自重较轻，施工方便，可采用无支架提升的施工方法。
作为优选，所述每个吊索与稳定索的连接处设置有两个带槽的夹板，稳定索位于两个夹板之间的凹槽中，两个夹板通过螺栓紧固为一体；夹板的上端开设有通孔，每个吊索的下端穿过对应的通孔后反向折回，且通过至少三个钢丝绳扣固定。
所述吊索的上端绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；所述主斜索的下端也绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定，提高连接强度，防止斜拉索负重后脱落防止端部意外脱落；另外，主斜索和吊索可连接长度调节装置(如花篮螺栓)，实时调整横梁水平夹角，根据需要布置光伏组件，获得较佳的光照入射角，适应性强。
所述横梁由两根不等边角钢相对设置组成，角钢上开设有多个螺栓孔，套筒位于相对设置的角钢之间的螺栓孔之间，且套筒内径大小与螺栓孔匹配，在螺栓孔与套筒中设置螺杆、螺母，将两个角钢连接成整体，并将主斜索另一端固定于横梁上。横梁为L型角钢，不但强度高，提高整体结构稳定性，另外便于固定主斜索、吊索。
作为优选，所述檩条为槽型卷边薄壁型钢，腹板位置开长圆孔，与横梁上的螺栓孔通过螺栓连接。采用槽型卷边薄壁型钢作为檩条强度高，结构稳定。螺栓连接拆装方便、且连接牢靠。
作为优选，还包括设置在斜拉式柔性光伏支架单元两侧的斜拉索，所述斜拉索的上端固定于立柱上，斜拉索的下端通过预埋件固定于斜拉索基础上，通过设置斜拉索，提高立柱刚度。
本技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明的新型斜拉式柔性光伏支架，采用拉索作为主受力构件，有效节约钢材。采用预制装配式体系，实现快速拆装、高效施工，能够反复利用、绿色环保；
(2)拉索与横梁可调式连接的构造特点，可根据需要布置光伏组件，获得较佳的光照入射角；
(3)通过采用优化的预应力拉索体系，提高了结构的竖向刚度，解决了风荷载作用下的振动问题，从而显著提高光伏支架的跨越能力，进一步减少占地面积，对于地形复杂区域有较强的适应性，例如水池、丘陵地带；
(4)可与污水处理池的防臭覆盖膜、农业大棚、煤炭堆场封闭等结构相结合，形成一体化装置，有效节约资源，降低成本，具有较强的实际意义。
附图说明
图1为斜拉式柔性光伏支架立面示意图。
图2为斜拉式柔性光伏支架阵列三维示意图。
图3为边界加强结构示意图。
图4为吊索与稳定索连接节点示意图。
图5为横梁、檩条、吊索、主斜索连接节点示意图。
图6为横梁与吊索装配示意图。
图7为横梁与檩条装配示意图。
图8为立柱与拉索连接示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明的斜拉式柔性光伏支架做进一步说明，附图和实施例是以本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本发明所述的一种斜拉式柔性光伏支架，包括由立柱5、主斜索1、横梁2组成的斜拉支承系统，以及由吊索3、稳定索4组成的稳定系统，主斜索1和稳定索4端部与立柱5连接。立柱5选用工字钢，通过预埋地脚螺栓固定于立柱基础6。
如图3所示，若立柱5刚度不够，可增设斜拉索8固定，斜拉索8通过预埋件固定于斜拉索基础9。
拉索根据内力大小选择不同截面规格的镀锌钢丝绳，主斜索1端部与立柱上端耳板14连接，稳定索4端部与立柱下端耳板15连接。吊索3与稳定索4可靠连接，节点如图4所示。螺栓11将带槽的夹板10拧紧，依靠摩擦力夹紧稳定索4；吊索3布置的间距与横梁2的竖向刚度有关，当横梁2竖向刚度较小时，吊索设置间距小，反之则设置间距大，可根据结构经济性进行优化设计。
主斜索1下端连接横梁2，横梁2由两根不等边角钢组成，角钢之间依靠螺栓11和套筒13连接成整体，钢丝绳绕过套筒13后通过至少3个钢丝绳扣12固定；双拼角钢上根据组件布置方式排设檩条7，实现对光伏组件的支承，如图2所示。
角钢对应位置开螺栓孔，节点连接方式如图5、图6、图7所示，檩条7为槽型卷边薄壁型钢，腹板位置开长圆孔，与横梁2上的螺栓孔通过螺栓连接；主斜索1和吊索3端部可设置长度调节装置如花篮螺栓，实现横梁2水平夹角的调整，以适应光照角度的变化。
如图8所示，稳定索4端部通过立柱下端耳板15固定于立柱5下端，两端设置长度调节装置如花篮螺栓，以方便进行预应力张拉。张拉完成后，整体结构具有较大刚度，能够承受水平及竖向荷载，形成大跨度支承结构。
稳定索4可与其他临时结构相结合，实现双重功能，例如稳定索4与建筑膜材连接可构成大跨度临时空间结构例如战地医院、临时帐篷、煤炭堆场封闭结构等，形成室内大空间活动场所的同时上部可进行光伏发电，实现清洁能源；布置在污水处理池上空时，稳定索4与防臭覆盖膜连接，成为防臭覆盖膜的支承结构；稳定索4与塑料薄膜连接，与蔬菜大棚结构结合，实现农光互补。
以上说明书中未做特别说明的部分均为现有技术，或者通过现有技术既能实现。而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种斜拉式柔性光伏支架单元，其特征在于，包括两个相对设置的立柱，两个立柱之间设置有稳定索和多根主斜索，其中稳定索的两端分别连接在对应端立柱的下部；
所有的主斜索均分为两组，每组至少包括一根主斜索，每组的所有主斜索的上端与对应端的立柱上部连接，两组主斜索的下端均与横梁连接，且连接点沿横梁长度方向均匀布置，横梁水平设置，两组主斜索关于横梁的中垂线对称设置；
所述横梁和稳定索之间竖直等间距设置有多个吊索，所有吊索的上端与横梁连接，所有吊索的下端与稳定索连接，稳定索呈拱形。
2.根据权利要求1所述的斜拉式柔性光伏支架单元，其特征在于，所述立柱的上部连接有上端耳板，每组的所有主斜索的上端固定于对应侧的立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，稳定索的两端分别固定于对应侧立柱的下端耳板上。
3.根据权利要求1所述的斜拉式柔性光伏支架单元，其特征在于，所述主斜索、稳定索和吊索均为柔性拉索，采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、吊装带中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的斜拉式柔性光伏支架单元，其特征在于，所述每个吊索与稳定索的连接处设置有两个带槽的夹板，稳定索位于两个夹板之间的凹槽中，两个夹板通过螺栓紧固为一体；夹板的上端开设有通孔，每个吊索的下端穿过对应的通孔后反向折回，且通过至少三个钢丝绳扣固定；
所述吊索的下端绕设于稳定索上，绕设后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定，且每个吊索与稳定索的连接处设置有两个带槽的夹板，稳定索位于两个夹板之间的凹槽中，吊索与稳定索的连接位于两个夹板之间，两个夹板通过螺栓紧固为一体；
所述吊索的上端绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；所述主斜索的下端也绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；所述横梁由两根不等边角钢相对设置组成，角钢上开设有多个螺栓孔，套筒位于相对设置的角钢之间的螺栓孔之间，且套筒内径大小与螺栓孔匹配，在螺栓孔与套筒中设置螺杆、螺母，将两个角钢连接成整体，并将主斜索另一端固定于横梁上。
5.一种斜拉式柔性光伏支架，其特征在于，包括多个斜拉式柔性光伏支架单元，多个斜拉式柔性光伏支架单元通过檩条连接；每个斜拉式柔性光伏支架单元包括两个相对设置的立柱，两个立柱之间设置有稳定索和多根主斜索，其中稳定索的两端分别连接在对应端立柱的下部；
所有的主斜索均分为两组，每组至少包括一根主斜索，每组的所有主斜索的上端与对应端的立柱上部连接，两组主斜索的下端均与横梁连接，且连接点沿横梁长度方向均匀布置，横梁水平设置，两组主斜索关于横梁的中垂线对称设置；
所述横梁和稳定索之间竖直等间距设置有多个吊索，所有吊索的上端与横梁连接，所有吊索的下端与稳定索连接，稳定索呈拱形。
6.根据权利要求5所述的斜拉式柔性光伏支架，其特征在于，所述立柱的上部连接有上端耳板，每组的所有主斜索的上端固定于对应侧的立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，稳定索的两端分别固定于对应侧立柱的下端耳板上。
7.根据权利要求5所述的斜拉式柔性光伏支架，其特征在于，所述主斜索、稳定索和吊索均为柔性拉索，采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、吊装带中的一种或多种组合。
8.根据权利要求5所述的斜拉式柔性光伏支架，其特征在于，所述每个吊索与稳定索的连接处设置有两个带槽的夹板，稳定索位于两个夹板之间的凹槽中，两个夹板通过螺栓紧固为一体；夹板的上端开设有通孔，每个吊索的下端穿过对应的通孔后反向折回，且通过至少三个钢丝绳扣固定；
所述吊索的上端绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；所述主斜索的下端也绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；所述横梁由两根不等边角钢相对设置组成，角钢上开设有多个螺栓孔，套筒位于相对设置的角钢之间的螺栓孔之间，且套筒内径大小与螺栓孔匹配，在螺栓孔与套筒中设置螺杆、螺母，将两个角钢连接成整体，并将主斜索另一端固定于横梁上。
9.根据权利要求5所述的斜拉式柔性光伏支架，其特征在于，所述檩条为槽型卷边薄壁型钢，腹板位置开长圆孔，与横梁上的螺栓孔通过螺栓连接。
10.根据权利要求5所述的斜拉式柔性光伏支架，其特征在于，还包括设置在斜拉式柔性光伏支架单元两侧的斜拉索，所述斜拉索的上端固定于立柱上，斜拉索的下端通过预埋件固定于斜拉索基础上。
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2018
- 2018-03-27 CN CN201810258774.2A patent/CN108400750B/zh active Active
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