CN116232182A - 柔性光伏支架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏支架技术领域，尤其涉及一种柔性光伏支架结构，包括用于连接基础的锚固架和设于锚固架上的多榀用于连接光伏组件的索桁架，单榀索桁架沿纵向延伸且两端连接锚固架，多榀索桁架沿横向间隔并排设置，每相邻两榀索桁架之间均通过沿横向设置的横向加劲桁架相连接。通过横向加劲桁架沿横向连接各相邻两榀索桁架，一方面能够使多榀索桁架共同工作、均匀协同受力，从而加强了结构的整体性，提高了结构的安全性；另一方面能够约束索桁架，防止索桁架发生扭转，从而提高了结构的稳定性。

Description

柔性光伏支架结构

技术领域

本发明涉及光伏支架技术领域，尤其涉及一种柔性光伏支架结构。

背景技术

柔性光伏支架的结构简单，自重较轻，能跨越较远距离，规避不良地形因素的影响。但现有技术中，柔性光伏支架在结构的纵向由预应力拉索提供刚度，结构的横向无有效约束，导致现有的柔性光伏支架在实际使用中存在一些问题：1)光伏面板通常与地面有一定夹角，承受风荷载时存在水平分量，而柔性光伏支架整个结构无有效抵抗水平荷载的措施，会造成索桁架水平方向较大位移，可能导致光伏面板之间相互碰撞，造成经济损失；2)风荷载与竖向荷载的合力不通过索桁架剪心，会造成索桁架的扭转，可能导致柔性光伏支架整个结构失效。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种柔性光伏支架结构，能够提高结构稳定性和安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种柔性光伏支架结构，包括用于连接基础的锚固架和设于锚固架上的多榀用于连接光伏组件的索桁架，单榀索桁架沿纵向延伸且两端连接锚固架，多榀索桁架沿横向间隔并排设置，每相邻两榀索桁架之间均通过沿横向设置的横向加劲桁架相连接。

优选地，两边榀索桁架与相邻索桁架之间均通过沿纵向设置的水平支撑相连接，水平支撑的两端连接锚固架。

优选地，水平支撑包括在边榀索桁架与相邻索桁架之间呈交叉设置的多个水平交叉构件。

优选地，单榀索桁架包括三根沿纵向延伸且两端连接锚固架的索和沿横向将三根索两两相连的索桁架撑杆，三根索包括两根沿横向间隔设置且具有高度差的组件索和一根以初始垂度位于两根组件索下方的承重索，两根组件索用于与光伏组件相连接。

优选地，单榀索桁架包括多组索桁架撑杆，每组索桁架撑杆均包括将三根索两两相连并形成三角形的三根索桁架撑杆，多组索桁架撑杆沿纵向间隔设置。

优选地，横向加劲桁架包括沿横向设置的连接撑杆，连接撑杆将相邻两榀索桁架中的两根承重索以及相邻近的两根组件索以承重索连接承重索、承重索连接组件索的方式相连接。

优选地，横向加劲桁架包括多组连接撑杆，每组连接撑杆均包括三根连接撑杆，多组连接撑杆沿纵向间隔设置。

优选地，锚固架包括设于多榀索桁架两端的钢架和倾斜设于钢架远离索桁架的一侧的斜拉索，钢架包括沿横向设置的钢梁和支撑钢梁的钢柱，多榀索桁架的端部均连接在钢梁上，钢梁上在与每榀索桁架的端部相对应的位置处均连接有钢柱和斜拉索。

优选地，与两边榀索桁架相对应的两边钢柱与相邻钢柱之间均通过柱间支撑相连接。

优选地，柱间支撑包括在两边钢柱与相邻钢柱之间呈交叉设置的柱间交叉构件。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

本发明的柔性光伏支架结构通过横向加劲桁架沿横向连接各相邻两榀索桁架，一方面能够使多榀索桁架共同工作、均匀协同受力，从而加强了结构的整体性，提高了结构的安全性；另一方面能够约束索桁架，防止索桁架发生扭转，从而提高了结构的稳定性。

附图说明

图1a是本发明实施例的柔性光伏支架结构中，锚固架的结构示意图。

图1b是在图1a示出的锚固架上安装多榀索桁架的结构示意图。

图1c是在图1b示出的结构上安装横向加劲桁架的结构示意图。

图1d是在图1c示出的结构上安装水平支撑的结构示意图。

图2是图1c中A部的放大示意图。

图3是本发明实施例的柔性光伏支架结构使用时的立体结构示意图。

图4是本发明实施例的柔性光伏支架结构使用时的平面布置示意图。

图5是本发明实施例的柔性光伏支架结构使用时的立面布置示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 锚固架

11 斜拉索

12 钢梁

13 钢柱

14 柱间支撑

141 柱间交叉构件

2 索桁架

21 索桁架撑杆

22 组件索

23 承重索

3 横向加劲桁架

31 连接撑杆

4 水平支撑

41 水平交叉构件

5 光伏组件

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1a至图5所示，本发明的柔性光伏支架结构的一种实施例。本实施例的柔性光伏支架结构用作光电转换系统(如光伏组件5)的支承部分，可应用于工厂、山区、城市以及各种农光互补和渔光互补的生态体系中，实现对太阳能的获取和利用，能显著减少碳排放。

本实施例的柔性光伏支架结构包括锚固架1、索桁架2和横向加劲桁架3。其中，锚固架1用于连接基础，以将本实施例的柔性光伏支架结构整体设置固定在基础上，基础可采用管桩或其它形式的抗拉基础。索桁架2用于连接光伏组件5，索桁架2作为主要受力系统对光伏组件5进行支承，锚固架1作为索桁架2的锚固体系支承索桁架2，并传递结构竖向载荷。索桁架2设有多榀，多榀索桁架2均设于锚固架1上。单榀索桁架2沿纵向延伸，且单榀索桁架2的两端连接在锚固架1上，单榀索桁架2可支承多个光伏组件5。多榀索桁架2沿横向间隔并排设置，每相邻两榀索桁架2之间均通过沿横向设置的横向加劲桁架3相连接。需要说明的是，本文中所提及的“横向”和“纵向”是指在水平面上相互垂直的两个方向。

本实施例的柔性光伏支架结构通过横向加劲桁架3沿横向连接各相邻两榀索桁架2，一方面能够使多榀索桁架2共同工作、均匀协同受力，从而加强了结构的整体性，提高了结构的安全性；另一方面能够约束索桁架2，防止索桁架2发生扭转，从而提高了结构的稳定性。

对图1b示出的结构(无横向加劲桁架3)和图1c示出的结构(有横向加劲桁架3)的性能进行仿真模拟测试，测试结果显示：无横向加劲桁架3时，结构容易发生扭转变形，变形很不均匀，实际位移(562mm)和位移差(350mm)均很大；有横向加劲桁架3时，结构整体变形比较均匀，无明显扭转产生，实际位移(328mm)和位移差(100mm)均较小。因此，横向加劲桁架3对提高结构稳定性、减小结构位移有显著效果。

进一步，本实施例中，两边榀索桁架2与相邻索桁架2之间均通过沿纵向设置的水平支撑4相连接，水平支撑4的两端连接锚固架1。两边榀索桁架2是指沿横向间隔并排设置的多榀索桁架2中位于横向上的两侧边处的索桁架2。由此，本实施例的柔性光伏支架结构在使用时，光伏组件5承受的风载荷水平分量可以通过横向加劲桁架3传递给水平支撑4，再由水平支撑4传递给锚固架1，最终传递至基础，从而避免了由索桁架2直接承担水平载荷，能够进一步显著减小结构水平位移。

对图1c示出的结构(无水平支撑4)和图1d示出的结构(有水平支撑4)的性能进行仿真模拟测试，测试结果显示：无水平支撑4时，结构在风荷载作用下，水平位移(328mm)相对较大；有水平支撑4时，结构在风荷载作用下，水平位移(63mm)显著减小。为了能够获得更大的发电量，光伏组件5的光伏面板通常与地面成一定夹角，角度大小和所在地维度相关，而风荷载作用方向是垂直光伏面板，不可避免的会产生水平分量。光伏面板倾角越大，其风荷载水平分量越大，若不设置水平支撑4，结构只能通过索桁架2来承担这部分荷载。此时，索桁架2同时承担竖向和水平向荷载，容易产生稳定性问题，尤其是边榀索桁架2，同时，过大的水平变形容易引起光伏面板的互相碰撞，造成经济损失。增加水平支撑4后，载荷水平分量由水平支撑4传递至锚固架1，索桁架2只需承担竖向荷载，不会产生较大的水平变形，结构稳定性高。

此外，设置横向加劲桁架3和水平支撑4能够增加柔性光伏支架结构整体刚度，减小结构自振周期，降低柔性结构在脉动风荷载作用下的结构响应。整体而言，增设横向加劲桁架3和水平支撑4，能以很小的成本，很好地解决柔性光伏支架结构稳定性的问题。

本实施例中，参见图1d和图4，优选地，水平支撑4为水平交叉支撑结构，水平支撑4包括在边榀索桁架2与相邻索桁架2之间呈交叉设置的多个水平交叉构件41。多个水平交叉构件41在边榀索桁架2与相邻索桁架2之间形成多组沿纵向依次相连接的水平交叉构件组，每组水平交叉构件组包括两个于中点处相交叉的水平交叉构件41，该两个水平交叉构件41的两端分别连接边榀索桁架2与相邻索桁架2，位于索桁架2两端处的水平交叉构件41的端部连接至锚固架1与索桁架2的连接处。

本实施例中，水平支撑4为柔性支撑结构，水平交叉构件41为柔性构件，如圆钢。水平支撑4优选地可以通过张紧件进行张紧，张紧件可以采用花篮螺栓。

参见图1b、图3和图5，本实施例中，优选地，单榀索桁架2包括三根沿纵向延伸且两端连接锚固架1的索和沿横向将三根索两两相连的索桁架撑杆21，三根索包括两根沿横向间隔设置且具有高度差的组件索22和一根以初始垂度位于两根组件索22下方的承重索23，两根组件索22用于与光伏组件5相连接。两根组件索22与光伏组件5的光伏面板直接连接，两根组件索22之间的横向间隔距离根据光伏面板的尺寸确定，根据实际建设需要，可以调整两根组件索22的高度差使光伏面板具有不同倾角。承重索23根据受力需要确定适当的初始垂度。三根索之间两两通过索桁架撑杆21刚性连接，索桁架撑杆21与索之间铰接。由此形成预应力双层索系柔性光伏支架结构。

较佳地，单榀索桁架2包括多组索桁架撑杆21，每组索桁架撑杆21均包括将三根索两两相连并形成三角形的三根索桁架撑杆21，多组索桁架撑杆21沿纵向间隔设置。

本实施例中，参见图1d，水平支撑4与索桁架2的承重索23铰接。

参见图1c和图2，本实施例中，优选地，横向加劲桁架3包括沿横向设置的连接撑杆31，连接撑杆31将相邻两榀索桁架2中的两根承重索23以及相邻近的两根组件索22以承重索23连接承重索23、承重索23连接组件索22的方式相连接。连接撑杆31与索之间均为铰接。

较佳地，横向加劲桁架3包括多组连接撑杆31，每组连接撑杆31均包括三根连接撑杆31，该三根连接撑杆31分别将相邻两榀索桁架2中的两根承重索23以及相邻近的两根组件索22以承重索23连接承重索23、承重索23连接组件索22的方式相连接。多组连接撑杆31沿纵向间隔设置。

本实施例中，横向加劲桁架3的多组连接撑杆31与单榀索桁架2的多组索桁架撑杆21一一对应地设置。优选地，每组连接撑杆31与每组索桁架撑杆21在同一索上的连接位置重合。

参见图1a、图1b、图3至图5，本实施例中，优选地，锚固架1包括设于多榀索桁架2两端的钢架和倾斜设于钢架远离索桁架2的一侧的斜拉索11，钢架包括沿横向设置的钢梁12和支撑钢梁12的钢柱13。多榀索桁架2的端部均连接在钢梁12上，钢梁12为多榀索桁架2的组件索22和承重索23提供直接锚固位置，多榀索桁架2的组件索22和承重索23的两端均通过锚具与钢梁12相连接。钢梁12沿横向延伸的长度根据实际建设需要的光伏组件阵列的南北向长度确定，钢梁12的高度需满足索桁架2的组件索22和承重索23的锚固需求。钢梁12上在与每榀索桁架2的端部相对应的位置处均连接有钢柱13和斜拉索11。各钢柱13的顶端均与钢梁12之间通过高强螺栓刚性连接构成钢架，钢柱13的下端与基础刚接。斜拉索11的顶端连接在钢梁12上，斜拉索11的下端连接基础。较佳地，钢梁12上在与每榀索桁架2的端部相对应的位置处均连接有一组斜拉索11，每组斜拉索11均包括平行设置并与每榀索桁架2的三根索一一对应设置的三根斜拉索11，由此可以很好地将各榀索桁架2的三根索的拉力传递至基础。

进一步，与两边榀索桁架2相对应的两边钢柱13与相邻钢柱13之间均通过柱间支撑14相连接。较佳地，柱间支撑14为柱间交叉支撑结构，柱间支撑14包括在两边钢柱13与相邻钢柱13之间呈交叉设置的柱间交叉构件141，柱间交叉构件141的两端分别连接一个钢柱13的顶端和另一个钢柱13的下端。由此，本实施例的柔性光伏支架结构在使用时，光伏组件5承受的风载荷水平分量通过横向加劲桁架3传递给水平支撑4，再由水平支撑4传递给锚固架1的柱间支撑14，最终传递至基础。

本实施例中，若锚固架1的柱间支撑14足够可靠，则钢柱13的顶端与钢梁12之间也可以采用铰接连接节点，钢柱13的下端也可以与基础铰接。若因实际建设需求，钢柱13间无法设置柱间支撑14，也可以不设置柱间支撑14，通过钢梁12和钢柱13组成的钢架传递水平载荷亦可。

优选地，本实施例中，在多榀索桁架2两端之间还设有至少一个钢架，用于在多榀索桁架2的中部支承多榀索桁架2。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性光伏支架结构，其特征在于，包括用于连接基础的锚固架(1)和设于所述锚固架(1)上的多榀用于连接光伏组件(5)的索桁架(2)，单榀所述索桁架(2)沿纵向延伸且两端连接所述锚固架(1)，多榀所述索桁架(2)沿横向间隔并排设置，每相邻两榀所述索桁架(2)之间均通过沿横向设置的横向加劲桁架(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，两边榀索桁架(2)与相邻索桁架(2)之间均通过沿纵向设置的水平支撑(4)相连接，所述水平支撑(4)的两端连接所述锚固架(1)。

3.根据权利要求2所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，所述水平支撑(4)包括在边榀索桁架(2)与相邻索桁架(2)之间呈交叉设置的多个水平交叉构件(41)。

4.根据权利要求1所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，单榀所述索桁架(2)包括三根沿纵向延伸且两端连接所述锚固架(1)的索和沿横向将三根所述索两两相连的索桁架撑杆(21)，三根所述索包括两根沿横向间隔设置且具有高度差的组件索(22)和一根以初始垂度位于两根所述组件索(22)下方的承重索(23)，两根所述组件索(22)用于与所述光伏组件(5)相连接。

5.根据权利要求4所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，单榀所述索桁架(2)包括多组索桁架撑杆(21)，每组索桁架撑杆(21)均包括将三根所述索两两相连并形成三角形的三根索桁架撑杆(21)，多组索桁架撑杆(21)沿纵向间隔设置。

6.根据权利要求4所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，所述横向加劲桁架(3)包括沿横向设置的连接撑杆(31)，所述连接撑杆(31)将相邻两榀所述索桁架(2)中的两根承重索(23)以及相邻近的两根组件索(22)以承重索(23)连接承重索(23)、承重索(23)连接组件索(22)的方式相连接。

7.根据权利要求6所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，所述横向加劲桁架(3)包括多组连接撑杆(31)，每组连接撑杆(31)均包括三根连接撑杆(31)，多组连接撑杆(31)沿纵向间隔设置。

8.根据权利要求1所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，所述锚固架(1)包括设于多榀所述索桁架(2)两端的钢架和倾斜设于所述钢架远离所述索桁架(2)的一侧的斜拉索(11)，所述钢架包括沿横向设置的钢梁(12)和支撑所述钢梁(12)的钢柱(13)，多榀所述索桁架(2)的端部均连接在所述钢梁(12)上，所述钢梁(12)上在与每榀所述索桁架(2)的端部相对应的位置处均连接有所述钢柱(13)和所述斜拉索(11)。

9.根据权利要求8所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，与两边榀索桁架(2)相对应的两边钢柱(13)与相邻钢柱(13)之间均通过柱间支撑(14)相连接。

10.根据权利要求9所述的柔性光伏支架结构，其特征在于，所述柱间支撑(14)包括在两边钢柱(13)与相邻钢柱(13)之间呈交叉设置的柱间交叉构件(141)。

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