CN116248016A - 一种大跨度光伏支架及多跨光伏支架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度光伏支架及多跨光伏支架系统，其中大跨度光伏支架包括沿纵向间隔设置的至少两个支撑部和沿横向间隔设置的至少两个连接部；在支撑部之间设置有至少一个刚性支架，连接部连接每个支撑部，连接部与刚性支架连接，且连接部在刚性支架处下挠为零；支撑部包括柔性索，光伏组件设置于柔性索上。本发明的连接部与支撑部交错形成网状结构，整个光伏系统在荷载作用下实现沿横向和纵向双向受力，使整个光伏支架受力形式更均衡；通过在支撑部之间的空隙内设置刚性支架，连接部与刚性支架连接，通过刚性支架为连接部提供刚性支撑，使得连接部与刚性支架连接处下挠为零，提高了连接部的有效长度，使得本发明的光伏支架满足更高跨径需求。

Description

一种大跨度光伏支架及多跨光伏支架系统

技术领域

本发明涉及光伏支架技术领域，特别是一种大跨度光伏支架及多跨光伏支架系统。

背景技术

目前，光伏支架按结构形式可以分为刚性光伏支架和柔性光伏支架。其中，刚性光伏支架虽然结构刚度大，受到外荷载作用不易发生变形，但是刚性光伏支架各个桩柱之间的间距较小，导致光伏支架的场地适应性较差，难以实现大跨度光伏阵列的应用；柔性光伏支架的主要承重结构为钢绞线，具有重量轻、场地基础要求低适用于复杂地形等特点。相比于固定支架，柔性光伏支架可以进行大跨度的布置，在山地、污水处理厂、鱼塘等不利于桩基施工的情况下，更好的进行架设。

目前的柔性光伏支架本质上是一种悬索结构，主要由2～3根横向拉索作为受力构件，整体刚度较小，在风荷载作用下，会发生较大的竖向振动，尤其当风荷载向上时，结构振动更为明显。且现有的柔性光伏支架跨径集中在35m及以下，对于更大跨径(如40～100m)的柔性光伏支架没有较好的结构形式。

发明内容

本发明的目的在于提高现有的柔性光伏支架整体跨径，增强其结构的整体稳定性，提供一种大跨度光伏支架及多跨光伏支架系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种大跨度光伏支架，包括沿纵向间隔设置的至少两个支撑部和沿横向间隔设置的至少两个连接部；在所述支撑部之间设置有至少一个刚性支架，所述连接部连接每个所述支撑部，所述连接部与所述刚性支架连接，且所述连接部在所述刚性支架处下挠为零；所述支撑部包括柔性索，所述柔性索用于设置光伏组件。

本发明提供的大跨度光伏支架，通过沿横向设置的连接部与沿纵向设置的支撑部交错连接形成网状结构，由于光伏组件是安装于支撑部上，连接部又与每个支撑部连接，让整个光伏系统在荷载作用下实现沿横向和纵向双向受力，使整个光伏支架受力形式更均衡，增强了整个光伏支架的整体稳定性；为了提高本光伏支架的跨径，本发明通过在支撑部之间的空隙内设置刚性支架，连接部与刚性支架连接，通过刚性支架为连接部提供刚性支撑，使得连接部与刚性支架连接处下挠为零，有效提高了连接部的有效长度，使得本发明的光伏支架满足更高跨径需求的同时保证结构的抗风稳定性；将光伏组件设置在柔性索上，充分发挥柔性索场地基础要求低，适用范围广的特点，使得本发明的光伏支架能够适应更多的布置场景。

优选地，所述刚性支架为刚性桁架结构，所述刚性支架设置在本光伏支架纵向的中部。

本发明的光伏支架将刚性支架设置为刚性桁架结构，且该刚性桁架结构的刚性支架设置在本光伏支架沿纵向的中部，利用桁架结构稳定性强，能充分利用材料强度的优点，使得刚性支架在为连接部提供支撑的同时，进一步提升本光伏支架受力的稳定性。

优选地，所述刚性支架包括上弦和下弦，在所述上弦和所述下弦之间设置竖腹板和斜腹板，所述竖腹板和所述斜腹板均与所述上弦和所述下弦固定连接；所述竖腹板垂直于所述上弦和所述下弦设置；所述斜腹板位于所述竖腹板、上弦、下弦围成的区域内，并沿对角线设置，且相邻所述斜腹板设置方向不同；所述上弦和所述下弦的两端均设置有固定设备，所述固定设备用于固定所述刚性支架。

将刚性支架具体优选为一种桁架结构，本发明将刚性桁架结构设置成上弦、下弦及其之间的竖腹板和斜腹板的结构形式，竖腹板和斜腹板均与上弦、下弦连接，增加了上、下弦之间的连接强度，设置斜腹板位于竖腹板、上弦、下弦围成的区域内并沿对角线设置，使得上、下弦之间形成数个稳定的三角形结构，增加了刚性支架的支撑稳定性，节省了材料。

优选地，所述连接部为张弦梁结构，所述连接部的数量至少为两个。

将连接部具体优选为一种张弦梁结构，利用了张弦梁结构跨度大、重量轻、稳定性好的优点，且设置连接部的数量至少为两个，进一步提高了本发明的光伏支架受力稳定性。

优选地，所述连接部包括上部刚性桁架、中间撑杆、下部柔性拉索；所述上部刚性桁架与每个所述支撑部连接，所述上部刚性桁架在纵向上成直线布置；多个所述中间撑杆固定在所述上部刚性桁架的下端面上；所述中间撑杆被配置为张紧所述下部柔性拉索并使所述下部柔性拉索向下弯曲；所述中间撑杆的两个端点为两端张拉点，所述中间撑杆与所述刚性支架连接部为内部张拉点；所述内部张拉点与所述两端张拉点之间和/或所述内部张拉点与所述内部张拉点之间设有一张弦结构；所述上部刚性桁架的两端均设置有固定机构，所述固定机构用于固定所述连接部。

本发明将连接部的张弦梁结构设置成上部刚性桁架和下部柔性拉索及二者之间的中间撑杆组合而成的预应力结构体系，利用中间撑杆张紧下部柔性拉索，使下部柔性拉索向下弯曲，给上部刚性桁架施加预应力，使上部刚性桁架产生反挠度，从而减小施加荷载作用下的最终挠度，改善上部刚性桁架的受力状态，充分发挥了连接部本身刚柔两种材料的优势，提升了连接部本身的结构稳定性；同时由于连接部是沿横向设置，带有柔性索的支撑部是沿纵向设置，共同组成一个纵横交错的网状结构，支撑部的柔性索与连接部的上部刚性桁架进一步组成一个更大的刚柔结合体系，能够更好的克服传统柔性光伏支架仅有柔性支撑，在风荷载作用下，会发生较大的竖向振动，缺乏刚性支撑，结构振动明显的缺点，减小柔性光伏支架在风荷载作用下的风振响应，提高光伏支架的整体结构稳定性。

优选地，所述上部刚性桁架、所述中间撑杆、所述下部柔性拉索位于同一纵面。

将上部刚性桁架、中间撑杆、下部柔性拉索设置在同一纵面，使得整个张弦梁结构受到风荷载的作用力时结构更加稳定，便于现场施工。

优选地，所述连接部为刚性桁架结构。

采用这种结构设置，沿横向设置的刚性桁架结构连接部与沿纵向设置的支撑部交错连接形成网状结构，通过设置在支撑部之间的刚性支架为连接部提供刚性支撑，也能够让整个光伏系统在荷载作用下实现沿横向和纵向双向受力。

优选地，所述支撑部包括相对设置的一号索和二号索，所述光伏组件设置于所述一号索和所述二号索上，所述一号索和所述二号索的两端均设置有固定装置，所述固定装置用于固定所述支撑部。

通过固定装置固定一号索和二号索，能够更好的为光伏组件提供稳定的支撑，减少光伏组件受到风荷载作用时发生的变形和振动。

优选地，所述一号索上设置有一号撑杆，所述二号索上设置有二号撑杆，所述一号撑杆和所述二号撑杆的长度不同，所述一号撑杆和所述二号撑杆用于承托所述光伏组件。

由于一号撑杆和二号撑杆的长度不同，使得安装的光伏组件具有倾角，便于光伏组件更好的接收光能，光伏组件的倾角可根据场地的最大发电量进行确定，从而实际确定一号撑杆和二号撑杆的高度差。

一种多跨光伏支架系统，包括至少两个上述的大跨度光伏支架，多跨光伏支架系统沿横向连续设置，相邻两跨光伏支架之间通过固定设施固定，所述固定设施设置于所述支撑部下部。

将本发明提供的大跨度光伏支架沿横向连续设置，形成多跨光伏支架，能够适应更多的使用场景，在同样的使用空间下支撑更多的光伏组件；通过在相邻两跨光伏支架的每个支撑部下部设置四号支撑装置，能够稳定的支撑支撑部，提升多跨光伏支架的稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供的大跨度光伏支架，通过沿横向设置的连接部与沿纵向设置的支撑部交错连接形成网状结构，由于光伏组件是安装于支撑部上，连接部又与每个支撑部连接，让整个光伏系统在荷载作用下实现沿横向和纵向双向受力，使整个光伏支架受力形式更均衡，增强了整个光伏支架的整体稳定性；为了提高本光伏支架的跨径，本发明通过在支撑部之间的空隙内设置刚性支架，连接部与刚性支架连接，通过刚性支架为连接部提供刚性支撑，使得连接部与刚性支架连接处下挠为零，有效提高了连接部的有效长度，使得本发明的光伏支架满足更高跨径需求的同时保证结构的抗风稳定性；将光伏组件设置在柔性索上，充分发挥柔性索场地基础要求低，适用范围广的特点，使得本发明的光伏支架能够适应更多的布置场景。

2.本发明的光伏支架将刚性支架设置为刚性桁架结构，且该刚性桁架结构的刚性支架设置在本光伏支架沿纵向的中部，利用桁架结构稳定性强，能充分利用材料强度的优点，使得刚性支架在为连接部提供支撑的同时，进一步提升本光伏支架受力的稳定性；本发明将刚性桁架结构设置成上弦、下弦及其之间的竖腹板和斜腹板的结构形式，竖腹板和斜腹板均与上弦、下弦连接，增加了上、下弦之间的连接强度，设置斜腹板位于竖腹板、上弦、下弦围成的区域内并沿对角线设置，使得上、下弦之间形成数个稳定的三角形结构，增加了刚性支架的支撑稳定性，节省了材料。

3.将连接部具体优选为一种张弦梁结构，利用了张弦梁结构跨度大、重量轻、稳定性好的优点，且设置连接部的数量至少为两个，进一步提高了本发明的光伏支架受力稳定性；本发明将连接部的张弦梁结构设置成上部刚性桁架和下部柔性拉索及二者之间的中间撑杆组合而成的预应力结构体系，利用中间撑杆张紧下部柔性拉索，使下部柔性拉索向下弯曲，给上部刚性桁架施加预应力，使上部刚性桁架产生反挠度，从而减小施加荷载作用下的最终挠度，改善上部刚性桁架的受力状态，充分发挥了连接部本身刚柔两种材料的优势，提升了连接部本身的结构稳定性；同时由于连接部是沿横向设置，带有柔性索的支撑部是沿纵向设置，共同组成一个纵横交错的网状结构，支撑部的柔性索与连接部的上部刚性桁架进一步组成一个更大的刚柔结合体系，能够更好的克服传统柔性光伏支架仅有柔性支撑，在风荷载作用下，会发生较大的竖向振动，缺乏刚性支撑，结构振动明显的缺点，减小柔性光伏支架在风荷载作用下的风振响应，提高光伏支架的整体结构稳定性。

4.本发明还提供一种沿横向设置的刚性桁架结构连接部与沿纵向设置的支撑部交错连接形成网状结构，通过设置在支撑部之间的刚性支架为连接部提供刚性支撑，也能够让整个光伏系统在荷载作用下实现沿横向和纵向双向受力。

5.本发明设置一号撑杆和二号撑杆的长度不同，使得安装的光伏组件具有倾角，便于光伏组件更好的接收光能，光伏组件的倾角可根据场地的最大发电量进行确定，从而实际确定一号撑杆和二号撑杆的高度差。

6.将本发明提供的大跨度光伏支架沿横向连续设置，能够形成多跨光伏支架，能够适应更多的使用场景，在同样的使用空间下支撑更多的光伏组件；通过在相邻两跨光伏支架的每个支撑部下部设置四号支撑装置，能够稳定的支撑支撑部，提升多跨光伏支架的稳定性。

附图说明

图1为实施例1中的大跨度光伏支架结构示意图；

图2为实施例1中的大跨度光伏支架承托光伏组件后的侧视图；

图3为支撑部结构示意图；

图4为刚性支架结构示意图；

图5为连接部结构示意图；

图6为图2的A部放大示意图；

图7为图2的B部放大示意图；

图8为图2的C部放大示意图；

图9为图4的D部放大示意图；

图10为实施例2中的大跨度光伏支架结构示意图；

图11为实施例3中的多跨光伏支架结构示意图。

图中标号：1-支撑部，11-一号索，12-二号索，13-固定装置，131-一号立柱，132-边拉索，133-边梁，14-一号撑杆，15-二号撑杆，2-刚性支架，21-上弦，22-下弦，23-竖腹板，24-斜腹板，25-固定设备，251-二号立柱，252-一号撑杆，3-连接部，31-上部刚性桁架，32-中间撑杆，33-下部柔性拉索，34-固定机构，341-三号立柱，342-二号撑杆，4-固定设施，41-横杆，42-竖杆，5-光伏组件。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-9所示，一种大跨度光伏支架，包括沿纵向间隔设置的支撑部1和沿横向间隔设置的连接部3，支撑部1的走向沿横向方向，连接部3的走向沿纵向方向；从图1可以看出支撑部1的排布方向是纵向，支撑部1的延伸方向是横向；连接部3的排布方向是横向，连接部3的延伸方向是纵向；支撑部1和连接部3纵横交错形成网状结构，提升整个光伏支架的稳定性。连接部3与每个支撑部1均连接，进一步提升整个光伏系统在荷载作用下受力能力。

由于本发明的光伏支架跨度较大，大于35m，一般为40～100m，连接部3长度过长无法实施，因此在支撑部1之间设置一个或多个刚性支架2，连接部3与刚性支架2连接，并以刚性支架2为支撑点延伸，通过刚性支架2为连接部3提供刚性支撑，使得连接部3在刚性支架2处下挠为零，有效提高本光伏支架的跨径，使得本发明的光伏支架满足更高跨径需求的同时保证结构的抗风稳定性。可以预见的是，将刚性支架2设置在连接部3的中间效果较好，但是刚性支架2也能够以多个的形式设置在连接部3内的多处，只需为连接部3提供支撑即可。

如图4所示，在本实施例中，刚性支架2为刚性桁架结构，刚性支架2包括上弦21和下弦22，上弦21和下弦22平行设置，在上弦21和下弦22之间设置多个竖腹板23，竖腹板23垂直于上弦21和下弦22，并且与上弦21和下弦22焊接；在竖腹板23、上弦21和下弦22围成的“口”字形区域内，设置有斜腹板24，斜腹板24沿“口”字形的对角线设置，且斜腹板24也与上弦21和下弦22焊接，且相邻斜腹板24设置的方向不同。

为了固定刚性支架2，在刚性支架2的两端设置固定设备25，固定设备25包括与刚性支架2焊接的二号立柱251，和与二号立柱251斜交的一号撑杆252，二号立柱251、一号撑杆252和地面共同构成一个稳定的三角形，使得刚性支架2能够稳定的竖立在地面，可以预见的，固定设备25不只有上述一种实现方式，只要能够起到使刚性支架2稳定的竖立在地面的效果即可。

如图2、5所示，在本实施例中，连接部3为张弦梁结构，连接部3包括成直线布置的上部刚性桁架31，上部刚性桁架31与每个支撑部1连接，在上部刚性桁架31的下端面上连接有多个中间撑杆32，中间撑杆32的另外一端与下部柔性拉索33连接，形成一个张弦结构。

本实施例中，刚性支架2设置在连接部3的中部，即下部柔性拉索33的一端连接到上部刚性桁架31的一个端点，下部柔性拉索33的另外一端连接到上部刚性桁架31与刚性支架2的连接部即内部张拉点上，在上部刚性桁架31的端点到内部张拉点之间，中间撑杆32的长度从中部向两边逐渐变短，由于中间撑杆32的存在，使得下部柔性拉索33向下部，即地面方向弯曲并张紧，给上部刚性桁架31施加预应力，使上部刚性桁架31产生反挠度，从而减小施加荷载作用下的最终挠度，改善上部刚性桁架31的受力状态。同样的，从内部张拉点到上部刚性桁架31的另一个端点，也存在相同的张弦结构。

为了固定连接部3，在连接部3的两端设置固定机构34，固定机构34包括三号立柱341和二号撑杆342，三号立柱341和二号撑杆342的顶点与上部刚性桁架31与下部柔性拉索33的交点相交，三号立柱341、二号撑杆342和地面共同构成一个稳定的三角形，可以预见的，固定机构34不只有上述一种实现方式，只要能够起到固定连接部3的效果即可。

应当注意的是，本实施例中，为了使整个张弦梁结构受到风荷载的作用力时结构更加稳定，且便于现场施工，将上部刚性桁架31、中间撑杆32、下部柔性拉索33设置为位于同一纵面上，且下部柔性拉索33与上部刚性桁架31及刚性支架2的连接方式均为铰接连接。

如图3所示，本实施例中，支撑部1包括位于同一平面平行设置的一号索11和二号索12，一号索11的两个端点均连接有一号立柱131和边拉索132，一号立柱131、边拉索132、一号索11的端点相交于一点；同样的，二号索12的两个端点也连接有一号立柱131和边拉索132，一号立柱131、边拉索132、二号索12的端点相交于一点；一号立柱131、边拉索132和地面共同构成稳定的三角形；一号索11、二号索12的两端分别锚固在边梁133的两端，即边梁133的一端与一号立柱131、边拉索132、一号索11的端点相交，边梁133的另外一端与一号立柱131、边拉索132、二号索12的端点相交。

为了便于光伏组件更好的接收光能，在一号索11上设置一号撑杆14，在二号索12上设置二号撑杆15，一号撑杆14和二号撑杆15的长度不同，光伏组件5设置在一号撑杆14和二号撑杆15上，由于一号撑杆14和二号撑杆15的长度不同，使得安装的光伏组件5具有倾角，光伏组件5的倾角可根据场地的最大发电量进行确定，从而实际确定一号撑杆14和二号撑杆15的高度差。

在本实施例中，一号索11、二号索12、下部柔性拉索33、边拉索132采用钢绞线、高强钢丝材料；一号立柱131、二号立柱251、三号立柱341、采用精轧螺纹钢，以增加其稳定性；边拉索132使用钢绞线，且可给边拉索132初始张拉力，例如安装时对边拉索132施加预应力张紧后再与一号立柱131固定，以增加一号立柱131的稳定性。

实施例2

如图10所示，本发明还提供一种实施例1中的大跨度光伏支架的变例。与实施例1不同的是，在本实施例中，连接部3不使用上部刚性桁架31、中间撑杆32和下部柔性拉索33组成的张弦梁结构，而是使用和支撑部1之间设置的刚性支架2相同的刚性桁架结构。采用这种结构设计时，沿横向设置的刚性桁架结构连接部3与沿纵向设置的支撑部1交错连接形成网状结构，通过设置在支撑部1之间的刚性支架2为连接部3提供刚性支撑，也能够让整个光伏系统在荷载作用下实现沿横向和纵向双向受力。

实施例3

如图11所示，本发明还提供一种将实施例1中的大跨度光伏支架沿横向连续设置的多跨光伏支架。由于大跨度光伏支架是连续设置，为保证多跨光伏支架的稳定性，在相邻两跨光伏支架之间设置固定设施4，固定设施4设置在每个支撑部1的下方。固定设施4包括相互垂直的横杆41和竖杆42，横杆41和竖杆42组成“T”字形，竖杆42插入地面，支撑部1中的一号索11和二号索12与横杆41连接，确保固定设施4能够给每个支撑部1提供支撑，同时起到限制支撑部1位移的作用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作出的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大跨度光伏支架，其特征在于，包括沿纵向间隔设置的至少两个支撑部(1)和沿横向间隔设置的至少两个连接部(3)；在所述支撑部(1)之间设置有至少一个刚性支架(2)，所述连接部(3)连接每个所述支撑部(1)，所述连接部(3)与所述刚性支架(2)连接，且所述连接部(3)在所述刚性支架(2)处下挠为零；所述支撑部(1)包括柔性索，所述柔性索用于设置光伏组件(5)。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述刚性支架(2)为刚性桁架结构，所述刚性支架(2)设置在本光伏支架纵向的中部。

3.根据权利要求2所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述刚性支架(2)包括上弦(21)和下弦(22)，在所述上弦(21)和所述下弦(22)之间设置竖腹板(23)和斜腹板(24)，所述竖腹板(23)和所述斜腹板(24)均与所述上弦(21)和所述下弦(22)固定连接；所述竖腹板(23)垂直于所述上弦(21)和所述下弦(22)设置；所述斜腹板(24)位于所述竖腹板(23)、上弦(21)、下弦(22)围成的区域内，并沿对角线设置，且相邻所述斜腹板(24)设置方向不同；所述上弦(21)和所述下弦(22)的两端均设置有固定设备(25)，所述固定设备(25)用于固定所述刚性支架(2)。

4.根据权利要求1所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述连接部(3)为张弦梁结构，所述连接部(3)的数量至少为两个。

5.根据权利要求4所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述连接部(3)包括上部刚性桁架(31)、中间撑杆(32)、下部柔性拉索(33)；所述上部刚性桁架(31)与每个所述支撑部(1)连接，所述上部刚性桁架(31)在纵向上成直线布置；多个所述中间撑杆(32)固定在所述上部刚性桁架(31)的下端面上；所述中间撑杆(32)被配置为张紧所述下部柔性拉索(33)并使所述下部柔性拉索(33)向下弯曲；所述中间撑杆(32)的两个端点为两端张拉点，所述中间撑杆(32)与所述刚性支架(2)连接部为内部张拉点；所述内部张拉点与所述两端张拉点之间和/或所述内部张拉点与所述内部张拉点之间设有一张弦结构；所述上部刚性桁架(31)的两端均设置有固定机构(34)，所述固定机构(34)用于固定所述连接部(3)。

6.根据权利要求5所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述上部刚性桁架(31)、所述中间撑杆(32)、所述下部柔性拉索(33)位于同一纵面。

7.根据权利要求1所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述连接部(3)为刚性桁架结构。

8.根据权利要求1所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述支撑部(1)包括相对设置的一号索(11)和二号索(12)，所述光伏组件(5)设置于所述一号索(11)和所述二号索(12)上，所述一号索(11)和所述二号索(12)的两端均设置有固定装置(13)，所述固定装置(13)用于固定所述支撑部(1)。

9.根据权利要求8所述的一种大跨度光伏支架，其特征在于，所述一号索(11)上设置有一号撑杆(14)，所述二号索(12)上设置有二号撑杆(15)，所述一号撑杆(14)和所述二号撑杆(15)的长度不同，所述一号撑杆(14)和所述二号撑杆(15)用于承托所述光伏组件(5)。

10.一种多跨光伏支架系统，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-9任一所述的一种大跨度光伏支架，多跨光伏支架系统沿横向连续设置，相邻两跨光伏支架之间通过固定设施(4)固定，所述固定设施(4)设置于所述支撑部(1)下部。

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