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创新设计 | AG8旗舰厅双面光伏组件支架解决方案引领单面发电到双面发电的变革(三)

06支架仿真验证

6.1 支架整体仿真验证
为验证支架整体的稳定性和承载能力,通过ABAQUS有限元软件对支架进行仿真。根据《建筑结构荷载规范》及《光伏发电站设计规范》,以河南郑州项目为例,该地区25年基本风压为0.38kn/m2,通过本文4.1条调整后风压取值0.72kn/m2。通过面荷载施加给支架体系。图11及图12分别为排架式和行架式支架整体仿真结果,结果显示风压产生的结构横梁最大位移分别约0.19mm、0.49mm,小于横梁计算跨度的1/250,满足《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)。风压产生的柱侧侧移分别为0.1mm、0.36mm,小于柱高的1/60,同样满足规范要求。因此结构整体稳定性符合要求。

图11 排架式支架稳定性分析

图12 行架式支架稳定性分析
需要指出,排架式支架比行架式支架结构约束更多,超静定次数更高,因此结构位移小,稳定性好。从结构稳定性角度,本文推荐采用排架式支架结构体系。
6.2 压块与横梁节点仿真验证

为验证压块与横梁节点部位的受力,取一根横梁采用三维应力单元进行仿真分析。风荷载施加到压块上,通过压块传递给横梁,三角连接件底部设置固定支座,见图13,横梁通过三角支座固定。

图13  风压施加图
设计规范要求,支架采用的螺栓均固定拧紧。因此,各部分可视为紧密结合,不产生滑移,采用共单元节点进行仿真分析。通过图14及图15可以看出,风压产生的最大应力在横梁上,为160.2MPA,小于钢材强度设计值215MPA。

图14  整体仿真结果
 

图15 风压产生的应力图
从图16可以看出,风压产生的最大位移为0.95mm(特别指出该位移与图11、12所示位移不同,是因为荷载施加方式不同,图11及图12仅为验证结构体系整体稳定性,因此荷载采取沿横梁施加线荷载的方式),横梁截面无翘曲,因此,该创新压块节点满足强度要求。

图16 风压产生的位移图


图17及图18为风吸力作用下,节点与横梁的位移和应力图。最大位移发生在压块上,为0.58mm,最大应力发生在横梁上为96MPA,同样小于钢材强度设计值215MPA。因此,风吸力作用下,节点和横梁同样满足强度要求。
 

图17 风吸力产生的位移图

图18 风吸力产生的应力图
07应用案例

本创新解决方案通过取消光伏支架檩条,将双面组件支架安置在横梁上,然后在前后立柱设置纵向支撑的方式,采用常见的材料,适用性强,既解决了双面光伏组件背后遮挡的问题,又提供了足够的支架支撑。通过实际工程检验,取得了良好的效果。案例照片见以下附图。

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