2023光伏柔性支架设计与安装技术导则.docx

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1、Q/LB.XXXXX-XXXX光伏柔性支架设计与安装技术导则目次前言III1 范围12 规范性引用文件13 术语14 基本规定24.1 设计原则24.2 安装技术原则25 设计35.1 荷载与作用组合35.2 结构体系45.3 构件设计55.4 连接和节点55.5 支架基础设计65.6 防腐66 安装66.1 一般规定66.2 安装与校正76.3 拉索安装86.4 拉索张拉及索力调整8I光伏柔性支架设计与安装技术导则1 范围本文件规定了光伏柔性支架的术语和定义及符号、基本规定、荷载和作用组合、结构体系、构件设计、连接和节点、支架基础设计、防腐、安装等。本文件适用于新建、扩建或改建光伏发电系统的

2、光伏柔性支架的设计与安装2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 20492-2019 锌-5%铝混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线GB 50011-2010 建筑抗震设计规范（2016年版）GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范GB 50009:2012 建筑结构荷载规范GB 50046-2018 工业建筑防腐蚀设计规范GB 50429-2007 铝合金结构设计规范GB 50797-2012 光伏发电站设计规范GB 5110

3、1 太阳能发电站支架基础技术规范GB/T 882-2008 销轴GB/T 13912-2002 金属覆盖层 钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法GB/T 14370-2015 预应力筋用索具、夹具和连接器GB/T 18365-2018 斜拉桥用热挤聚乙烯高强钢丝拉索GB/T 20118-2017 钢丝绳通用技术条件GB/T 25823-2010 单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线JGJ 257-2012 索结构技术规程JG/T 330-2011 建筑工程用索NB/T 10115-2018 光伏支架结构设计规程YB/T 152-1999 高强度低松弛预应力钢绞线YB/T 4543-2016 建筑工程用

4、锌-5%铝-混合稀土合金镀层拉索YB/T 5004-2012 镀锌钢绞线3 术语3.1柔性支架 flexible support structures一种基于预应力索结构体系设计的光伏组件支撑结构，由拉索构成主要的受力构件，与传统刚性结构相比，柔性支架表现出明显的几何非线性特征。注：光伏支架结构设计规程NB/T 11105 对柔性支架的定义如下：2.0.4 柔性支架 flexible support structures支架节点具有一定的抵抗弯矩的能力。受力变形过程中梁柱夹角可能表现出一定的柔性反应特性。3.2预应力拉索结构 Prestressed Cable Structure由一系列作为主

5、要承重构件的拉索按一定规律布置而组成的结构体系，体系内部分或全部拉索施加预张拉力。3.3阻尼减振体系 Damper System 柔性支架系统中能够抑制风致振动，并耗散脉动风能量的子系统。3.4拉索 tension cable 由索体和锚具组成的受拉构件。3.5索体 cable body拉索受力的主要部分，可为钢丝束、钢绞线、钢丝绳或钢拉杆。 3.6索桁架 cable truss 由若干根索以及索间的杆件组成的平面或者空间结构。 3.7劲性索 rigid cable 长度远大于其截面特征尺寸，可承受拉力和部分弯矩的构件。 3.8初始几何状态 initial geometrical state单

6、索悬挂后，在自重作用下的自然形态。 3.9初始预应力状态 initial prestressed state 索结构在预应力施加完毕后的自平衡状态。 3.10荷载状态 loading state 索结构在外部荷载作用下的平衡状态。4 基本规定4.1 设计原则4.1.1 柔性支架应尽量沿场区的长轴方向布置，以分摊边锚成本。4.1.2 柔性支架的选型和设计应满足环境适应性、电气安全性、外观、支架结构以及可靠性要求等，综合考虑材料供应、加工制作与现场施工安装方法，选择合理的索结构形式、边缘构件及支承结构，保证结构的整体刚度和稳定性。4.1.3 光伏柔性支架设计使用年限不低于25年，相应地基基础设计使

7、用年限应为50年，设计等级应为丙级。4.1.4 光伏柔性支架结构抗震设防类别应为丁类（适度设防）。4.1.5 组件与索体的连接应能满足组件的协同变形、抗振动及可靠性要求。4.1.6 光伏柔性支架拉索结构的预应力宜在安装组件之前施加。4.1.7 荷载状态下预应力拉索结构的变形不宜大于跨度的1/50；组件的跟随变形应在机械荷载试验允许的弹性范围内。4.1.8 在单根拉索破断的情况下，柔性支架应不至倒塌或发生危及生命的严重破坏。4.1.9 必要时，可对组件的抗振动性能进行检测；激振试验的频谱、功率谱及循环次数应结合柔性支架在当地风荷载下的风响应特性确定。4.2 安装技术原则 4.2.1 光伏柔性支架

8、施工安装应符合现行国家、行业标准的强制规定，以及施工工序、工艺等相关要求。4.2.2 光伏柔性支架施工现场质量管理应有相应的施工技术标准、质量管理体系、质量控制及检验制度，施工组织设计、施工方案等技术文件应经项目技术负责人审批通过。4.2.3 光伏柔性支架施工质量的验收应采用经计量检定、校准合格的计量器具。5 设计5.1 荷载与作用组合5.1.1 风荷载5.1.1.1 垂直作用于光伏支架结构或光伏组件表面的风荷载标准值应按5.1.1.2的规定确定；也可参考风洞测试报告、有关研究资料进行合理取值。5.1.1.2 垂直作用于光伏支架结构或光伏组件表面的风荷载标准值应按以下规定确定：a) 计算结构构

9、件时，风荷载标准值应按下式计算：（1）式中：k风荷载标准值(kN/m)；Z高度z处的风振系数，由于柔性支架风场的干扰特性及风响应的特殊性，宜通过风洞试验确定；在采用P-delta效应，即重力二阶效益进行结构应力分析时，宜采用位移风振系数；S风荷载体型系数，由于柔性支架风场的干扰特性及风响应的特殊性，宜通过风洞试验确定也可按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009取值；Z风压高度变化系数，可按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009取值；对于地面光伏支架可取光伏板顶端高度；0基本风压(kN/m)；b) 计算光伏组件时，风荷载标准值可参考现有标准计算；c) 对于处在山坡上的光伏支架，风压高度变

10、化系数除应按现行国家标准(建筑结构荷载规范)GB50009中平坦地面的粗糙度类别确定外，尚应进行地形条件的修正。5.1.1.3 当遭受本地区设计风速的极端天气影响时，柔性支架应不倒塌，不发生危及支架和组件结构安全的风致振动。注： 本条目设计理念参考建筑抗震设计规范GB50011及光伏电站太阳跟踪系统技术要求GB/T 29320-2012。5.1.2 雪荷载5.1.2.1 作用于光伏支架水平投影面上的雪荷载标准值应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009-2012的规定确定。5.1.2.2 光伏电站的光伏支架雪荷载应按25年重现期确定基本雪压。当雪荷载重现期取25年时，基本雪压应按现行国家

11、标准建筑结构荷载规范GB 50009-2012附录E.1中规定的方法进行计算。5.1.2.3 地基基础及锚固设施设计时，雪荷载应按50年重现期确定。5.1.3 作用组合5.1.3.1 光伏支架结构设计时，应按承载能力极限状态计算结构和结构构件的强度、稳定性以及连接强度；按正常使用极限状态计算结构和结构构件的变形。5.1.3.2 结构或结构构件按承载能力极限状态设计时，应采用荷载的基本组合或偶然组合计算荷载效应设计值，并应按公式（2）进行设计：（2）式中：0结构重要性系数，可取1.0；Sd荷载组合作用下的效应设计值，宜根据荷载组合采用有限元非线性方法计算获得；Rd各阶段张拉后，应检查张拉力、拱度

12、及挠度；张拉力允许偏差不宜大于设计值的10%，拱度及挠度允许偏差值不宜大于设计值的5%。5.1.3.3 结构或构件按正常使用极限状态设计时，应符合式(3)的要求：（3）式中：Sd作用组合的效应标准值，如变形、裂缝等，宜根据荷载组合采用有限元非线性方法计算获得； C设计对变形、裂缝等规定的相应限值。5.1.3.4 非抗震设计时，应按公式(4)式计算荷载基本组合，取其不利值：（4）式中：Fd设计荷载基本组合值；GK永久荷载标准值；SWK风荷载标准值；SSK雪荷载标准值；St温度荷载标准值；W、S、t风荷载、雪荷载、温度荷载的分项系数，可取1.5；W、S、t风荷载、雪荷载、温度荷载的组合值系数，风荷

13、载为主导可变荷载时，风荷载组合值系数可取1.0，雪荷载组合值系数可取0.7；雪荷载为主导可变荷载时，雪荷载组合值系数可取1.0，风荷载组合值系数可取0.6。5.1.3.5 结构或结构构件按正常使用极限状态设计时，荷载效应采用标准组合，可按本文件中公式（4）计算，各荷载分项系数宜取1.0；计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久值组合。5.1.3.6 光伏支架设计时，宜对施工及检修阶段进行验算，并应符合下列规定：a) 施工检修荷载宜取3kN，也可按实际荷载取用并作用于支架最不利位置；b) 进行光伏支架构件施工检修荷载承载力验算时，荷载组合应取永久荷载和施工检

14、修荷载进行组合；永久荷载分项系数可取1.2，施工检修荷载的分项系数可取1.4；c) 变形验算时，荷载组合应取永久荷载和施工检修荷载进行组合，永久荷载分项系数均取1.0。5.1.3.7 柔性支架设计还应同时考虑温度效应组合。5.2 结构体系5.2.1 结构体系：a) 柔性支架结构体系可由索结构、支承系统、锚锭系统及阻尼系统等组成。b) 柔性支架索结构由一系列作为组件安装及承载的拉索按照一定规律布置而组成，包括单层索系，双层索系、索网等。c) 柔性支架组件宜采用单排纵置或者单排横置。d) 拉索的锚锭系统应根据具体情况采用包括单不限于重力锚、盘形锚、 蘑菇形锚、摩擦桩、拉力桩、阻力墙等类型，见图1。

15、图1 拉索的锚锭系统5.2.2 结构分析原则：a) 柔性光伏支架结构宜按空间结构进行整体分析，并须计入P-delta效应（几何非线性）。结构分析模型和基本假定应与构件连接的实际构造相符合。 b) 柔性支架的支承系统应能抵抗不同工况下及施工各阶段相邻跨间的不均衡力。c) 在土地复合利用场景下，柔性支架的最大变形不得干扰支架下方设施的正常运行。5.3 构件设计5.3.1 一般规定：a) 柔性支架结构的构件应进行强度、稳定和变形计算，除应符合本文件外，尚应符合现行国家标准的有关规定。b) 柔性支架结构的构件及其连接件可采用型钢、铝合金和钢筋混凝土、FRP等材料。材料及连接设计指标应符合现行国家标准的

16、有关规定。c) 柔性光伏支架结构构件选用宜符合下列规定：1) 拉索索体可采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳或钢拉杆；2) 钢绞线的质量、性能应符合国家现行标准预应力混凝土用钢绞线GBT 5224、高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线YBT 152、镀锌钢绞线YBT 5004的规定；3) 锚具宜采用挤压锚具，也可采用夹片锚；承受低应力或动荷载的夹片锚具应有防松装置；4) 索具及锚锭系统的斜拉构件宜具备长度（拉力）调节功能。5.3.2 拉索的设计：a) 对承载能力极限状态，当预应力作用对结构有利时预应力分项系数应取1.0，对结构不利时应取1.2。对正常使用极限状态，应取1.0。b) 索结构应分别进行初始预拉力及

17、荷载作用下的计算分析， 计算中均应考虑几何非线性影响。 c) 索结构的荷载状态分析应在初始预应力状态的基础上考虑永久荷载与活荷载、雪荷载、风荷载、地震作用、温度作用的组合，并应根据具体情况考虑施工安装荷载，索截面及节点设计应采用荷载的基本组合，位移计算应采用荷载的标准组合。 d) 索结构计算时，应考虑其与支承结构的相互影响，宜采用包含支承结构的整体模型进行分析。 e) 在永久荷载控制的荷载组合作用下，索结构中的索不得松弛；在可变荷载控制的荷载组合作用下，索结构不得因个别索的松弛而导致结构失效。 f) 对于使用中需要更换拉索的情况，在计算和节点构造上应作专门处理。g) 当钢绞线弯折使用时，应根据

18、偏斜拉伸试验结果，对钢索破断力降额使用。5.4 连接和节点5.4.1 索结构节点构造应符合计算假定，应做到传力路线明确、 确保安全并便于制作和安装。5.4.2 索结构节点的钢材及节点连接件材料应按GB50017钢结构设计规范的规定选用。节点采用锻造、锻压、铸造或其他加工方法进行制作时，其材质应按现行国家标准低合金高强度结构钢GB/T1591、优质碳素结构钢GB/T699的有关规定选用。5.4.3 索结构节点的承载力和刚度应按现行国家标准钢结构设计标准（GB50017-2017）验算。5.4.4 索结构主要受拉节点宜采用对接焊缝，焊缝质量等级应为一级。采用角焊缝时，须正确设计角焊缝的焊脚、焊缝长

19、度及焊缝形式，严格控制焊缝工艺，严禁采用断续角焊缝。5.4.5 索结构节点的构造设计应考虑施加预应力的方式、结构安装偏差及必要时进行二次张拉的可能性。5.4.6 索体在夹具中不应滑移，夹具与索体之间的摩擦力应大于夹具两侧索体的索力之差，并应采取措施保证索体防护层不被挤压或者剪切损坏。5.4.7 拉索与光伏组件的连接节点除应满足光伏组件的安装要求外，还应采用防松措施。5.5 支架基础设计柔性支架基础设计包括以下要求：a) 光伏柔性支架基础可采用独立基础、条形基础、桩基础、岩石锚杆基础、锚杆扩大头基础等。b) 光伏柔性支架基础应进行承载力验算和稳定性验算，包括竖向承载力验算、基础结构强度验算、地基

20、变形验算及稳定性验算等。c) 桩基础宜选择有代表性的场地进行原位试验，工程桩进行单桩竖向承载力、水平力和桩身完整性试验检测时，应符合下列规定：1) 桩竖向承载力、水平力检测数量不应少于同一条件下分项工程总桩数的1%，且不应少于3根；2) 桩身完整性检测数量不应少于同一条件下分项工程总桩数的2%，且不应少于10根；3) 地质情况较复杂时，应扩大边锚桩的检测数量。d) 锚杆扩大头基础宜选择有代表性的场地进行原位试验，工程锚杆扩大头基础进行抗拔承载力试验，检测应符合现行行业标准高压喷射扩大头锚杆技术规程 JGJ/T 282。e) 地基计算应符合现行行业标准光伏支架结构设计规程 NB/T 10115要

21、求。5.6 防腐支架防腐要求如下：a) 支架结构防腐根据材质应按照现行国家标准混凝土结构耐久性设计规范GB/T50476、工业建筑防腐蚀设计规范GB 50046和现行行业标准建筑钢结构防腐蚀技术规程 JGJ/T 251等的相关规定设计。b) 光伏组件表面进行水清洗维护时，应采用对支架结构无腐蚀作用的清洗液，水质应满足清洁水的要求。c) 大气腐蚀环境C4及以上地区（如沿海高盐雾地区、水上光伏高湿热地区、污水处理厂等），钢索宜采用热镀锌铝稀土合金涂层或环氧树脂涂层等加强保护。d) 锚具应采取可靠的封闭防锈蚀措施，并保障防锈蚀措施的耐候性能。6 安装6.1 一般规定6.1.1 光伏柔性支架的运输与安

22、装应按施工组织设计进行，运输与安装程序必须保证结构的稳定性，并不得导致永久性变形。6.1.2 光伏柔性支架安装前，应对构件的外形尺寸，螺栓孔位置及直径、连接件位置、焊缝、摩擦面处理、防腐涂层等进行详细检查，对构件的变形、缺陷，应在地面进行矫正、修复，合格后方可安装。6.1.3 光伏柔性支架安装过程中，现场进行制孔、焊接、组装、涂装等工序的施工应符合现行国家标准钢结构工程施工质量验收规范GB 50250的有关规定；焊缝宜做探伤抽检。6.1.4 光伏柔性支架构件在运输、存放、吊装过程损坏的涂层，应先补涂底漆，再补涂面漆。6.1.5 光伏柔性支架在吊装前应清除表面上的油污、冰雪、泥沙和灰尘等杂物。6

23、.1.6 焊接作业要严格按照图纸设计要求施工，焊接后需经探伤抽检。6.2 安装与校正6.2.1 光伏柔性支架安装前应对基础的定位轴线，基础轴线及标高，地脚螺栓位置进行检查，并应进行基础复测和与基础施工方办理交接验收。6.2.2 支架柱脚的锚栓应采用可靠方法定位，支架的平面尺寸除应测量直角边长外，尚应测量对角线长度。在支架安装前，均应校对锚栓的空间位置，确保基础顶面的平面尺寸和标高符合设计要求。6.2.3 基础顶面直接作为柱的支撑面和基础顶面预埋钢板或支座作为柱的支撑面时，支撑面、地脚螺栓（锚栓）的偏差不应大于表1中的规定。表1 规定允许偏差单位为毫米项目允许偏差（mm）支撑面标高3.0水平度L

24、/1000地脚螺栓螺栓中心偏差5.0螺栓露出长度+20.0，0螺纹长度+20.0，0预留孔中心偏差10.0注： L为柱脚底板的最大平面尺寸。6.2.4 光伏柔性支架在安装过程中，应根据设计和施工工况要求，采取措施保证结构各阶段的整体稳固性。6.2.5 主要部件的安装应符合下列规定：a) 安装顺序宜先从有柱间支撑的刚架开始，在刚架安装完毕后应将其间的拉索、支撑等全部安装好，并检查其垂直度、拉索的初始状态垂度，以此为起点向其他方向安装；b) 支架安装宜先立柱子，将在地面组装好的钢梁吊装就位，并与立柱相连接；c) 对跨度大、侧向刚度小的构件，在安装前要确定构件重心，应选择合理的吊点位置和吊具，对重要

25、的构件和细长构件应进行吊装前的稳定性验算，并根据验算结果进行临时加固，构件安装过程中宜采取必要的牵拉、支撑、临时连接措施；d) 在安装过程中，应减少高空安装工作量。在起重设备能力允许的条件下，宜在地面组拼成扩大安装单元，对受力大的部位宜进行必要的固定，可增加铁扁担、滑轮组等辅助手段，应避免盲目冒险吊装；e) 对大型构件的吊点应进行安装验算，使各部位产生的内力小于构件的承载力，不至于产生永久变形。6.3 拉索安装6.3.1 施工前应对索体、锚具及零配件的出厂报告、产品质量保证书、检测报告以及品种、规格、色泽、数量进行验收。在室外堆放拉索时应采取保护措施。6.3.2 施工前应对支承结构或边缘构件上

26、用于拉索锚固的锚板、锚栓、孔道等的空间坐标、几何尺寸及倾角等，进行检查验收，验收合格后方可进行索结构安装。6.3.3 索结构制作、安装、张拉所用设备与仪表应在有效的计量标定期内。6.3.4 锚具及其他连接部件涂装前，应去除锈斑，打磨光滑，确保连接处无毛刺、棱角。6.3.5 放索时，拉索应放在索盘支架上，以保证安全。牵引绳与索体之间宜采用旋转连接器连接，以便消除各种情况下的回转力矩。6.3.6 拉索两锚固点间距的允许偏差不宜大于20mm。6.3.7 拉索的安装工艺应满足整体结构对索的安装顺序和初始态索力的要求，并应计算出每根拉索的安装索力和伸长量。6.3.8 拉索的安装工艺应满足整体结构对索的安

27、装顺序和初始态索力的要求，并应计算出每根拉索的安装索力和伸长量。6.3.9 在户外作业时，宜在风力不大于四级的情况下进行。在安装过程中应注意风速和风向，应采取安全防护措施避免拉索发生过大摆动。有雷电时，应停止作业。6.3.10 索夹安装时，应满足各施工阶段索夹拼装螺栓的拧紧力矩要求。6.3.11 在户外作业时，宜在风力不大于五级的情况下进行。在安装过程中应注意风速和风向，应采取安全防护措施避免拉索发生过大摆动。有雷电时，应停止作业。6.4 拉索张拉及索力调整6.4.1 拉索张拉前应进行预应力施工全过程模拟计算，计算时应考虑拉索张拉过程对预应力结构的作用及对支承结构的影响，应根据拉索的预应力损失

28、情况确定适当的预应力超张拉值。6.4.2 张拉前应对张拉系统的设备和仪表进行标定，千斤顶与压力表应配套标定，并配套使用。标定期限不得超过6个月。标定时应由千斤顶主动顶加载试验设备，并应绘出图表供现场使用。标定应在具有检测条件和资质的单位进行，并出具相应的检测报告。6.4.3 拉索张拉应遵循分阶段、分级、对称、缓慢匀速、同步加载的原则。6.4.4 拉索张拉前应确定以索力控制为主，结构位移控制为辅的原则。对结构重要部分宜同时进行索力和位移双控制；并应规定索力和位移的允许偏差。6.4.5 拉索张拉过程中应检测并复核拉力、实际伸长量和油缸伸出量，每级张拉时间不应少于0.5min，并应作好记录。记录内容

29、包括：日期、时间、环境温度、索力、索伸长量和结构位移的测量值。6.4.6 采用张拉设备施加预应力时，其作用点形心应经过拉索轴线。6.4.7 拉索张拉时可直接用千斤顶与经标定的配套压力表监控拉索的张拉力，也可用其他测力装置同步监控拉索的张拉力。6.4.8 拉索的张拉尚应满足下列要求：a) 安装顺序宜先从有柱间支撑的刚架开始，在刚架安装完毕后应将其间的拉索、支撑等全部安装好，并检查其垂直度、拉索的初始状态垂度，以此为起点向其他方向安装；b) 各阶段张拉后，应检查张拉力、拱度及挠度；张拉力允许偏差不宜大于设计值的10%，拱度及挠度允许偏差值不宜大于设计值的5%。6.4.9 斜拉结构的拉索安装应考虑立柱、钢架等支撑结构与被吊挂结构的变形协调以及结构变形对索力的影响，施工时应以结构关键点的变形量及索力作为主要施工监控内容。6.4.10 在索力、位移调整完成后，对于钢绞线拉索的夹片锚具应采取防松措施，使夹片在低应力状态下不致松动。对钢丝拉索端的连接螺纹应检查螺纹咬合丝扣数量和螺母外露丝扣长度是否满足设计要求，并应在螺纹上加装防松装置。7