随着单晶硅/多晶硅光伏发电和【hé】薄膜BIPV技术日趋成熟，光伏支架结构的种类也越来越多【duō】。总【zǒng】体【tǐ】而言，钢结构与其它结构相比，在使用【yòng】功【gōng】能、设计【jì】、施工以及综合造价方【fāng】面【miàn】都具【jù】有【yǒu】巨大优【yōu】势。因此，积极开发【fā】、生【shēng】产新型钢结构光伏支架体【tǐ】系【xì】替代现有角钢支架体系有着重要意义。
太阳能钢支架用钢类型
鉴于太阳能光【guāng】伏支架结构简单【dān】、体【tǐ】积小【xiǎo】的特性，当下，在【zài】选【xuǎn】用钢材上大多以轻型结构钢和【hé】小【xiǎo】截面普通型钢结【jié】构钢【gāng】为主。
1轻型结构钢
轻型【xíng】结构钢主【zhǔ】要是指圆钢、小角钢和薄【báo】壁型钢。其中，角钢用作支撑构【gòu】件时，能较【jiào】好的利用【yòng】钢材【cái】的强度，并且利于整体支架的安装，但用作受弯和受压构件【jiàn】时，产生的变形相对较大。目前，国【guó】标【biāo】的角【jiǎo】钢相【xiàng】对于【yú】太阳能支架来【lái】说，可选的型号较少，因此【cǐ】需【xū】要更多的小角【jiǎo】钢型号来适应目【mù】前飞速发展的太阳能市场。薄壁型【xíng】钢【gāng】的檩条构【gòu】件【jiàn】，一般采用【yòng】壁厚【hòu】1.5-5mm的薄【báo】钢板【bǎn】，经冷【lěng】弯【wān】或【huò】冷【lěng】轧后制成各种不同截面形式及尺寸的薄壁【bì】型钢制品。
与热轧【zhá】型钢相【xiàng】比【bǐ】，在相同截面面【miàn】积的情况下，薄壁型钢的【de】回转半径【jìng】可增大9-21%，截【jié】面惯性矩【jǔ】和抵【dǐ】抗矩【jǔ】可增大【dà】0.9-21倍【bèi】，因而能较为合理地利用材料的强度【dù】，但是由于薄壁型钢的加工大多【duō】是在工厂，需要【yào】高精度的钻孔【kǒng】才能和光伏电池板后的螺丝孔配合。工【gōng】厂加【jiā】工钻扣后，才【cái】能热镀【dù】锌防锈;运至现【xiàn】场安【ān】装时，由于钢材截面小，工【gōng】具【jù】难【nán】以操作，施【shī】工【gōng】较为困难。目【mù】前国内的大多数电池板无【wú】法直【zhí】接和薄壁型钢【gāng】连接安装，均需【xū】要其他辅助固【gù】定结【jié】构(如压块等【děng】)。
2普通型结构钢
普通结【jié】构钢常【cháng】采用冶炼容易、成本【běn】低廉的碳【tàn】素结【jié】构【gòu】钢或低合金钢【gāng】。其截面有很【hěn】多【duō】种类，光伏常用的主要包括【kuò】工字型【xíng】、H型、L型及【jí】各种设计要求【qiú】的【de】异型【xíng】截面;加工方式也【yě】多种多【duō】样【yàng】，其中焊【hàn】接型钢是选【xuǎn】用不【bú】同厚度的钢板，根据设计要求【qiú】在工厂焊接加工【gōng】成【chéng】型【xíng】钢，这种成型方式可以根据光伏工程项目的不同结构部位的受【shòu】力计【jì】算，在不同部位采取不同厚度的钢板，比热轧【zhá】一【yī】次【cì】成型产品受力更加合理，更适【shì】合现场安装，也可以【yǐ】节约【yuē】钢材。
太阳能钢结构应具有的性能
1抗拉强度和屈服点
太阳能钢【gāng】结构的屈【qū】服【fú】点【diǎn】高可以减【jiǎn】小型钢构件截【jié】面，减轻结构自重，节约【yuē】钢材，降【jiàng】低整体项【xiàng】目造价。抗拉强度高可以增加结构【gòu】的【de】整体安全储备，提高结构的可靠性。
2塑性、韧性及耐疲劳性
太阳能钢结构具【jù】有较【jiào】好的塑性可以【yǐ】使结构【gòu】在破坏前产生较【jiào】大变形【xíng】，从而可以使人们及时发现【xiàn】和采取补救措施。此外【wài】，较好的塑【sù】性还能调整局【jú】部【bù】峰值【zhí】应力，本身太阳能电池板安装经常【cháng】为【wéi】了调整角度【dù】，采用强【qiáng】迫安装，而塑性能使【shǐ】结构产生【shēng】内【nèi】力【lì】重分布，让结构或构件中某些原先应力集中部分【fèn】的【de】应力趋【qū】于均匀，提高结构的整体承载力。较好的【de】韧性可以使结构【gòu】在【zài】外力【lì】冲击荷载作用下被【bèi】破坏时吸收较多的能量，特别是风【fēng】力较大的沙漠电站和屋顶【dǐng】电【diàn】站，风振效应【yīng】明显，钢材的韧【rèn】性【xìng】能有效【xiào】降低【dī】危【wēi】险程度。较好的耐疲劳【láo】性能【néng】同样也可以使结构具有较强的抵抗交替变化重复风荷载【zǎi】的【de】能力【lì】。
3加工性能
良好的加工性能包括冷【lěng】加工【gōng】性能、热加工性能和可【kě】焊性。光伏钢结【jié】构所【suǒ】采用的钢材不但要易于加【jiā】工成【chéng】各种形式【shì】的结构和【hé】构【gòu】件，而且还需【xū】要这些结构和构【gòu】件不因加工【gōng】造成强度、塑【sù】性、韧性以及耐【nài】疲劳【láo】性能过大【dà】的不利影响。
4使用寿命
由于太阳能光伏系统的设计使用寿命都在20年以上【shàng】，故而良好的【de】防腐蚀【shí】性能也是【shì】衡【héng】量支架【jià】系统好坏的重【chóng】要【yào】指标。如果支架寿命短，势【shì】必影【yǐng】响【xiǎng】整个结构的稳定性，导致投资回收期延【yán】长【zhǎng】而降低整个项【xiàng】目的【de】经济效【xiào】益。
5产品价格
在【zài】符【fú】合上述条件下，光伏钢结构用钢还应【yīng】该易于购买，生产【chǎn】，并【bìng】且还要价【jià】格便宜。
当下，角钢太阳能支架的使用受到的条【tiáo】件限【xiàn】制越来越多，最主要的原因是目前钢材【cái】质量参差不齐【qí】，安【ān】装需【xū】要大量现场【chǎng】钻【zuàn】孔，但是钻孔后钢材又容易锈蚀，所以需【xū】要使用新型的支架来【lái】替【tì】代【dài】这些角钢支架，以达【dá】到减【jiǎn】缓腐蚀，延【yán】长【zhǎng】使用寿【shòu】命【mìng】的【de】目的【de】。新型太阳能支架主体结构形式主【zhǔ】要【yào】分为【wéi】三种：
1异形冷弯薄壁型钢式支架结构体系
异形冷弯薄壁型钢式支架结构体系。异形冷弯薄【báo】壁型【xíng】钢是一种批量【liàng】化生产制造、能快速【sù】组装、完全【quán】干作业的装配式轻钢【gāng】结构体系【xì】，具有用钢量【liàng】少、建造省【shěng】时、省工等特点。异形冷弯【wān】薄壁型钢【gāng】结构体系的钢结【jié】构【gòu】支架是将工厂【chǎng】预制的冷弯薄壁【bì】型钢在施工【gōng】现场用螺栓【shuān】连接【jiē】形【xíng】成【chéng】结构【gòu】骨架，再安【ān】装【zhuāng】上电【diàn】池板形成【chéng】整体光伏阵列。
2工厂预制整体式钢支架体系
工厂预制带檩条的钢结【jié】构架，在施工现场只需将【jiāng】支架【jià】模块现场【chǎng】拼装固定，然后安装电【diàn】池板【bǎn】即【jí】形成整个【gè】光伏阵列【liè】，施工速度快，适用于大规模【mó】电站。这种钢结【jié】构支【zhī】架【jià】的安装要【yào】求极高，一般采用的钢【gāng】材【cái】质量最好【hǎo】，表面处理工艺极为优秀，而且需要和光伏组件厂家前期充分沟通，才能达到完美的组装配合。
3梁柱框架式幕墙光伏支架结构体系
光【guāng】伏幕墙适宜采用【yòng】梁柱框架式钢【gāng】结构支【zhī】架体系。该结构【gòu】自重轻，结构可靠，由于其侧向刚度小【xiǎo】，当结构高度较高或层高【gāo】较大时，需设置侧向支撑以【yǐ】形成支撑框【kuàng】架结【jié】构【gòu】。高层光伏幕【mù】墙【qiáng】设计上，常【cháng】用钢结构【gòu】与现浇预埋【mái】件组成混合结构，增强整体结【jié】构抗侧移能【néng】力，减低【dī】用钢【gāng】量，从而减低总【zǒng】造价。
钢结构【gòu】构【gòu】件的【de】连【lián】接新【xīn】型【xíng】冷【lěng】弯【wān】薄壁型太阳能支架由【yóu】工厂预制【zhì】的【de】各种钢塑料混合连接件装配而成，这些钢塑【sù】料混合连接件型号多种多样【yàng】，能够适合不同的安装条件【jiàn】，正确选择混合构件连接形式和方【fāng】式是整体结构设计的【de】重要环节【jiē】。
支架与基础连【lián】接新型冷弯薄壁型太【tài】阳能支架自重较轻、多安装孔【kǒng】洞【dòng】。一般以独【dú】立基础为主，必【bì】要时需加钢筋混凝【níng】土【tǔ】连【lián】梁。对【duì】于【yú】地质条件较差的地方，可采【cǎi】用条【tiáo】形基【jī】础或十字【zì】交叉基础，尽量不采用【yòng】筏板基础。所有上部柱脚均采【cǎi】用铰接形式，而预埋【mái】件部分【fèn】则可选择插入式柱【zhù】脚，或预埋【mái】螺栓【shuān】外包【bāo】防水【shuǐ】混凝土。这两种柱脚形式均加工【gōng】简单、施【shī】工方便、连性【xìng】能好。
支【zhī】架檩条连接安装节点连【lián】接有三种形式【shì】:刚接、铰接和半刚接，这【zhè】三种连接方式均【jun1】已有【yǒu】现【xiàn】成的【de】配套节点模【mó】块化【huà】制作方法。铰接【jiē】构造简【jiǎn】单，制造安装最为方【fāng】便，但【dàn】风大【dà】的地区需要设置水平支【zhī】撑或【huò】斜撑【chēng】使墙承【chéng】受水平荷载和提【tí】供额外刚度，不设置支撑时梁与柱的连接【jiē】节【jiē】点都应做成刚【gāng】接。半刚性连接比刚连【lián】接施工简单【dān】，比铰接【jiē】性能好，因其受力难以控【kòng】制，需要结合经验才能【néng】实际采用，目前基本【běn】不采用。现场连接一般【bān】为先用螺栓铰接【jiē】后两端【duān】现【xiàn】场焊接【jiē】。户用光伏网
