T-CSEE 0394-2023 柔性光伏支架结构设计规程

ICS91.080.10CCSP26团体标准T/CSEE03942023柔性光伏支架结构设计规程Designspecificationforflexiblesupportstructuresofphotovoltaicmodules2023-12-29发布2024-03-29实施发布T/CSEE03942023前言…II…13术语和定义 …………24基本规定 …34.1设计原则 …3 …34.3变形规定 …5 …5 …65.3温度作用 …65.4作用组合 …7 …86.2结构布置 结构计算…1l7.1基本计算规定 1l初始预应力状态确定…7.3静力分析 7.4风效应分析 8结构设计 8.1一般规定 拉索设计及施工张拉…8.3立柱设计 8.4钢横梁设计 8.5柱间支撑设计 8.6横向连接系设计 基础和锚锭系统设计…9.1一般规定 …169.2索与索连接节点 横梁与立柱连接节点…189.5钢立柱柱脚节点 附录A(规范性)单索在任意分布荷载下的解析法计算…T/CSEE03942023前言本文件按照《中国电机工程学会标准化管理办法》《中国电机工程学会标准化管理办法实施细则》的要求,依据GB/T1.1请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电机工程学会提出。本文件由中国电机工程学会电力土建专业委员会技术归口并解释。本文件起草单位:武汉大学、中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司、中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司、石家庄铁道大学、中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司、中国南水北调集团新能源投资有限公司、深圳市安泰科清洁能源股份有限公司、电力规划总院有限公司、四川电力设计咨询有限责任公司、无锡吴阳新能源科技有限公司、江苏东软智能科技有限公司、江苏博通电力发展有限公司、中电建武汉铁塔有限公司、中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司、中南建筑设计院股份有限公司、北京市建筑设计研究院有限公司、武汉构筑建筑科技有限责任公司。本文件主要起草人:杜新喜、李兴利、袁焕鑫、陈守祥、马文勇、赵春晓、安旭文、李红星、杨小兵、王勇强、程慢、常显勇、郭海红、吴艳姣、檀永杰、李强波、姜东、张海平、魏家圣、成泽钊、胡林波、傅少君、方伟定、张慎、万金国、程晓燕。本文件主要审查人:王元清、何志刚、徐厚军、杨眉、彭敏文、干梦军、豆攀乔、熊亮、张略秋、许家铭、王勇奉。本文件为首次发布。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电机工程学会标准执行办公室(地址:北京市西城区T/CSEE03942023柔性光伏支架结构设计规程本文件规定了柔性光伏支架结构的设计原则和技术要求,以及结构设计对施工与维护的基本要求。本文件适用于柔性光伏支架结构的设计。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/T700碳素结构钢GB/T1228钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T1229钢结构用高强度大六角螺母GB/T1230钢结构用高强度垫圈GB/T1591低合金高强度结构钢GB/T3098.1紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.6紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱GB/T3098.15紧固件机械性能不锈钢螺母GB/T3632钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB/T5117非合金钢及细晶粒钢焊条GB/T5224预应力混凝土用钢绞线GB/T5293埋弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝焊剂组合分类要求GB/T5780六角头螺栓C级GB/T5782六角头螺栓GB/T9944不锈钢丝绳GB/T10045非合金钢及细晶粒钢药芯焊丝GB/T12470埋弧焊用热强钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝焊剂组合分类要求GB/T14957熔化焊用钢丝GB/T17493热强钢药芯焊丝GB/T19879建筑结构用钢板GB/T20118钢丝绳通用技术条件GB/T20492锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢丝、钢绞线GB/T20934钢拉杆GB/T21839预应力混凝土用钢材试验方法GB/T25821不锈钢钢绞线GB/T33026建筑结构用高强度钢绞线GB50007建筑地基基础设计规范GB500092012建筑结构荷载规范1T/CSEE03942023GB50010混凝士结构设计规范GB50011建筑抗震设计规范GB50017钢结构设计标准GB50018冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50068建筑结构可靠性设计统一标准GB50086岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范GB50191构筑物抗震设计规范GB50202建筑地基基础工程施工质量验收标准GB50205钢结构工程施工质量验收标准GB/T50476混凝土结构耐久性设计标准GB50755钢结构工程施工规范GB51101太阳能发电站支架基础技术规范GB55001工程结构通用规范GB55002建筑与市政工程抗震通用规范GB55003建筑与市政地基基础通用规范GB55006钢结构通用规范GB55008混凝土结构通用规范CJ/T504高密度聚乙烯护套钢丝拉索DL/T5219架空输电线路基础设计规程JGJ94建筑桩基技术规范JGJ106建筑基桩检测技术规范JGJ/T406预应力混凝土管桩技术标准NB/T10115光伏支架结构设计规程YB/T152高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线YB/T4634连续热镀铝锌镁合金镀层钢板及钢带YB/T4761连续热镀锌铝镁合金镀层钢板及钢带YB/T5004镀锌钢绞线YB/T5295密封钢丝绳3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。柔性光伏支架结构flexiblesupportstructureforphotovoltaicmodules光伏系统中支承各种光伏组件的柔性结构,包括预应力承重钢索和下部支承结构。3.2拉索tensioncable由预应力钢索和锚具组成的受拉构件。3.3横向连接系transverseconnectionsystem3.4零状态zerostate索结构在不考虑自重和荷载作用、放样组装时的几何形态。2T/CSEE039420233.5初始预应力状态initialprestressedstate索结构在仅考虑结构(未安装光伏组件)自重作用,并施加预应力完毕后的状态。3.6永久荷载状态permanentstate3.7设计荷载状态designloadstate4基本规定4.1设计原则结构形式、边缘构件及支撑结构。支架结构的构造应便于制作、运输、安装、维护并使结构受力简单明确,减少应力集中。宜采用通用和标准化构件,当考虑结构部分构件替换可能性时应提出相应的要求。可靠度,采用分项系数设计表达式进行计算。久荷载状态的要求。应低于丙级,场地和地基条件复杂时应为乙级。布置柔性光伏支架结构时,应根据需要调整光伏支架结构的安全等级,并应进行专门论证,调整后的安全等级等内容需符合GB50068的规定。结构可不进行抗震验算。纵向地震作用由两端的支承结构承担,横向地震作用由柱间支撑承担。4.2材料选用a)钢绞线的质量、性能应符合GB,/T33026、GB/T5224、GB/T20492、YB/T152、YB/T5004的规定;3T/CSEE03942023c)钢绞线可选用公称抗拉强度为1570Mpa、1670Mpa、1720Mpa、1770Mpa、1860Mpa或1960Mpa等级别;d)不锈钢钢绞线的质量、性能、公称抗拉强度应符合GB/T25821的规定。a)钢丝绳的质量、性能应符合GB/T20118的规定,密封钢丝绳的质量、性能应符合YB/T5295的规定。丝股组成,结构用钢丝绳应采用无油镀锌钢芯钢丝绳。c)钢丝绳可选用公称抗拉强度为1570Mpa、1720Mpa、1770Mpa、1860Mpa或1960Mpa等级别。d)不锈钢丝绳的质量、性能、公称抗拉强度应符合GB/T9944的规定。4.2.4钢拉杆的质量、性能应符合GB/T20934的规定,钢拉杆的弹性模量取2.06X105Mpa.可按表1取值。表1索体材料弹性模量Mpa钢丝绳单股钢丝绳1.4×105多股钢丝绳1.1×105钢绞线镀锌钢绞线高强度低松弛预应力钢绞线预应力混凝土用钢绞线(1.85~1.95)x10s设计工作年限的要求;索体采取多层防护措施时,对高强度钢丝和钢绞线应经防腐蚀处理后再在索体外包裹护套;两端锚具应采用表面镀层防腐蚀或喷涂防腐涂料。的规定。4.2.9钢材选用应符合下列规定:a)承重的梁、柱等构件宜采用Q235、Q355、Q390、Q420、Q460钢,其质量应分别符合GB/rT700、GB/T1591和GB/T19879的规定,当有根据时也可采用其他牌号的钢材;b)冷弯薄壁型钢可采用YB/T4634、YB/T4761中规定的钢材;用环境下应具有冲击韧性的合格保证,对焊接结构应具有碳或碳当量的合格保证:e)钢材抽样复验、焊接材料检查验收、钢结构的制作应按GB50205和GB50755的规定执行现行有关标准的规定:制定合理的工艺流程和建立质量保证体系。4T/CSEE039420234.2.10混凝土选用应符合下列规定:b)预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于C30;b)箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋HPB300钢筋4.2.12连接件应符合下列规定:a)普通螺栓应符合GB/T5780和GB/T5782的规定,其机械性能与尺寸规格应符合GB/T3098.1的规定b)高强度螺栓应符合GB/T1228、GB/T1229、GB/T1230、GB/T1231或GB/T3632的规定c)不锈钢螺栓应符合GB/T3098.6、GB/T3098.15的规定;d)锚栓钢材可采用符合GB/T700规定的Q235钢或符合GB/T1591规定的Q355钢。4.2.13焊接材料应符合下列规定:时,宜选用与强度较低钢材相匹配的焊接材料;GB/T5117的规定、及GB/T10045、GB/T17493的有关规定;GB/T12470的有关规定。4.3变形规定4.3.1单层索系结构在常温(20下跨中挠度不宜大于L/50,其中4.3.2双层索系结构在常温(20单层索系结构相同,上层索跨度取为相邻横向连接系的间距;在永久荷载状态下双层索系结构中各横向连接系沿纵向整体保持平直。双层索系结构在设计荷载状态下跨中挠度不宜大于L/50,其中L为双层索系跨度。4.3.3结构两端的立柱水平位移不应大于H/150,其中H为柱高。4.3.4钢横梁的挠度不宜大于l/250,l为受弯构件的跨度,对悬臂梁和伸臂梁取为悬臂长度的2倍。5.1风荷载式中:Wk——风荷载标准值,KN/m2;z——风振系数,可按7.4.3的规定取值;s——风荷载体型系数,可按5.1.4的规定选用;z——风压高度变化系数,可按GB500092012取值,地面光伏支架可取光伏板顶端高度;wo——基本风压,KN/m2。5.1.2柔性光伏支架基本风压的确定应符合GB500092012的有关规定,且不应小于0.30KN/m2。基5T/CSEE03942023本风压应按以下原则进行确定:和GB500092012影响较为复杂,可根据相关资料或专门研究取值。0.30.50.80.30.50.81.01.11.20.10.10.20.40.50.5类型体型及体型系数整体体型系数slμS2slμS4体型系数Hls2Hls3Hs4Awh0.10Awho5.2雪荷载5.2.1柔性光伏支架结构的基本雪压应按GB500092012中附录E规定的方法进行计算,且应按对应支架结构设计工作年限的重现期确定基本雪压。(2)SK=(S,(2)KN/m2;;KN/m2。5.3温度作用5.3.1柔性光伏支架结构的基本气温应按GB500092012中附录E规定的方法确定。6T/CSEE039420235.3.2计算结构或构件的温度作用效应时,应采用材料的线膨胀系数ar。钢材的线膨胀系数取1.20x105℃i,不锈钢的线膨胀系数取1.60×105℃i,索体材料的线膨胀系数宜由试验确定,且取值不小于1.20x105℃i。t0,min…(3)式中:ΔtkS,maxt0,minΔtk=ts,mint(4)式中:ts,min——结构最低平均温度,℃;t0,max——结构最高初始平均温度,℃。5.3.4t5.3.5结构的最高初始平均温度l0,max和最低初始平均温度l0,min应根据结构的合拢温度或形成约束的时间确定,或根据施工时结构可能出现的温度按不利情况确定。5.4作用组合应按正常使用极限状态计算结构和构件的变形。设计值,并应采用以下设计表达式进行设计:y,si≤R(5)式中Ra——结构或构件的抗力设计值,在抗震设计时应除以承载力抗震调整系数RE,YRE应按GB50011的规定取值。d式中计规范确定。S=sYG+rp+yrVQ+yryVQ+yyVQ(7)式中:sd——作用基本组合的效应设计值;S(·)—作用组合的效应函数;7T/CSEE03942023YG——永久作用的分项系数,当作用效应对结构不利时取1.3,当作用效应对结构有利时,不应大于1.0;Gk——永久作用标准值;YP——预应力作用的分项系数,取1.0;P——预应力作用的有关代表值;Qwk——风荷载标准值;Qsk——雪荷载标准值;QTK——温度作用标准值;YW、YS、r——风荷载、雪荷温度作用的结构设计工作年限的荷载调整系数,应按GB500092012的有关规定采用;ywysywGB50191的有关规定计算,且地震作用效应计算应考虑结构大变形的影响。1.00.71.00.70.61.00.6作用组合工况ywYT6.1结构形式基础等构成稳定的空间结构体系,光伏组件直接安装于上部承重索上。构形式与支承结构,且应保证结构的整体刚度和稳定性。8T/CSEE039420231/厂b)形式二1/厂C)形式三1/厂d)形式四1e)形式五标引序号说明:6.2结构布置6.2.1单层索系支架结构的跨度不宜超过25m,双层索系支架结构的跨度不宜超过60m,结构宜尽量等跨布置。间距不宜超过10m索,与横向连接系一起构成抗风体系,约束索结构的扭转效应,减小风吸荷载作用下的挠度。也可设置减振抑振装置,以减小结构的振动响应。撑,减小索结构沿横向的水平变形。区段大于150m时,应考虑温度的影响。T/CSEE03942023图撑等。承重索承重索承重索a)形式一b)形式二c)形式三7结构计算7.1基本计算规定何非线性的影响。载、温度作用的组合,并应根据具体情况考虑施工安装荷载以及运维过程中出现的荷载。构件及节点设计应采用荷载的基本组合,变形计算应采用荷载的标准组合。效。当双层索系在由风吸荷载控制的作用组合工况下无法保证下索始终处于受拉状态时,应按单层索系计算。7.2初始预应力状态确定T/CSEE03942023求,并通过试算确定拉索的初始几何形状及相应的预应力分布。力值应确保结构具有较高的自振频率,保证结构的刚度,减小结构振动响应。力建立过程进行施工成形分析。7.3静力分析下的内力、位移进行分析;当计算结果不能满足要求时,应重新确定初始预应力状态。7.4风效应分析风洞试验或者数值仿真模拟结果作为依据时,风荷载体型系数可根据研究结果取值。风动力效应,应符合下列规定:;;取用。a)跨度超过25m的单层索系支架结构或跨度超过60m的双层索系支架结构;8结构设计8.1一般规定准的有关规定。;工字形截面力低于钢材屈服强度时,应按实际应力验算板件的稳定性,或采用有效宽度计算构件的有效截面,并验算构件的强度和稳定。T/CSEE03942023表4构件的长细比限值构件类别长细比限值受压构件主要构件其他构件及支撑220受拉构件桁架杆件、柱间支撑3508.2拉索设计及施工张拉F=FtkYR(8)式中8.2.2y,N≤F式中斜拉伸试验按GB/T21839的有关规定进行。不应低于杆体的极限抗拉力标准值。预应力状态和设计荷载状态,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情况确定适当的预应力超张拉值。和位移双控制,并应规定索力和位移的允许偏差。8.2.10拉索张拉时应考虑预应力损失,张拉端锚固压实内缩引起的预应力损失on应按公式(10)计算:onlE(1o)式中:T/CSEE03942023锚具类型端部螺母连接锚具螺母间隙夹片式锚具端部夹片有顶压5端部夹片无顶压68条件对索力和挠度控制标准进行计算调整;拉索张拉完成后,索体、锚具及其他连接件的永久性防护工程应满足设计要求。8.3立柱设计定、局部稳定计算,并应符合GB55006、GB50017和GB50018的有关规定。8.3.2钢筋混凝土立柱应按偏心受压构件或偏心受拉构件进行设计计算,并应符合GB55008和GB50010的有关规定。8.3.3采用桩柱一体式立柱时,预应力混凝土管桩应按JGJ94、JGJ/T406的有关规定进行设计计算,立柱的高度应从水平荷载作用下桩身最大弯矩位置处计算。平力ΔNa由摩擦力决定,可按公式(11)计算:ANa=UN.(11)式中:μ偏心设计计算柱身和柱脚。中部立柱上部与拉索采用固定连接时,柱底端所受弯矩包括整体结构建模分析得出的弯矩和由风荷载导致的柱顶摇摆附加水平位移产生的弯矩。风荷载导致的柱顶摇摆附加水平位移d.可按公式(12)计算:elno2+25delno2+25式中:况作用下的挠度,单层索系取跨中挠度,双层索系取横向连接系之间的上索挠度;)计算:T/CSEE03942023fyEλ=fyEn兀式中fy——对钢柱,fy按公式fy——对钢柱,式中柱顶水平力Na按公式(15)计算:式中:平荷载作用下桩身最大弯矩位置处计算。8.4钢横梁设计8.4.2钢横梁应按同作用下的强度计算。8.4.3焊接截面钢横梁可考虑腹板的屈曲后强度,梁腹板应按GB50017的规定配置加劲肋并进行局部稳定计算。8.5柱间支撑设计杆设计,型钢可按拉杆设计,支撑中的刚性系杆应按压杆设计。载,横向荷载应按各支撑的刚度进行分配。8.6横向连接系设计8.7基础和锚锭系统设计进行设计,选择采用桩基础、锚杆基础、扩展基础或复合桩基础。a)各类基础均应按GB55003、GB50007、GB51101和JGJ94的有关规定进行竖向地基承载力和桩身承载力计算。b)受水平荷载的桩基础,应按GB50007和JGJ94的有关规定进行水平承载力计算和桩身受弯承载力计算,且应按DL/T5219的有关规定进行抗倾覆验算。当水平荷载较大时,可考虑在该桩基外侧布置承受水平拉力的锚桩基础。T/CSEE03942023a)重力锚b)盘形锚C)蘑菇形锚d)摩擦桩e)抗拔桩f)阻力墙图6拉索锚锭系统c)受水平荷载的扩展基础,应按GB51101和NB/T10115的有关规定进行抗滑移和抗倾覆稳定验算。截面受拉承载力及裂缝控制计算。桩基础在竖向荷载作用下地基承载力或抗拔承载力不能满足要求时,可考虑将桩基础端部扩大。e)埋入地下的扩展基础和端部扩大的桩基础,其上拔稳定应按DL/T5219中