《光热电站集热场支架结构设计标准》

ICS91.080.10

CCSP26

团体标准

T/CSEEXXXX—YYYY

光热电站集热场支架结构设计标准

Standardfordesignofcollectorfieldsupportingbracketofsolarpower

plant

（征求意见稿）

20XX—XX—XX发布20XX—XX—XX实施

中国电机工程学会1发布

目次

1范围..............................................................1

2规范性引用文件.....................................................1

３术语和定义.......................................................1

4基本规定...........................................................2

4.1一般规定...............................................................................................................2

4.2材料.......................................................................................................................3

4.3变形规定...............................................................................................................4

5作用和作用组合.....................................................5

5.1一般规定...............................................................................................................5

5.2风荷载...................................................................................................................6

Ⅰ塔式集热场风荷载.......................................................6

Ⅱ槽式集热场支架风荷载....................................................8

5.3雪荷载.........................................................10

5.4作用组合.......................................................11

6结构体系与构件设计................................................12

6.1一般规定.............................................................................................................12

6.2结构体系.............................................................................................................12

6.3结构分析.............................................................................................................13

6.4构件设计.............................................................................................................14

7连接与节点........................................................16

7.1一般规定..............................................................................................................16

7.2连接设计..............................................................................................................17

7.3节点......................................................................................................................17

8地基基础设计......................................................19

8.1一般规定.............................................................................................................19

8.2地基.....................................................................................................................20

8.3基础.....................................................................................................................20

8.4质量检查和验收.................................................................................................27

9制作、安装和防腐蚀................................................28

9.1制作及安装.........................................................................................................28

9.2支架钢结构防腐.................................................................................................29

9.3支架基础防腐.....................................................................................................30

附录A..............................................................31

2

定日镜分块体型系数..................................................31

附录B..............................................................33

槽式反射镜分块体型系数..............................................33

附录C..............................................................36

刚性桩M法计算参数公式..............................................36

3

光热电站集热场支架结构设计标准

1范围

本标准规定了光热电站集热场支架结构的设计原则和技术要求。

本标准适用于光热电站集热场支架结构的设计。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适

用于本文件。凡是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。

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

GB50068建筑结构可靠性设计统一标准

GB50007建筑地基基础设计规范

GB50009建筑结构荷载规范

GB50017钢结构设计标准

GB50018冷弯薄壁型钢技术规范

GB50010混凝土结构设计规范

JGJ7《空间网格结构技术规程》

JGJ94《建筑桩基技术规范》

３术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1桩帽pilecap

设置于桩与地面交接处，用于减少桩体变形。

3.2混凝土桩-柱一体式基础pile-columnintegration

塔式光热电站中定日镜常用的基础型式，地面以上立柱与地面以下基础为一体式，多

采用预应力混凝土管桩。

3.3定日镜heliostat

塔式太阳能光热电站中，以机械驱动方式使太阳能辐射恒定地朝一个方向反射的反射器。

1

3.4槽式反射镜parabolictroughcollector

槽式太阳能光热电站中，接受太阳辐射并向传热流体传递热量的设备，其横断面为抛物型的

线聚焦形式，由一系列模块串联，公用一公共单元驱动和只有一套跟踪系统。

3.5群体干扰效应interferenceeffects

太阳能光热电站集热场中，定日镜或槽式反射镜的风荷载效应受周边定日镜或槽式反射镜影

响的现象。

3.6植桩桩孔pilehole

在桩-柱一体式基础方案中，为满足植桩要求，需预先机械成孔，成孔直径一般比桩径

大200mm至300mm。

3.7植桩pileplanting

依靠桩身自重把桩埋入桩孔的过程。

3.8集热器单元Solarcollectorelement（SCE）

槽式太阳能光热电站集热回路的基本单元，由支架、反射镜、集热管等组成。

【条文说明】槽式太阳能光热电站中，一个集热器单元的组成如下图示。

3.9集热器组合Solarcollectorassembly（SCA）

由槽式太阳光热电站集热器单元串联组成，公用驱动装置，构成集热器组合。

3.10驱动柱drivecolumn

槽式太阳能光热电站中，用来安装驱动装置的柱。

4基本规定

4.1一般规定

4.1.1集热场支架结构及基础设计除应满足承载力极限状态和正常使用极限状态外，还应满

2

足耐久性的要求。

4.1.2集热场支架结构及基础设计使用年限应为50年。

4.1.3集热场支架结构安全等级应为二级，集热场支架地基基础设计等级应为乙级。

4.1.4集热场支架结构抗震设防类别应为丙类。

4.2材料

4.2.1用于承重的冷弯薄壁型钢、热轧型钢和钢板，应采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T

700规定的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q355钢，或其他更高强度

的钢材。有镀锌要求的薄壁构件所用钢板或钢带应符合现行国家标准《连续热镀锌钢板或钢

带》GB/T2518、《连续热镀铝锌合金镀层钢板及钢带》GB/T14978的规定。

4.2.2连接件应符合下列规定：

a)普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB/T5780的规定，其机械性能

应符合现行国家标准《紧固件机械性能、螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3089.1的规定。

b)高强螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈

与技术条件》GB/T1228~1231或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T3632~3633的

规定。

c)自攻螺钉应符合现行国家标准《自钻自攻螺钉》GB/T15856.1~4、GB/T3098.11或

《自攻螺栓》GB/T5282~5285的规定。

d)抽芯铆钉应采用现行行业标准《标准件用碳素钢热轧圆钢及盘条》YB/T4155中规

定的BL2或BL3号钢制成，同时应符合现行国家标准《封闭性平圆头抽芯铆钉》GB/T

12615.1~12615.4、《封闭型沉头抽芯铆钉》GB/T12616.1、《开口型沉头抽芯铆钉》GB/T

12617.1~12617.5、《开口型平圆头抽芯铆钉》GB/T12618.1~12618.6的规定。

e)锚栓钢材可采用符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235级钢和《低

合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q355级钢，或其他更高强度的钢材。

f)不锈钢螺栓应符合现行国家标准《紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T

3089.6的规定。

4.2.3焊接材料应符合下列规定：

a)手工焊接用的焊条，应符合现行国家标准《碳素焊条》GB/T5117或《低合金钢焊

条》GB/T5118的规定。

b)自动焊接或半自动焊接用的焊丝，应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T14597

的规定。

3

c)二氧化碳气体保护焊接用的焊丝，应符合现行国家标准《气体保护电弧焊用碳钢、

低合金钢焊丝》GB/T8110的规定。

4.2.4钢结构材料的选用应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017、《冷弯薄壁型钢

结构技术规范》GB50018的相关规定。

4.2.5支架基础混凝土最低强度等级应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010

和《工业建筑防腐蚀设计标准》GB5046的有关规定，且不应低于C25。钢筋应符合现行国

家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定，宜采用HRB400级钢筋。

4.2.6预应力混凝土管桩应符合现行行业标准《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406的

有关规定，混凝土强度等级不应低于C40。

4.2.7连接镜面的螺栓宜采用SUS304级别及以上不锈钢螺栓，也可采用其他防腐性能和连

接性能良好的螺栓。

4.3变形规定

4.3.1集热场支架设计时，结构变形应满足结构正常使用和生产运行的限值要求。

【条文说明】4.3.1对于光热电站集热场支架，除满足现行规范规定的正常使用极限状态下

结构变形限值外，还需满足在运行工况下集热场支架聚光集热的特殊功能需求，采用结构和

工艺双控的指标限值。

4.3.2在风荷载作用下，塔式定日镜立柱应满足工艺专业对柱顶水平变形、扭转变形和地面

残余变形的要求。

【条文说明】4.3.2对于塔式定日镜立柱在风荷载作用下的变形，首先应满足设备厂家对变

形限值的要求，但各设备厂家的限值不尽相同，有些设备厂家并未对极限状态下地面残余变

形提出要求。以下为某工程国外设备厂家要求：定日镜立柱在正常运行状态下，柱顶水平变

形小于1.5mrad，柱顶扭转变形小于1mrad；在极限状态下，柱顶塑性水平变形小于0.5°。

4.3.3在风荷载标准值作用下，除满足工艺专业对变形限值的要求外，集热场支架结构柱顶

水平位移容许值尚应满足下列规定。

a)定日镜支架结构柱顶水平位移：混凝土立柱不应大于柱高的1/350；钢结构立柱不

应大于柱高的1/250。

b)其余集热场支架柱顶水平位移：混凝土立柱不应大于柱高的1/300；钢立柱不应大

于柱高的1/100。

【条文说明】4.3.3集热场支架结构的水平位移限值与常规结构相比较为严格，主要考虑以

下因素：

4

a)避免风荷载作用下支架结构产生较大声响；

b)避免立柱在经历极端风荷载往复作用下产生过大的塑性变形。

4.3.4钢结构或构件中受弯构件的挠度不宜超过表1的规定。

表1受弯构件挠度容许值

项次构件类别挠度容许值

1支架结构L/400

2檩条L/250

注：1表中L为构件跨度；

2对悬臂梁，可按悬臂长度的2倍计算受弯构件的跨度；

3表中数值为永久和可变荷载标准值产生的挠度的容许值。

4.3.5集热场支架基础的变形应满足生产运行对地基基础变形的特殊要求外，变形允许值尚

应符合表2的规定。

表2基础变形允许值

变形特征

支架类型

沉降量（mm）沉降差

槽式100.00１Ｌ

塔式20/

蝶式20/

菲涅尔式100.002Ｌ

注：1沉降差指同一阵列相邻立柱下基础的沉降差值；

【条文说明】4.3.5支架基础变形的规定，主要考虑上部支架结构对地基基础变形的适应能

力和满足其使用功能的要求，因此应根据聚光集热器、定日镜等的使用要求、支架形式以及

运行使用中的其他要求对支架基础的变形提出相应的限值规定。设计无特殊要求时，宜参考

表2中的要求。

5作用和作用组合

5.1一般规定

5.1.1太阳能光热电站集热场支架结构的荷载和作用可按下列规定分类：

a）结构自重、土压力为永久作用。

B）多遇地震作用、风荷载、雪荷载、温度作用为可变作用。

5.1.2基本风压的确定应符合现行国家规范《建筑结构荷载规范》（GB50009）执行，且不应

小于0.30kPa，基本风压应按50年重现期确定。

5

5.1.3本规范未规定的荷载和作用，均应按照现行国家规范《建筑结构荷载规范》（GB50009）

执行。

5.2风荷载

Ⅰ塔式集热场风荷载

5.2.1垂直于定日镜表面上的风荷载标准值，应按下式计算：

푤ℎ푘=훽ℎ휇훼휇ℎ푧휆ℎ푤0（1）

式中：

2

푤푘—设计风荷载标准值（kN/m）

휇훼—与风攻角훼有关的风荷载整体体型系数，宜根据风洞试验确定，也可按表3采用。

其中훼为定日镜风攻角，即自身的转角，当定日镜垂直状态时为0°，水平放置时为90°，

具体见图1所示。

훽—风振系数，可按表4采用，也可根据风洞试验研究确定。

—风压高度变化系数,=1.0。对于山区应考虑地形修正系数，具体应按照《建筑

휇푧휇ℎ푧

结构荷载规范》（GB50009）中的地形修正系数取值，复杂地形需进行专门的地形模型风洞试

验或数值风洞分析研究确定。

휆ℎ—群体干扰系数,可按表5采用。

2

푤0—基本风压（kN/m），应根据现场气象观测风压数据，按照《建筑结构荷载规范》

（GB50009）方法确定的50年重现期的风压，但不得小于0.3kN/m2；现场无气象观测站的，

可按照《建筑结构荷载规范》（GB50009）提供的附近地区规定的基本风压确定；当设置外侧

挡风墙时，可按照第5.2.5规定对挡风墙下游一定区域进行基本风压折减，基本风压调整为

ρ휇푠휔0。

图1定日镜风攻角α示意图

5.2.2定日镜结构整体体型系数，可按照表3采用。

6

表3定日镜整体体型系数

风攻角훼=0°훼=20°훼=40°훼=60°훼=80°훼=90°

正面吹风0.980.970.930.780.210.10

反面吹风-0.95-0.93-0.80-0.58-0.35-0.10

注：1定日镜面积不大于40m2，整体体型系数按照表中数据取值；

2定日镜面积为140m2时，훼≤60°整体体型系数按照表中数据乘以0.85取值；훼＞60°

整体体型系数按照表中数据乘以2.0取值。

３风攻角在中间值时，可通过线性插值采用；镜面面积在40～140m2中之间时，体型

折减系数可按照面积比例线性插值确定。

5.2.3定日镜结构风振系数宜按照表4采用，或者通过专门的风洞试验研究确定。

表4定日镜结构风振系数取值表

定日镜面积（m2）风振系数

401.6

1402.0

注：1定日镜面积不大于40m2，风振系数按照1.6取值；

2镜面面积在40～140m2之间时，风振系数可按照面积比例线性插值确定。

5.2.4定日镜场的群体干扰系数,可根据角部区域Ⅰ、外边区域Ⅱ和中央区域Ⅲ划分为如图2

所示的三类区域，其中区域Ⅰ和Ⅱ主要对应最外围两排定日镜，区域Ⅲ对应除外围两排区域

之外的中部区域。Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类区域内定日镜的干扰系数应分别取1.5、1.2和0.8。

Ⅰ区Ⅱ区Ⅰ区

Ⅱ区Ⅲ区Ⅱ区

Ⅰ区Ⅱ区Ⅰ区

Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区

图2镜场干扰系数定义区域划分图

5.2.5定日镜场外围设置挡风墙时，挡风墙引起的来流风压折减效应宜通过风洞试验确定，

7

挡风墙透风率在35~40%时，也可按照下表的等效折减系数进行基本风压的折减。

表5挡风墙影响下定日镜风压等效折减系数

挡风墙高度下游距离折减系数ρ휇푠

4h0.85

h=0.4H

6h0.90

4h0.55

h=0.8H

6h0.70

注：1h和H分别为挡风墙高度和定日镜中心高度；

2沿高度和距离的中间位置可按线性插值确定；

3小于4h按照4h进行折减，4h~6h中间位置可按线性插值确定，超过

6h建议不再考虑挡风墙折减。

5.2.6作用在定日镜支架结构上的风荷载对定日镜立柱产生的扭矩，宜按下式计算：

2

퐹ℎ푘=훽ℎ퐶ℎ푡휆ℎ푤0퐵ℎ퐿ℎ（2）

式中：

퐹ℎ푘—立柱承受的扭矩标准值；

퐵ℎ—定日镜沿竖直方向的长度,m

퐿ℎ—定日镜沿水平方向的长度，m。

퐶ℎ푡—扭矩系数，可通过测力风洞试验确定，无试验数据时可按0.12取值.

5.2.7定日镜结构扭管、檩条构件设计和连接件设计时，应采用分块体型系数，分块体型系

数宜根据风洞试验确定。

【条文说明】5.2.7由于定日镜面积较大，作用于定日镜表面的风压分布并不均匀。中国电

力工程顾问集团西北电力设计院针对小定日镜（40m2）和大定日镜（140m2）开展了风洞试验

研究，得到了两种不同面积定日镜的分块体型系数，详见附录A。

Ⅱ槽式集热场支架风荷载

5.2.8槽式集热场支架设计时，垂直于槽式反射镜表面的风荷载标准值仍按式（1）计算，

但式中体型系数、风振系数和干扰系数等相关参数，应按照5.2.9~5.2.14条规定采用。

5.2.9槽式集热场支架结构整体体型系数，可按照表6采用。其中，倾角的定义见图3。

8

图3槽式反射镜倾角和风向角定义

表6槽式反射镜整体体型系数

倾角훼=0°훼=15°훼=30°훼=45°훼=60°훼=75°훼=90°

正面吹0.550.610.750.650.450.08-0.16

反面吹-0.38-0.42-0.39-0.29-0.26-0.27-0.22

注：1.反射镜开口不大于5.7m，整体体型系数按照表中数据取值；

2.反射镜开口为8.6m，整体体型系数按照表中数据乘以1.25取值。

３．反射镜开口5.7～8.6m中之间时，体型折减系数可按照面积比例线性插值确定。

5.2.10槽式集热场支架结构风振系数，取值不小于1.7，或者通过专门的风洞试验研究确

定。

【条文说明】5.2.10目前实测研究与风洞试验研究还不充分，此处风振系数1.7为按照8.6m

大开口槽不利状态提供设计参考取值。

5.2.11槽式集热场的群体干扰系数,可根据角部区域、外边区域和中央区域划分为如图4所

示的五类区域，其中区域Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ位置处槽式支架干扰系数可分别按表7采用。

图4槽式反射镜镜场分区图

9

表7槽式反射镜镜场各区干扰系数推荐取值

分区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅳ区Ⅴ区

휆ℎ1.81.52.20.90.7

【条文说明】5.2.11镜场排布时，不同的间距下，支架间干扰情况不同，推荐值是以支架

前后间距为3倍퐵푃时测得的结果。镜场Ⅲ区的槽式反射镜支架处于气流上游时与后方槽式

反射镜支架之间出现较强的负压区，使得干扰系数较大。对于镜场外围支架受气流作用荷载

放大明显，建议采用挡风措施。

5.2.12槽式集热场外围设置挡风墙时，挡风墙引起的来流风压折减效应宜通过风洞试验确

定，挡风墙透风率在35~40%时，也可按照表8中的等效折减系数进行基本风压的折减。

表8挡风墙影响下槽式吸热镜场风压等效折减系数

挡风墙高度下游距离折减系数ρ휇푠

4h0.65

h=0.4H

6h0.75

4h0.40

h=0.8H

6h0.60

*注：1h和H分别为挡风墙高度和反射镜中心高度；

2沿高度可按线性插值确定；

3小于4h按照4h进行折减，4h~6h中间位置可按线性插值确定，超过6h建

议不再考虑挡风墙折减。

5.2.13作用在槽式集热场支架结构上的风荷载对扭管中心产生的扭矩，可按5.2.6条计算，

扭矩系数퐶ℎ푡可通过测力风洞试验确定，无试验数据时可按0.13取值。

5.2.14槽式集热场支架结构中扭管、檩条构件设计及连接件设计时，应采用分块体型系数，

分块体型系数宜根据风洞试验确定。

【条文说明】5.2.14由于槽式反射镜开口大且长度方向尺寸也大，作用于反射镜表面的风

压分布并不均匀。中国电力工程顾问集团西北电力设计院针对5.7m和8.6m两种开口宽度的

槽式反射镜开展了风洞试验研究，得到了两种不同开口宽度的槽式反射镜分块体型系数，详

见附录B。

5.3雪荷载

5.3.1作用于集热场结构的雪荷载标准值可根据《建筑结构荷载规范》GB50009确定。

10

5.3.2集热场结构雪荷载应按50年重现期确定基本雪压。

5.3.3集热场积雪分布系数应根据集热场的运行工况确定。

5.4作用组合

5.4.1集热场支架结构设计时，应按承载能力极限状态计算结构和构件的强度、稳定性以及

连接强度；按正常使用极限状态计算结构和构件的变形。

5.4.2结构和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

组合的效应设计值，并满足下式要求。

SR

0dd（3）

式中，0—结构重要性系数，m。

S

d—作用组合的效应设计值

R

。d—结构或构件的抗力设计值，在抗震设计时，应除以抗震调整系数，抗震调整系数

的取值可按《建筑结构抗震设计规范》GB50011进行。

5.4.3结构和构件按正常使用极限状态设计时，应符合下式要求。

SC

d（4）

S

式中，d—作用组合的效应标准值，如变形、裂缝等。

C—设计对变形、裂缝等规定的相应限值，应符合现行国家标准结构设计的相关规

定。

5.4.4非抗震设计时，荷载效应的基本组合应按下式计算，取其不利值：

S=S+SS

dGGKwwwkssks（5）

式中：

S荷载组合效应设计值；

d

永久荷载分项系数；

G

S永久荷载标准值的效应；

GK

风荷载分项系数；

w

风荷载组合值系数，可取0.6；

w

11

S风荷载标准值的效应。

wk

5.4.5抗震设计时，结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合应按下式计算：

S=S+S+S

dGGEEhEhkwwwk（6）

式中：

S地震组合效应设计值；

d

重力荷载分项系数；

G

S重力荷载代表值的效应；

GE

水平地震作用分项系数；

Eh

S水平地震标准值的效应；

Ehk

风荷载分项系数；

w

风荷载组合值系数，可取0.2。

w

5.4.6结构或结构构件按照正常使用极限状态设计时，荷载效应采用标准组合，可按本规范

5.4.4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。

5.4.7集热场支架设计时，宜根据施工及吊装方案，对施工阶段进行验算。

6结构体系与构件设计

6.1一般规定

6.1.1在满足工艺需求前提下，结构体系应综合考虑合理性、经济性、所处环境条件、材料

供应情况、制作安装便利性等因素；

6.1.2光热电站集热场支架结构体系应具备明确的竖向和水平荷载传递途径，且应满足刚度、

强度和稳定性的要求。

6.1.3施工过程对支架结构的受力和变形有较大影响时，应进行施工阶段验算。

6.2结构体系

6.2.1塔式集热场支架结构体系的镜面支撑结构可采用平面桁架结构或网架结构，如图5

所示，当有可靠依据时，也可采用其他结构形式。

槽式集热场支架结构体系的镜面支撑结构可采用空间桁架结构、扭矩管结构，如图6

所示，当有可靠依据时，也可采用其他结构形式。

12

（a）平面桁架结构（b）网架结构

图5定日镜镜面支撑结构示意图

（a）空间桁架结构（a）扭矩管结构

图6槽式反射镜镜面支撑结构示意图

6.2.2在塔式集热场支架结构体系中，抗扭钢梁宜采用圆管截面；当镜面结构采用平面桁架

结构体系时，平面桁架及檩条宜采用方形、矩形管截面，也可采用开口型材；当镜面结构采

用网架结构时，构件宜采用圆管截面。

在槽式集热场支架结构体系中，支撑翼宜采用平面或者空间桁架结构，扭矩梁宜采用空

间桁架结构或圆管截面，柱宜采用格构式。当构件承受扭矩作用时，宜采用抗扭刚度较大的

闭口截面。

6.2.3镜面檩条和镜面支撑点的布置，应考虑镜面尺寸、镜面材料、檩条规格等因素的影响。

6.2.4塔式集热场支架柱脚应按刚接设计，桁架结构与抗扭钢梁连接应按刚接设计，檩条与

桁架结构的连接节点宜按铰接设计。

槽式集热场支架柱脚应按刚接设计，支撑翼与扭矩梁连接应按刚接设计，支架与镜面的

连接节点宜按铰接设计。

6.3结构分析

6.3.1在竖向荷载、风荷载及多遇地震作用下，光热电站集热场支架结构的内力和变形可采

13

用弹性方法计算。

6.3.2内力和变形计算应采用空间计算模型，计算模型宜采用空间杆系结构模型。

6.3.3结构的计算模型和基本假定应与构件连接的实际性能相符合。

6.3.3计算桁架腹杆和网架杆件时，计算模型中连接节点可采用铰接。

6.3.4支架结构在多遇地震下的抗震计算，应考虑水平和竖向地震作用。

6.3.5水平地震作用应按振型分解反应谱法计算，竖向地震作用可按竖向振型分解反应谱法

计算。地震作用计算尚应满足GB50011《建筑抗震设计规范》的相关规定。支架结构阻尼比

应取0.03。

6.4构件设计

6.4.1构件强度及稳定性均应满足GB50017《钢结构设计标准》的相关规定。当采用冷弯薄

壁型钢构件时，应满足GB50018《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的相关规定。

6.4.2当采用圆管截面时，构件抗扭承载力设计值可按下式计算：

22

0.6EDttDtt

强度：（7）

Tu3

D22.22.23

t

22

1.23EDttDtt

稳定性：（8）

Tu5

LD42.22.23

Dt

其中：

Tu-构件抗扭承载力设计值；

E-钢材弹性模量；

D-圆管外径；

t-圆管壁厚；

L-构件几何长度。

6.4.3当构件除承受轴力和弯矩外，尚有扭矩作用时，应同时满足以下要求：

a)TTu；

b)当TT0.2u时，可忽略扭矩影响；

c)当TT0.2u时，应满足下式要求：

14

2

NTMM

xy1（9）

NMMTuuxuyu,,

其中：

N-构件轴力设计值；

Mx-构件绕x轴弯矩设计值；

My-构件绕y轴弯矩设计值；

T-构件扭矩设计值；

Nu-构件轴向截面承载力设计值，取NAfu；

Mux,-构件绕x轴截面抗弯承载力设计值，取MWuxx,f；

Muy,-构件绕y轴截面抗弯承载力设计值，取MWuyy,f；

WWxy、-分别为构件绕x轴及y轴截面模量；

f-钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值。

6.4.4塔式集热场支架构件计算长度按下列要求确定：

a）支架柱计算长度应取2倍柱高，柱高取基础顶面至抗扭钢梁轴心的高度；

b）抗扭钢梁计算长度应取2倍悬臂长度；

c）当镜面采用平面桁架结构时，平面桁架杆件桁架平面内计算长度应取节间长度，桁

架上、下弦杆平面外计算长度应取2倍悬臂长度，腹杆计算长度应取节间长度；

d）当镜面采用网架结构时，构件计算长度按JGJ7《空间网格结构技术规程》确定。

6.4.4槽式集热场支架构件计算长度按下列要求确定：

a）悬臂柱计算长度应取2.0倍柱高，柱高为基础顶面至柱与扭矩框或扭矩管轴线交点

尺寸；

b）当支撑翼采用平面桁架结构时，平面桁架杆件桁架平面内计算长度应取节间长度；

桁架上、下弦杆平面外计算长度取侧向支承点之间的距离，无侧向支承时应取2倍悬臂长度；

腹杆计算长度应取节间长度。

6.4.5计算构件的变形时，可不考虑螺栓孔或铆钉孔引起的截面削弱。

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7连接与节点

7.1一般规定

7.1.1确定连接节点时，应遵循内力传递简捷明确、安全可靠、加工简单、施工方便及经济

合理的原则。

[条文说明]7.1.1结构的连接采用传力可靠、制作方便、安装简单、便于调整的构造形式，

并考虑临时定位措施。

7.1.2支架结构的连接和节点应满足承载力要求，其构造应和结构计算假定一致，当构件在

节点偏心相交时，尚应考虑偏心弯矩的影响。

[条文说明]7.1.2连接节点的类别，根据节点处传递荷载的情况、所采用的连接方法以及

其细部构造，按节点的力学特性，可分为刚性连接节点、半刚性连接节点和铰接连接节点，

集热场支架结构连接节点传力特性与结构的分析模型假定要相匹配，并要使用期间保证节点

性能满足要求。

7.1.3连接节点应有足够的强度和刚度，有抗震设防要求时，节点的承载力应大于构件的承

载力。

7.1.4构造复杂的重要节点应通过有限元分析确定其承载力，必要时进行试验验证。

7.1.5支架结构构件之间宜采用螺栓连接、铆接或自攻螺钉连接，也可采用焊接连接和栓焊

混合连接。

[条文说明]7.1.5光热电站多处于偏远位置，且占地面积广、数量多，因此为便于安装，

现场连接节点首选螺栓连接，可采用高强螺栓和普通螺栓连接，不得采用C级螺栓连接。连

接螺栓宜对称布置，连接节点设计需满足现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规

范)GB50018和现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的要求。

7.1.6同一连接部位中不得采用承压型高强度螺栓与焊接共用的连接。

7.1.7钢结构焊接连接构造设计应符合下列规定：

a)尽量减少焊缝的数量和尺寸；

b)焊缝的布置宜对称于构件截面的形心轴；

c)节点区留有足够空间，便于焊接操作和焊后检测；

d)应避免焊缝密集和双向、三向相交；

e)焊缝位置宜避开最大应力区；

f)焊缝连接宜选择等强配比；当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材相匹配

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的焊接材料。

7.1.8焊缝质量等级应满足GB50017《钢结构设计标准》的相关规定，且应满足下列要求：

a)角焊缝不低于三级；

b)对接焊缝不得低于二级；

c)部分焊透的对接焊缝、采用角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝的T形连接部

位，以及搭接连接角焊缝，其质量等级不应低于三级。

7.2连接设计

7.2.1焊缝连接、螺栓连接设计计算应满足GB50017《钢结构设计标准》的相关规定。

7.2.2抽芯铆钉（拉铆钉）、自攻螺钉连接设计计算应满足GB50018《冷弯薄壁型钢结构技

术规范》的相关规定。

7.2.3圆形和箱型截面梁的拼接连接，应按被连接翼缘和腹板的截面面积等强度的条件进行

设计。

7.2.4梁与柱的连接应按现行国家标准的有关规定进行下列验算:

a)连接焊缝和螺栓的强度验算;

b)柱腹板的抗压承载力验算;

c)柱翼缘的抗拉承载力验算;

d)柱腹板的抗拉承载力验算;

e)梁柱节点域承载力验算。

7.3节点

7.3.1节点设计时，应根据结构的重要性与受力特点、荷载情况、工作环境和材料截面型式

等因素选用适当的节点连接形式。

7.3.2节点设计应满足承载力极限状态要求,防止节点因强度破坏、局部失稳变形过大、连

接开裂等情况引起节点失效。当有抗震设防要求时，尚应按照相关规定进行地震作用组合验

算。

7.3.3檩条拼接时，搭接长度、连接件尺寸、连接螺栓直径等应按拼接处所受内力确定，且

连接螺栓的个数不宜少于3个。

7.3.4柱顶驱动装置与柱及抗扭钢梁的连接节点宜采用法兰连接，法兰连接应满足与抗扭钢

梁等强的要求。

7.3.5柱顶与驱动装置连接处，宜采用扩大头的方式，如图7所示。

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图7柱顶与驱动装置连接节点

7.3.6塔式集热场支架抗扭钢梁与镜面支撑结构连接节点宜采用便于现场安装的套管式节

点，且应在节点位置对镜面支撑结构适当加强，见图8所示。

套管式节点应在安装后采用角焊缝与抗扭钢梁焊接，焊缝应满足《钢结构设计标准》

GB50017的相关规定。

图8套管式节点

7.3.7当镜面结构采用平面桁架时，平面桁架连接节点宜采用直接焊接节点，其设计计算应

满足《钢结构设计标准》GB50017的相关规定；当采用网架结构时，网架节点宜采用焊接球

或螺栓球节点，其设计计算应满足《空间网格结构技术规程》JGJ7的相关规定。

7.3.8檩条可通过帽形连接件与镜面结构连接，帽形连接件可通过自攻钉与檩条及镜面结构

连接，如图9所示，连接件及紧固件数量及尺寸应由计算确定，设计计算应满足《冷弯薄壁

型钢结构技术规范》GB50018的相关规定。当镜面结构采用网架结构时，网架上弦节点应设

置小立柱用于连接帽形连接件。

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图9檩条与桁架连接节点

7.3.9柱脚宜采用埋入式柱脚或外露式柱脚，也可采用插入式柱脚及外包式柱脚。

[条文说明]7.3.9柱脚节点设计需满足现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的相关

规定。

7.3.10外露式柱脚节点设计计算应满足GB50017《钢结构设计标准》的相关规定，且应满足

下列要求：

a)柱脚底部水平反力宜由底板与混凝土基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。