光伏支架结构设计、型式、使用状况_材料科学_工程科技_专业资料。光伏支架结构设计、型式、使用状况 调 研 报 告 内蒙古电力勘测设计院有限责任 二〇一四年四月 目 录 1 概述 ....................................

　　光伏支架结构设计、型式、使用状况 调 研 报 告 内蒙古电力勘测设计院有限责任 二〇一四年四月 目 录 1 概述 .............................................................................................................................. 1 2 光伏支架结构设计 ...................................................................................................... 1 2.1 光伏支架结构设计的特点 ....................................................................................... 1 2.2 光伏支架结构设计的安全 ....................................................................................... 2 3 光伏支架结构型式 ...................................................................................................... 2 3.1 光伏钢支架结构 ....................................................................................................... 3 3.2 光伏铝合金支架结构 ............................................................................................... 4 3.3 光伏支架钢筋混凝土结构 ....................................................................................... 7 3.4 光伏支架混合结构 ................................................................................................. 10 4 光伏支架结构使用状况 ............................................................................................ 10 4.1 装配式光伏支架结构使用势在必行 ..................................................................... 11 4.2 装配式光伏支架结构使用的问题 ......................................................................... 11 0 摘要 光伏支架结构在我国已有十余年， 凭着太阳能资源的良好特性， 其迅速发展。 ?光伏支架结构设计规程?的编制正是基于现阶段我国光伏电站产业迅速发展的背 景下，应运而生。 本调研报告明确了光伏支架结构的概念，分析了国内光伏支架结构设计、型 式、使用现状。认为?光伏支架结构设计规程?在我国光伏电站项目的设计、审查、 审批及建设和管理等方面的适用时机已经到来，在今后光伏支架结构设计中具有 广泛的途径，深刻的意义。 对光伏支架结构这一结构体系的系统论述在我国现阶段尚处于发展阶段， 本 调研报告就光伏支架结构发展的可能性，光伏支架结构的设计体系、光伏支架结 构的型式、光伏支架结构的使用现状等进行说明，力图对?光伏支架结构设计规程 ?的编制必要性起到抛砖引玉的作用。 1 概述 太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅 为其总辐射能量（约为 3.75×1026W）的 22 亿分之一，但已高达 173,000TW，也 就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于 500 万吨煤。太阳能既是一次能 源，又是可再生能源。既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。 光伏支架结构作为太阳能电站重要的组成部分，它承载着太阳能电站的发电 主体。支架结构的选择直接影响着光伏组件的运行安全、破损率及建设投资，选 择合适的光伏支架结构设计、型式，且对其合理使用，不但能降低工程造价，也 会减少后期养护成本。现在国家越来越重视新能源的发展，尤其是太阳能，更是 国家大力发展的项目，光伏支架作为太阳能板的重要组成部分，发展前景也是非 常可观的。 2 光伏支架结构设计 做好光伏支架结构设计，提高光伏支架结构的安全性与稳定性，是对每一个 结构工程师的基本要求，通过运用科学的设计方法，结合相关的技术要求与施工 规范，消除光伏支架结构中存在的安全隐患，保证结构设计的科学性与稳定性。 基于此，文中对现阶段光伏支架结构设计中存在的不足进行了分析，提出了建议， 以使得?光伏支架结构设计规程?的编制适应我国光伏电站产业的快速发展。 2.1 光伏支架结构设计的特点 光伏支架结构可以分为，地面支架结构、平面屋顶支架结构、斜屋面直接结 构、立柱支架结构以及可调角度的屋面支架结构等。现如今发展的太阳能光伏支 架结构是太阳能支架发电中为了摆放、安装以及固定太阳能面板设计的特殊支架 结构。 2.1.1 延性 工程实践中，引发光伏支架结构变形的主要因素有风力、沉降和地震等。在 确保光伏支架结构不会因变形而出现损坏甚至倒塌的情况，进行结构设计时就一 定要执行一些具体的措施来保证结构的延性和安全性。 2.1.2 水平荷载 光伏支架结构为低矮建筑，我们通常考虑竖向荷载因素，竖向荷载的控制虽 然十分重要，但是起决定性作用的则是水平荷载。 1 2.1.3 侧移变形 一旦有外力影响，光伏支架结构的变形就会不可避免的出现，从而影响其安 全性能。进行光伏支架结构设计时，提高其强度，保证其良好的刚度，降低发生 超限侧移变形。 2.2 光伏支架结构设计的安全 2.2.1 对光伏支架结构设计认识不足 由于结构设计工程师之外存在不够重视光伏支架结构设计的因素，也缺乏对 因素的监控。一些从业者投机取巧，不安制度、规范、规程与标准进行结构设计， 为光伏支架结构的安全造成严重隐患，对财产或生命带来严重隐患。光伏支架结 构设计的合理与否直接影响其的安全性，故进行光伏支架结构设计须认真分析其 实际使用工况，对设计中的个要点仔细考虑，做到真正合理提高光伏支架结构的 设计水平和安全性。 2.2.2 光伏支架结构设计的不合理 光伏支架结构作为作为太阳能电站重要的组成部分和发电主体，其设计的安 全性对投资安全和投资质量产生直接的影响。光伏支架结构设计的不合理主要表 现在以下三个方面：，结构设计工程师没有充分发挥专业知识、设计经验或 者忽略施工规范的细节，使得光伏支架结构设计不符合实际使用工况，从而导致 结构存在安全隐患；其次，结构设计工程师忽视光伏支架结构的安全性能，不重 视结构设计质量；第三，光伏支架由于利益驱使，个别结构设计工程师明知设计存在隐患 却视而不见，投资安全和投资质量事故问题就会发生。 2.2.3 项目实施中的偷工减料现象 偷工减料现象在项目实施中时常发生，具体表现在从业者在利益驱使下，不 顾项目投资安全和整体质量，采取偷工减料和过度节约的方式，以掠取高额的利 润。结果使得结构安全性能、安全风险大大增加，严重影响项目质量。 3 光伏支架结构型式 光伏支架结构型式与太阳能电站的建设息息相关，它涉及到投资方的切身利 益，太阳能电站建设又与国家、社会关系密切，它影响着国家发展与社会进步。 “十二五”期间， 我国可再生能源发展迅速， 为国家能源结构调整做出了重要贡 献。“十三五”是国家落实习总书记提出的“四个革命、一个合作”能源发展战略 的关键时期。2016 年 12 月国家发改委《可再生能源发展“十三五”规划》提出：实 2 现 2020、 2030 年非石化能源消费比重分别达到 15％、 20％的能源战略目标。 其中， 2020 年太阳能发电规模 11000 万千瓦，年产能量 1445 亿千瓦时，折标煤 4263 万 吨/年。 太阳能发电的能源发展战略需求是光伏支架结构型式的使用需求。光伏支架 结构型式的使用和调整，以及对光伏支架结构型式质量要求的不断提高，如何选 择合理的结构型式，是太阳能发电建设的重要一步。目前，常用的光伏支架结构 型式，按结构材料划分：钢结构、铝合金结构、钢筋混凝土结构、预应力钢筋混 凝土结构、装配式钢筋混凝土结构和组合结构等；按力学模型划分：排架结构、 框架结构等。而又以冷弯薄壁型钢结构、钢结构、铝合金结构和组合结构常见。 3.1 光伏钢支架结构 光伏钢支架结构分为冷弯薄壁型钢结构和（普通）钢结构两种型式。它以钢 材为主制成结构。其中，由钢带或钢板经冷加工而成的型材制作的结构称冷弯钢 结构。常用钢板和型钢等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成;各构件或部件之 间采用焊缝、螺栓或锄钉连接。 光伏钢支架结构具有重量轻、承载力大、可靠性较高、能承受较大动力荷载、 抗震性能好、安装方便、密封性较好等特点。但钢结构耐锈蚀性较差，需要经常 维护，耐火性也较差。 3.1.1 冷弯薄壁型钢结构 冷弯薄壁型钢结构系采用各种冷弯型钢制成的结构。冷弯薄壁型钢由厚度为 1.5mm~6.0mm 的钢板或带钢，经冷加工（冷弯、冷压或冷拔）成型，同一截面部 分的厚度都相同，截面各角顶处呈圆弧形。在光伏钢支架结构中，可用薄壁型钢 制作各种光伏的钢支架、檩条、支架梁、支架柱等结构和构件。 3.1.1.1 冷弯薄壁型钢结构特点： （1）节地。冷弯薄壁型光伏钢支架结构体系自重轻，施工简单，施工占地少， 可建在坡地、劣地，节约优质土地资源。 （2） 节材。 冷弯薄壁型光伏钢支架结构在施工建设中采用干作业的施工方法； 材料强度高、构件截面形式优化，用钢量小；自重轻，基础材料省；耐久性好， 少维修；节约不可再生资源；使用钢材，结构解体后可回收再利用。 （3）环保。冷弯薄壁型光伏钢支架结构防霉变、防虫蛀、不助燃；施工时噪 声、粉尘、垃圾和湿作业少，少污染、不扰民；减少了其建设过程中的环境污染； 3 钢材可全部再生利用，其他配套材料大部分可回收，减少了结构拆除后的环境污 染。因此冷弯薄壁型钢结构是一种有利于节约资源、保护环境和发展循环经济的 结构体系。 （4）有利于光伏钢支架结构产业化。冷弯薄壁型钢结构可工制作，现场拼 装，受气候影响小，施工速度快；构件、结构板材、结构配件在工标准化、定 型化、社会化生产，市场化采购，配套性好、质量易保证。 （5）结构自重轻。冷弯薄壁型光伏钢支架结构的自重仅为钢筋混凝土框架结 构的 1／3～1／4，砖混结构的 1／4～1／5。由于自重减轻，基础负担小，基础处 理简单，尤其适用于地质条件较差的地区；结构地震反应小，适用于地震多发区； 冷弯薄壁型钢构件制作、运输、安装、维护方便。 （6）施工周期短。构件由薄板弯曲而成，加工简单；构件轻巧，安装方便； 制作、拼装与施工的湿作业少，受气候影响小；布置方便，各工种可交叉作业， 日后检修与维护简单。 （7）综合效益好。自重轻，基础负担小，结构抗震措施简单，可大辐减少基 础造价和结构抗震措施费用；施工周期短，投资回报快，资金风险低，投资效益 高；制作、运输、安装和维护方便，不需要模板支架，降低人工和机械费用。综 合考虑冷弯薄壁型钢结构的节地、节材、环保和产业化产生的效益，可以认为冷 弯薄壁型光伏钢支架结构具有良好的综合经济效益和社会效益。 3.1.2 （普通）钢结构 钢结构采用热轧型钢，又称普通钢结构、重型钢结构；设计规范采用《钢结 构设计规范》GB50017；冷弯薄壁型钢结构，又称薄钢结构，属轻钢结构；设计规 范采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018。 由于钢材生产方法不同，故热轧与冷弯材料性能有较大差别。冷弯型钢冷弯 形成残余应力，弯角处出现冷弯效应。即强度提高，塑性降低；热轧钢由焊接和 温度变化形成残余应力；冷弯型钢截面板件宽厚比大，设计中不限制板件宽厚比； 热轧型钢结构不允许出现局部屈曲，则限制截面板件宽厚比。冷弯型钢单轴对称 开口截面较多，截面抗扭性能弱。冷弯型钢构件焊接较少，可采用螺钉连接、拉 铆钉、射钉等连接方法；热轧型钢构件主要采用焊接和高强螺栓连接；使用对象 有较大差异。冷弯型钢结构的跨度、高度、荷载相对热轧型钢结构均较小。 3.2 光伏铝合金支架结构 4 在目前的光伏电站中，钢结构仍然占据着主导地位，而铝合金结构才刚刚起 步，只用于很小一部分。这主要是由于早些年铝合金材料的价格远高于钢结构， 且在国内铝合金结构的研究起步晚，设计理论和规范还有待完善；结构工程师习 惯于钢结构的设计，对铝合金材料的特性和铝合金结构的认识不足。 3.2.1 铝合金结构的优点 （1）自重轻。钢密度为 7850 kg/m3，铝合金密度为 2780 kg/m3，虽然由于铝 材强度与刚度较低而使得构件截面加大，但相对于钢结构，铝合金结构的自重依 旧可减轻 20% ~ 30%。 （2）回收利用率高。钢密度为 7850 kg/m3，铝具有很强的抗腐蚀性能，光伏 铝合金支架结构使用期间，几乎没有腐蚀损失，是回收率的金属材料之一。 欧洲铝业协会研究表明，欧洲建筑物中铝的平均回收率为 95.7%,的 98%。而 钢铁回收率仅为 68.7%。 （3）材料损耗低。由于铝合金结构采取工化的精密加工,平方耗材上相较钢 结构可少 30%,节约资源，降低成本。 （4）耐腐蚀性强。光伏支架结构由于使用环境要求，在不同的使用环境会出 现不同的腐蚀情况，而铝合金结构可依靠表面致密的铝氧化膜来抵御腐浊，也可 根据实际悄况选择不同合金的铝合金来抵御腐蚀，从而大大降低后期维护和检测 费用。 （5）丰富的外形和立面。 铝合金材料的可塑性强，采用独特的挤压工艺可 制作出具有复杂截面的构件，使截面型式更加合理，也可充分实现结构工程师的 意图，做出弧形或异形的结构外观，以满足复杂结构型式的要求。 3.2.2 铝合金结构需关注的特点 铝合金结构具有诸多的优点,但与钢结构相比也有其自身的不足，在铝合金结 构设计和方案选型时需要引起注意： （1）铝合金构件连接节点的处理和防腐蚀 因铝合金构件与其他金属接触将发生电化学腐蚀，所以铝合金的机械连接主 要有不锈钢螺栓连接、镀锌螺栓连接和铝合金螺栓连接。由于高强度螺栓内强大 的预应力会造成与螺栓头、螺母相接触的铝合金构件表时损伤，因此铝合金构件 不宜采用预拉应力的高强度螺栓。 （2）铝合金焊接热影响区对结构有不利影响 5 铝合金焊接后在热影响区的材料强度折减严重，一般规定主要受力构件应釆 用机械连接而不选择焊接，设计中应予以高度重视。铝合金焊接工艺复杂、控制 难度大，非常容易造成表面和内部缺陷。铝合金表面缺陷仓表面裂纹、表面气孔、 咬边、未焊透和烧穿等，一般采用放大镜视察或渗透试验检测；内部缺陷有气孔、 裂纹、夹渣及未熔合等,一般采用射线或超声波检测。所以在《铝合金结构设计规 范》中，给出焊接热影响区范围内强度的折减系数 ρ。 （3）铝合金材料弹性模量低, 需要注意铝合金结构的变形和稳定。铝合金的 弹性模量约为 70 GPa,仅有钢材的 1/3,并且由于铝合金材质较轻,结构计算中的荷载 比例发生根本变化，容易导致活荷载作用下铝合金结构竖向挠度大于钢结构，结 构的自振频高。需要增大截面的几何尺寸来弥补结构刚度不足。 （4）铝合金的热膨胀系数在常温下约为 23×10-6／℃，为钢材的 2 倍。铝合金 结构对于温度的变化（主要是升温变化）敏感,且随着温度的升高， 铝合金的热膨 胀系数也逐渐增大，在 200℃时可以达到 26×10-6／℃。当铝合金构件不受约朿时， 由温度变化引起的变形更人，在铝合金结构的构件及支座设计时必须加以注意。 但是由于铝合金的弹性模量低，铝合金构件受到约束时，温度变化引起的变形仅 为同条件下钢结构构件的 2/3。 3.2.3 铝合金结构在光伏电站中的发展机遇 近几年随着国内技术水平的提高，以及人们对光伏支架结构的更高要求，铝 合金结构迎来了发展的大好时机： （1）铝合金价格大幅下降 中国已经是全球的铝挤压材生产国和消费国， 至 2014 年底， 我国约有 670 家铝挤压企业，铝挤压材表面处理生产线 条，铝挤压材的品种规格已开 发出 1 万余种,铝挤压材表面处理色彩达到 600 多种。 目前，我国铝挤压工业无论 在装规模上还是在铝挤压材表面处理技术上都处于全球水平，已完全具 发展铝合金结构的基础条件。由 2008 年起全球经济衰退的持续，使得我们国内铝 材期货价格从 2003 年 2 月 19 440 元/t 的价下滑到 2016 年 1 月下旬的 10 700 元/t,大幅萎缩接近 50%，制约铝合金结构应用的重要因素价格已降低到历史低谷。 综合工程寿命期限内的维护费用，铝合金结构的全寿命单价与钢结构的单价已相 差无儿。光伏支架结构的使用年限与光伏电站寿命年限密切相关。假设为 25 年， 铝合金结构的高回收率、高残只和零污染成为降低光伏产业投成本的重要因素。 6 （2）国家政策的支持 铝合金结构的推广符合国家的整体国策，发展铝合金结构在光伏电站中的应 用，能够消化铝合金过剩产能，提高企业自身的竞争力。 （3）铝合金结构的设计标准已日渐完善 国内近几年陆续完成的大量铝合金结构提供了丰富的设计经验，也为铝合金 结构的推广提供了实例。 由此可见，无论是在价格、国家政策，还是技术标准等方面，铝合金结构都 已具的发展机遇。 3.3 光伏支架钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构是我国工程建设中应用为广泛的一种结构。它是由钢筋和 混凝土两种物理—力学性能完全不同的材料组成。混凝土的抗压能力较强而抗拉 能力却很弱。钢材的抗压和抗拉能力都很强。把混凝土和钢筋这两种材料结合在 一起共同工作，使混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力以满足光伏支架结构 的使用要求。 为了克服钢筋混凝土结构易于产生裂缝这一缺点，促成了预应力钢筋混凝土 结构的出现。为了改善钢筋混凝土结构自重大的缺点，国家已经大力研究发展了 各种轻质钢筋混凝土结构，如泡沫混凝土、加气混凝土、陶粒混凝土、浮石混凝 土等。自重较普通混凝土可减少 20％ ~ 30％。近年来，国内推广采用定型化、标 准化的装配式钢筋混凝土构件，这是一种应用于光伏支架结构的新结构体系。 3.3.1 钢筋混凝土结构 3.3.1.1 钢筋混凝土结构的主要优点： （1）取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，还可以有效 利用矿渣、粉煤灰等工业废料。 （2） 合理用材： 钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能， 与钢结构相比，还可以降低造价。 （3）耐久性：密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不 易锈蚀，维修费用也很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好。 （4）耐火性：混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度面 导致结构整体破坏。与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好。 （5）可模性：根据需要，可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土 7 结构 （6）整体性：浇筑或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，有利于抗 震，抵抗振动和爆炸冲击波。 3.3.1.2 钢筋混凝土结构的主要缺点 自身重力较大，抗震不利；钢筋混凝土结构抗裂性较差，受拉和受弯等构件 在正常使用时往往带裂缝工作。施工周期长，施工受气候影响大。 3.3.2 预应力钢筋混凝土结构 3.3.2.1 预应力钢筋混凝土结构的主要优点： （1）抗裂性好，刚度大：由于对构件施加预应力，大大推迟了裂缝的出现， 在使用荷载的作用下，光伏支架构件可不出现裂缝，或使裂缝推迟出现，因而也提高了构 件的刚度，增加了结构的耐久性，如钢筋混凝土的耐久性。 （2）节省材料，减小自重：预应力混凝土结构由于必须采用高强度材料，因 而可以减少钢筋用量和减少构件截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构自重。 （3）提高构件的抗剪能力：纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜 裂缝的出现与开展，又由于预应力混凝土梁的曲线钢筋（束）合力的竖向分力将 部分地底消剪力，因而提高了构件的抗剪能力。 （4）提高受压构件的稳定性：混凝土的抗压强度很高，钢筋混凝土受压构件 一般都能有效地工作，但是，当受压构件长细比较大时，在受到一定的压力后便 容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对钢筋混凝土柱施加预应力，是纵向受 力钢筋张拉很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土 提高抵抗压弯的能力，从而提高了构件的稳定性。 （5）提高构件的耐疲劳性能：因为具有强大预应力的钢筋，在使用阶段因加 荷或卸荷所引起的应力变化幅度相对较小，故此可提高抗疲劳强度，这对承受动 荷载的结构来说是很有利的。 3.3.2.2 预应力钢筋混凝土结构的主要优点： （1）工艺较复杂，对质量要求高，因而需要配一支技术较熟练的专业队伍。 （2）需要有一定的专门设，如张拉机具、灌浆设等。先张法需要有张拉 台座；后张法还要耗用数量较多、质量可靠的锚具等。 （3）预应力混凝土结构的开工费用较大，对构件数量少的工程成本较高。 （4）预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而增大，造成桥面不平 8 顺。 3.3.3 光伏支架装配式钢筋混凝土结构 3.3.3.1 结构体系的发展主要体现： （1）调整产业结构，提升建筑整体科技含量； （2）走建筑工业化道路，改变传统落后技术，实现光伏支架结构施工领域的 革命，创造全新的光伏支架结构业发展空间； （3）提高劳动生产率，解决高寒地区四季均衡施工； （4）装配式光伏支架结构体系的节能、环保、抗震、经济等突出优势将给社 会、用户带来较大的益处； （5）装配式光伏支架结构体系具有先进性、竞争性和可持续性，是按照国家 产业政策以及市场的消费需求考虑； 3.3.3.2 装配式钢筋混凝土结构主要优势： （1）技术创新：装配式结构是 21 世纪世界建筑业技术发展的主流。目前， 装配式结构的发展方向主要是采用钢结构或钢筋混凝土为框架体系的全装配式多 层或高层建筑结构体系。 （2）工业化：产品可以根据结构需要，在工里加工成部件，在工制作成 整体梁、柱等，并可在构件内预埋好电气件。产品精度高，产品更加标准化、规 范化、集成化，技术标准易于统一。由于装配式构件标准化、工化生产，运送 到工地后可进行装配，每道工序可以像设安装一样进行现场安装，光伏支架实现了光伏 支架结构工业化生产。 （3）施工方便，解决冬季施工难问题：根据要求制作构件，现场组合安装， 减少工作量，减少现场湿作业量，施工方便，施工周期短，节省人力物力，降低 建造成本，具有可钉、可粘贴等优良性能。据测算，装配式构件可提高工作效率 2~4 倍。由于装配式建筑构件是在工车间内生产完成，在冬季也可以生产，运到 施工现场组装，解决了季节性施工难的问题。 （4）轻质 装配式光伏支架结构是同体积混凝土构件重量的 1/2~1/3，从而减轻支架结构 的基础荷载，节省基础投资和总投资；减轻建筑工人的劳动强度，提高施工速度， 节约人力物力。同时由于装配式构件重量轻，可减轻运输量，可节约运输费用。 （5）高强，安全性好，抗震性能高，耐火性好 9 装配式光伏支架结构具有强度高、耐久性、耐候性、抗震、耐火等特点。同 时，构成一体构件增加装配时的柔性连接，提高结构的抗震性。 装配式建筑耐火 极限达到国家 A 级标准。 （6）综合经济效益很高 光伏支架装配式结构同其他结构材料相比具有很大的优越性，是一种成熟的 结构体系。同时装配式结构生产是工化化生产，具有绿色施工和设计、机械化 规模化生产。产品技术含量高，工艺先进，具有巨大的经济效益和社会效益。 。 3.4 光伏支架混合结构 目前，混合结构已被广泛应用于工业与民用建筑中。光伏支架混合结构是两 种或两种以上不同材料混合而成的支架结构。不同材料的合理组合，可以充分发 挥各自的优点，弥补自身的缺点，光伏支架混合土结构正在形成与常见的光伏支 架结构（钢结构、铝合金结构、钢筋混凝土结构）并列的一种结构。 3.4.1 光伏支架钢—铝混合结构 钢—铝混合的光伏支架结构以其质量轻、材料使用合理、造价可比性强等优 势已在诸多光伏电站中应用。通过在传统光伏支架钢结构中，如立柱、梁、檩条 等，其中有些构件或连接件等用铝合金材料代替，实现支架结构的轻量化和高强 度。采用钢—铝混合的光伏支架结构将单一材料结构型式的不足一一弥补。不可 否认，钢—铝混合的光伏支架结构应用于光伏电站中还存在一些问题，但是，只 要不断完善响应的技术与管理规范，对组合结构进行合理的设计，就能充分发挥 材料各自的性能特点。 3.4.2 光伏支架钢（或铝合金）—砼混合结构 光伏支架钢—砼混合结构是由钢构件（或钢结构）与钢筋砼构件（或钢筋结 构）共同构成结构体系的一种结构类别。支架钢—砼混合结构通过两种材料构件 或结构的混合使用， 化的发挥了钢和钢筋砼各自特性， 作证了“杂交优势”这一 哲学命题。钢构件（或钢结构）强度大、结构轻、施工速度快，钢筋砼构件刚度 大、成本低于前者。支架钢—砼混合结构与与全钢结构相比，具有节省钢材、满 足防火要求，减轻运行维护难度及降低工程投资等优势。与钢筋砼结构相比，又 具有结构自重减轻，施工速度加快，和现场是作业减少等特点。钢—砼混合结构 被建设部列为推广应用技术。 4 光伏支架结构使用状况 10 4.1 装配式光伏支架结构使用势在必行 目前，面对我国越来越大的投资需求，传统的结构建造技术生产效率低、施 工速度慢、建设周期长、材料消耗多且工人劳动强度大，这一系列状况已不能适 应投资方对光伏电站建设的刚性需求。而装配式结构具有以下特点：①设计多样 化，可以根据住房要求进行设计；②功能现代化，可以采用多种节能环保等新型 材料；③制造工化，可以使得建筑构配件统一工化生产，一气呵成；④施工 装配化，可以大大减少劳动力，减少材料浪费；⑤时间化，使施工周期明显 加快。 装配式光伏支架结构使用注重对环境、资源的保护，部分或全部构件在工 制作完成，运输到施工现场将构件通过可靠的连接方式组装而建成。其施工过程 中有效减少了建筑污水、有害气体、粉尘的排放和建筑噪音的污染，降低了建筑 施工对周边环境的各种影响，有利于提高劳动生产率，促进设计的精细化，提升 整体质量和节能减排水率，促进了我国光伏产业健康可持续发展，符合国家经济 发展的需求。 （国办发〔2013〕1 号） ，明确将推动建筑工业化作为十大重点任务 之一。在大力推动转变经济发展方式，调整产业结构和大力推动节能减排工作的 背景下，北京、、沈阳、深圳、济南、合肥等城市地方政府陆续出台支持建 筑工业化发展的地方政策。从全国来看，以新型预制混凝土装配式结构快速发展 为代表的建筑工业化进入了新一轮的高速发展期。但是总体来看与发达国家相比 差距还很大。 4.2 装配式光伏支架结构使用的问题 （1）模数不统一； （2）连接方式可靠性有欠缺； （3）体系不兼容； 11
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