06支架仿真驗證
6.1 支架整體仿真驗證
為驗證支架整體的穩(wěn)定性和承載能力，通過ABAQUS有限元軟件對支架進行仿真。根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》及《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》，以河南鄭州項目為例，該地區(qū)25年基本風壓為0.38kn/m2，通過本文4.1條調整后風壓取值0.72kn/m2。通過面荷載施加給支架體系。圖11及圖12分別為排架式和行架式支架整體仿真結果，結果顯示風壓產(chǎn)生的結構橫梁最大位移分別約0.19mm、0.49mm，小于橫梁計算跨度的1/250，滿足《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》（GB50797-2012）。風壓產(chǎn)生的柱側側移分別為0.1mm、0.36mm，小于柱高的1/60，同樣滿足規(guī)范要求。因此結構整體穩(wěn)定性符合要求。
圖11 排架式支架穩(wěn)定性分析
圖12 行架式支架穩(wěn)定性分析
需要指出，排架式支架比行架式支架結構約束更多，超靜定次數(shù)更高，因此結構位移小，穩(wěn)定性好。從結構穩(wěn)定性角度，本文推薦采用排架式支架結構體系。
6.2 壓塊與橫梁節(jié)點仿真驗證
為驗證壓塊與橫梁節(jié)點部位的受力，取一根橫梁采用三維應力單元進行仿真分析。風荷載施加到壓塊上，通過壓塊傳遞給橫梁，三角連接件底部設置固定支座，見圖13，橫梁通過三角支座固定。
圖13 風壓施加圖
設計規(guī)范要求，支架采用的螺栓均固定擰緊。因此，各部分可視為緊密結合，不產(chǎn)生滑移，采用共單元節(jié)點進行仿真分析。通過圖14及圖15可以看出，風壓產(chǎn)生的最大應力在橫梁上，為160.2MPA，小于鋼材強度設計值215MPA。
圖14 整體仿真結果
圖15 風壓產(chǎn)生的應力圖
從圖16可以看出，風壓產(chǎn)生的最大位移為0.95mm（特別指出該位移與圖11、12所示位移不同，是因為荷載施加方式不同，圖11及圖12僅為驗證結構體系整體穩(wěn)定性，因此荷載采取沿橫梁施加線荷載的方式），橫梁截面無翹曲，因此，該創(chuàng)新壓塊節(jié)點滿足強度要求。
圖16 風壓產(chǎn)生的位移圖
圖17及圖18為風吸力作用下，節(jié)點與橫梁的位移和應力圖。最大位移發(fā)生在壓塊上，為0.58mm，最大應力發(fā)生在橫梁上為96MPA，同樣小于鋼材強度設計值215MPA。因此，風吸力作用下，節(jié)點和橫梁同樣滿足強度要求。
圖17 風吸力產(chǎn)生的位移圖
圖18 風吸力產(chǎn)生的應力圖
07應用案例
本創(chuàng)新解決方案通過取消光伏支架檁條，將雙面組件支架安置在橫梁上，然后在前后立柱設置縱向支撐的方式，采用常見的材料，適用性強，既解決了雙面光伏組件背后遮擋的問題，又提供了足夠的支架支撐。通過實際工程檢驗，取得了良好的效果。案例照片見以下附圖。
