4.2 雪荷载

4.3 荷载组合

S_d=γ_GS_GK+γ_WΨ_WS_WK+γ_SΨ_SS_SK

式中：

S_d——荷载组合的效应设计值；

γ_G——永久荷载的分项系数，取1.3；

γ_W、γ_S——风荷载、雪荷载的分项系数，取1.5；

S_GK、S_WK、S_SK——永久荷载标准值效应、风荷载标准值效应、雪荷载标准值效应；

●  抗震验算时，荷载效应的基本组合按下式计算：

S_d=γ_GS_GE+γ_ES_EhK+γ_WΨ_WS_WK

式中：

S_d——地震组合的效应设计值；

γ_G、γ_E、γ_W——重力荷载的分项系数，取1.3；水平地震作用分项系数，取1.3；风荷载作用分项系数，取1.5；

S_GE、S_EhK——重力荷载代表值的效应、水平地震作用标准值的效应；

Ψ_W——风荷载的组合值系数，当风荷载起控制作用时，取0.2，否则取0.0；

5.1 支架横向结构体系

由于双面光伏组件背后不宜有遮挡，因此双面光伏组件不适合采用立柱“横梁+檩条”的结构体系。因此，可将檩条取消，将光伏组件直接连接到两侧的横梁上，如图3所示。

每块光伏组件两侧均设置横梁，组件通过压块和托片固定到横梁上，横梁通过前后立柱固定到基础上。为了保证结构侧向的稳定，前立柱沿纵向设置一根纵向支撑，后立柱沿纵向设置两根纵向支撑，双面光伏组件支架立面如图4所示。该支架结构体系取消纵向檩条，有效的避免了其对组件背面的遮挡。同时立柱设置的纵向支撑，提供了支架纵向的刚度，使支架在纵向形成稳定的支架体系。具体安装效果详见第7节应用案例。

图4所示支架横向结构可根据立柱与基础连接形式的不同，分为两种结构体系，柱底铰接和柱底固结的形式。柱底铰接形式为行架式横向结构体系，柱底固结为排架式横向结构体系。图5所示两种形式均为行架式横向结构体系，该结构体系前后立柱与基础采用铰接的形式，并且采用一根或者两根横向支撑提供侧向刚度，形成稳定的结构不变体系。图6所示三种形式均为排架式横向结构体系，该结构体系前后立柱与基础采用固结的形式，并且采用一根或两根纵向支撑提供侧向刚度，增强结构的抗侧力稳定性。基础设计同传统光伏支架。

5.2 支架纵向结构体系

支架纵向结构体系根据立柱与基础的连接形式不同，同样分为两种结构体系，柱底铰接和柱底固结的形式。柱底铰接形式为行架式纵向结构体系，见图7。柱底固结为排架式纵向结构体系，见图8。

从图7可以看出，行架式纵向结构体系由于柱底铰接，立柱纵向必须设置纵向斜撑以保证支架纵向形成稳定的结构体系。对于排架式纵向结构体系，由于立柱底部固定，纵向支撑根据实际受力情况确定是否设置。不论行架式还是排架式支架体系，纵向横撑均设置在立柱上，距离组件背面有一定的距离，这样能有效地避免杆件对双面光伏组件的遮挡，从而能更好地发挥双面组件的优势，提高发电量。

5.3 支架材料

本创新支架方案的优势就在于能采用常规的光伏支架杆件及材料，具有广泛的适用性。常用杆件如图9所示。

图10为光伏常用压块和垫片，压块与垫片采用螺栓拧紧，中间夹光伏组件实现固定。

6.1 支架整体仿真验证

为验证支架整体的稳定性和承载能力，通过ABAQUS有限元软件对支架进行仿真。根据《建筑结构荷载规范》及《光伏发电站设计规范》，以河南郑州项目为例，该地区25年基本风压为0.38kn/m2，通过本文4.1条调整后风压取值0.72kn/m2。通过面荷载施加给支架体系。图11及图12分别为排架式和行架式支架整体仿真结果，结果显示风压产生的结构横梁最大位移分别约0.19mm、0.49mm，小于横梁计算跨度的1/250，满足《光伏发电站设计规范》（GB50797-2012）。风压产生的柱侧侧移分别为0.1mm、0.36mm，小于柱高的1/60，同样满足规范要求。因此结构整体稳定性符合要求。

需要指出，排架式支架比行架式支架结构约束更多，超静定次数更高，因此结构位移小，稳定性好。从结构稳定性角度，本文推荐采用排架式支架结构体系。

6.2 压块与横梁节点仿真验证

为验证压块与横梁节点部位的受力，取一根横梁采用三维应力单元进行仿真分析。风荷载施加到压块上，通过压块传递给横梁，三角连接件底部设置固定支座，见图13，横梁通过三角支座固定。

设计规范要求，支架采用的螺栓均固定拧紧。因此，各部分可视为紧密结合，不产生滑移，采用共单元节点进行仿真分析。通过图14及图15可以看出，风压产生的最大应力在横梁上，为160.2MPA，小于钢材强度设计值215MPA。

从图16可以看出，风压产生的最大位移为0.95mm（特别指出该位移与图11、12所示位移不同，是因为荷载施加方式不同，图11及图12仅为验证结构体系整体稳定性，因此荷载采取沿横梁施加线荷载的方式），横梁截面无翘曲，因此，该创新压块节点满足强度要求。

图17及图18为风吸力作用下，节点与横梁的位移和应力图。最大位移发生在压块上，为0.58mm，最大应力发生在横梁上为96MPA，同样小于钢材强度设计值215MPA。因此，风吸力作用下，节点和横梁同样满足强度要求。

本创新解决方案通过取消光伏支架檩条，将双面组件支架安置在横梁上，然后在前后立柱设置纵向支撑的方式，采用常见的材料，适用性强，既解决了双面光伏组件背后遮挡的问题，又提供了足够的支架支撑。通过实际工程检验，取得了良好的效果。案例照片见以下附图。