适用于海上光伏的海上光伏板-檩条一体式连接节点构造

本发明属于钢结构设计领域，具体涉及了一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条一体式连接节点构造。

背景技术：

1、檩条体系常用于光伏支撑结构，光伏板通常采用螺栓通过铝合金边框上的安装孔与檩条翼缘直接连接。然而对于海上光伏，在海风和海浪等动荷载的反复作用下，普通的螺栓连接容易因振动而发生松脱，光伏板部分脱落或者连接支撑结构整体失效的案例时有发生。因此有必要在原有螺栓连接的基础上进一步加强。现有的一种加固方式是采用铝合金压块和u型螺栓抱紧c型檩条，然而问题在于开口的c型檩条截面和底板在u型螺栓不断拧紧的过程中会发生变形，不仅难以明确u型螺栓抱紧程度，而且c型檩条截面的变形还会对结构的安全性产生不利影响。

2、此外，为了避免风吸力作用下檩条下翼缘受压发生整体失稳，目前常见的作法是在互相平行的檩条之间采用圆钢拉条连接。在边跨处，圆钢拉条与单向桁架结构连接，形成整体侧向支撑结构。但是由于圆钢拉条通常连接于檩条的腹板上，且连接不同跨檩条的拉条之间存在错位，而冷弯型钢的腹板较薄，局部抗弯刚度较小，从而导致这类拉条能够提供的侧向刚度很小，无法起到约束檩条下翼缘的作用，无法满足檩条结构体系在风吸力作用下的稳定性要求。海上光伏的工作条件恶劣，存在台风、暴风雨等偶然极端荷载条件，檩条的稳定性相比陆上光伏更为突出，因此拉条的作用更为重要。并且，由于常年承受海风和海浪的持续作用，作用于檩条腹板的拉条由于腹板薄，螺栓无法拧紧，极其松动。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条一体式连接节点构造。本发明不仅能够避免u型螺栓拧紧时c型檩条截面的弯曲变形，有效加强光伏板和檩条之间的连接，并且为c型檩条的下翼缘提供了可靠的侧向约束，提高了风吸力作用下c型檩条的稳定性。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、海上光伏板-檩条连接一体式节点构造包括檩条、光伏板、铝合金边框、铝合金压块和u型螺栓组件；光伏板同轴安装在铝合金边框的顶部，铝合金压块同轴压在所述铝合金边框上，u型螺栓组件的顶部穿设过铝合金压块，u型螺栓组件的开口位置处设有垂直于光伏板的檩条，檩条的顶端与铝合金边框之间固定连接，檩条的底端与u型螺栓组件的底端接触。

4、所述的u型螺栓组件包括u型螺栓、底板和拉条；所述u型螺栓呈倒u形放置，底板和铝合金压块的中部均开设有通孔，u型螺栓的顶部穿设过铝合金压块中部的通孔后与铝合金压块之间固定连接，u型螺栓底部的两端穿设过底板上的通孔后与底板固定连接，拉条垂直于檩条设置，且分别与相邻两个檩条连接的相邻两个底板之间通过拉条连接，拉条的两端分别固定连接于底板上表面，底板、拉条和所述铝合金压块均沿着同一方向设置。

5、所述的檩条采用c型檩条，檩条沿着垂直于铝合金边框轴向的方向布设，且檩条设置于u型螺栓的开口位置处，使得u型螺栓围绕在檩条的周围且对檩条进行压紧，檩条顶端的翼缘板与铝合金边框的底端连接，檩条底端的翼缘与底板之间连接，檩条的两个卷边均与竖向布设的的冷弯型钢连接。

6、所述的铝合金压块采用铝合金中压块和铝合金边压块中的一种。

7、当所述铝合金压块采用铝合金中压块时，两个铝合金边框对称设置在u型螺栓的两侧，两块光伏板分别安装在两个铝合金边框的顶部，铝合金中压块两端的顶部分别压在所述两个铝合金边框上，铝合金中压块不与檩条接触，两个铝合金边框的底端均与檩条的翼缘通过螺栓连接。

8、当所述铝合金压块采用铝合金边压块时，一铝合金边框设置在靠近铝合金边压块顶部的一侧，一光伏板安装在铝合金边框的顶部，铝合金边压块的顶部压在所述一铝合金边框上，铝合金边压块的底端压在所述檩条的翼缘上，铝合金边框的底端与檩条的翼缘通过螺栓连接。

9、所述底板和拉条的连接方式采用螺栓连接或焊接中的一种。

10、所述若干个l形的冷弯型钢沿着檩条的轴向间隔设置，且各个冷弯型钢均垂直于檩条翼缘的方向设置，冷弯型钢的上、下两端分别与檩条的两个卷边连接。

11、光伏板内嵌于铝合金框架，采用螺栓通过铝合金框架上的安装孔与c型檩条上翼缘形成第一处连接。铝合金压块作用于光伏板的铝合金框架上部，u型螺栓穿过铝合金压块，与c型檩条截面底部的底板通过螺栓连接，环抱c型檩条。在u型螺栓两侧竖直布置冷弯型钢，并通过自攻钉连接c型檩条的上下卷边。拧紧u型螺栓和底板连接的螺栓，使得u型螺栓抱紧c型檩条，从而形成光伏板和檩条之间的第二道加强连接。

12、底板与u型螺栓之间通过螺栓固定连接，底板与c型檩条的下翼缘压紧。在多道平行檩条之间设有扁钢拉条，扁钢拉条垂直于檩条长度方向，每一扁钢拉条的两端分别与相邻平行的两c型檩条下方的u形螺栓底板之间通过螺栓或者焊接连接。

13、本发明通过u型螺栓环抱c型檩条，对光伏板进行加强固定，保证海上光伏板在风浪等动荷载作用下连接的可靠性。与此同时，u型螺栓底板同时用于连接扁钢拉条，直接对c型檩条下翼缘提供侧向约束，可以充分发挥拉条的受拉刚度，从而极大的提高了风吸力作用下檩条的整体稳定性。此外，采用l形冷弯型钢与c型檩条开口侧卷边连接，避免了c型檩条截面在u型螺栓拧紧时发生变形、导致c型檩条开口处u型支架的螺栓无法拧紧的问题。本发明提出的一体式连接件加工安装方便，具有极大的应用价值。

14、本发明的设计原理为：

15、首先，通过布置铝合金压块和u型螺栓，形成光伏板和檩条之间的第二道可靠连接。其次，在u型螺栓两侧布置竖向冷弯型钢，并于c型檩条的上下翼缘通过自攻钉连接，从而避免c型檩条截面在u型螺栓在拧紧过程中发生变形、无法拧紧，保证了u型螺栓连接的可靠性。此外，相互平行的檩条之间设有扁钢拉条。扁钢拉条垂直于檩条长度方向，扁钢拉条的两端分别与两侧檩条翼缘下方的底板连接。在边跨处，扁钢拉条与单向桁架连接，形成整体支撑结构。在互相平行的檩条之间，采用固定于底板上的扁钢拉条替代传统连接在檩条腹板上的圆钢拉条，一方面使得扁钢拉条直接作用于c型檩条的下翼缘，避免了传统拉条因腹板变形而刚度较差、易松动的缺点；另一方面由于扁钢拉条与连接件的底板连接，而连接件与光伏板、c型檩条紧密连接，从而利用了光伏板的部分面内刚度，使得扁钢拉条能够为c型檩条下翼缘提供充足的侧向约束，极大的提高了风吸力作用下c型檩条的稳定性。

16、本发明的有益效果为：

17、1、本发明提出的海上光伏板-檩条连接节点构造，避免了c型檩条截面在u型螺栓不断拧紧过程中出现的变形，保证了u型螺栓和檩条之间的紧密连接，有效的加强了光伏板和檩条之间连接的可靠度。

18、2、本发明提出的海上光伏板-檩条连接节点构造，极大的提高了拉条对c型檩条下翼缘的约束作用，保证了檩条结构体系的在风吸力作用下的稳定性；

19、3、本发明提出的海上光伏板-檩条连接节点构造，构造简单，加工安装方便。

1.一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：所述的u型螺栓组件包括u型螺栓(6)、底板(7)和拉条(14)；

3.根据权利要求2所述的一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：所述的檩条(1)采用c型檩条，檩条(1)沿着垂直于铝合金边框(3)轴向的方向布设，且檩条(1)设置于u型螺栓(6)的开口位置处，使得u型螺栓(6)围绕在檩条(1)的周围且对檩条(1)进行压紧，檩条(1)顶端的翼缘板与铝合金边框(3)的底端连接，檩条(1)底端的翼缘与底板(7)之间连接，檩条(1)的两个卷边均与竖向布设的的冷弯型钢(8)连接。

4.根据权利要求2所述的一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：所述的铝合金压块采用铝合金中压块(4)和铝合金边压块(5)中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：当所述铝合金压块采用铝合金中压块(4)时，两个铝合金边框(3)对称设置在u型螺栓(6)的两侧，两块光伏板(2)分别安装在两个铝合金边框(3)的顶部，铝合金中压块(4)两端的顶部分别压在所述两个铝合金边框(3)上，铝合金中压块(4)不与檩条(1)接触，两个铝合金边框(3)的底端均与檩条(1)的翼缘通过螺栓连接。

6.根据权利要求4所述的一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：当所述铝合金压块采用铝合金边压块(5)时，一铝合金边框(3)设置在靠近铝合金边压块(5)顶部的一侧，一光伏板(2)安装在铝合金边框(3)的顶部，铝合金边压块(5)的顶部压在所述一铝合金边框(3)上，铝合金边压块(5)的底端压在所述檩条(1)的翼缘上，铝合金边框(3)的底端与檩条(1)的翼缘通过螺栓连接。

7.根据权利要求2所述的一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：所述底板(7)和拉条(14)的连接方式采用螺栓连接或焊接连接中的一种。

8.根据权利要求3所述的一种适用于海上光伏的海上光伏板-檩条连接一体式节点构造，其特征在于：所述若干个l形的冷弯型钢(8)沿着檩条(1)的轴向间隔设置，且各个冷弯型钢(8)均垂直于檩条(1)翼缘的方向设置，冷弯型钢(8)的上、下两端分别与檩条(1)的两个卷边连接。