本发明公开了一种索桁式柔性光伏支架单元及光伏支架，涉及太阳能应用技术领域。
背景技术：
近年来，为适应特殊架设环境，柔性光伏支架越来越受到青睐，然而现有的柔性光伏支架构造和结构体系方面均存在明显不足：1.光伏组件边框为刚性边框，当与柔性的拉索直接连接时，构造复杂，安装不便，且连接不可靠；2.现有的柔性光伏支架仅靠一组柔性组件施加预张力张紧后提供刚度，而柔性组件本身是没有抗弯刚度的，即使张紧后其刚度有限，风荷载作用下容易出现振动，造成组件隐裂；3.同时随着支架跨度增大，其所受荷载相应增大，因此需要更大的预张力提供刚度，而预张力过大将导致对边界要求较高，成本激增。因此如何在野外快速高效地搭建大跨度柔性光伏支架，形成大跨度光伏组件的支承结构是一个符合实际需求且亟待解决的关键技术问题。
技术实现要素：
本发明解决了现有柔性光伏支架构造和结构体系方面的不足，提出了一种索桁式柔性光伏支架，该结构光伏组件刚性边框与刚性的支承件连接，构造简单，安装方便，连接可靠；结构体系合理，通过上下弦索和竖杆组成刚度较大的预应力自平衡结构，可避免风荷载作用下组件的振动，提高结构刚度。
本发明通过以下技术方案实现：
一种索桁式柔性光伏支架单元，至少包括两个相对设置的立柱，两个立柱之间设置有上弦索和下弦索，上弦索和下弦索之间间隔连接有多个竖杆。
优选地，立柱的上部连接有上端耳板，上弦索的两端分别固定于两个相对设置的立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，下弦索的两端分别固定于两个相对设置的立柱的下端耳板上。
优选地，所述上弦索和下弦索均为柔性拉索，采用钢绞线、钢丝绳、吊装带中的一种或多种组合。
优选地，上弦索、下弦索上夹持有多个夹具，上弦索、下弦索上的夹具对应设置，竖杆连接于上弦索、下弦索的对应夹具之间，每个夹具包括两块分离设置的夹板，两块夹板上均具有一个用于容纳上弦索或下弦索的弧形凹槽，两夹板上均开设有多个螺栓孔，两个夹板将上弦索或下弦索夹持于凹槽中后，在螺栓孔中设置螺栓，将两个夹板相对固定并夹持于上弦索或下弦索上；竖杆为L型角钢，角钢的两腹板对应位置均开设螺栓孔，通过在该螺栓孔与上弦索及下弦索夹具的螺栓孔中设置螺栓，将竖杆固定于上弦索、下弦索之间。
优选地，竖杆的两腹板上均能连接L型的承托件，承托件的竖向腹板通过螺栓连接于竖杆上，承托件的水平向腹板用于连接光伏组件，光伏组件通过Ω型夹具固定于承托件上。
一种索桁式柔性光伏支架，包括多个平行设置的索桁式柔性光伏支架单元，单个索桁式柔性光伏支架单元至少包括两个相对设置的立柱，两个立柱之间设置有上弦索和下弦索，上弦索和下弦索之间间隔连接有多个竖杆；立杆上设置有支承件。
当相邻两个索桁式柔性光伏支架单元的间距为光伏组件的宽度或长度时，多个索桁式柔性光伏支架单元相互独立设置；无横梁，光伏组件直接固定在支承件上，因此两个索桁式柔性光伏支架单元之间的距离近似为光伏组件的宽度或长度，这种情况需要密布索桁式柔性光伏支架单元。
当相邻两个索桁式柔性光伏支架单元的间距大于光伏组件的宽度或长度时，多个索桁式柔性光伏支架单元之间通过横梁连接，光伏组件直接与横梁连接，然后横梁再与竖杆连接，也就是支承件变成横梁。
所述上弦索起承重作用，下弦索端起稳定作用。所述下弦索在上弦索、竖杆安装完成后施工，并施加预张力，使得整体结构具有一定的刚度，以承受外荷载作用。上弦索和下弦索只受拉不受压。
本发明由于竖向刚度较高，避免了光伏组件在风荷载作用下的振动，可以满足更大跨度的需要；由于构件采用装配化，结构整体质量较轻，便于储存和运输，并能够实现多次反复拆装使用；本发明索桁式柔性光伏支架下弦索可与建筑膜材连接，与其他临时结构相结合形成一体化装置，提供下部临时封闭空间，具有较强的实际意义。
优选地，上弦索、下弦索上夹持有多个夹具，上弦索、下弦索上的夹具对应设置，竖杆连接于上弦索、下弦索的对应夹具之间，每个夹具包括两块分离设置的夹板，两块夹板上均具有一个用于容纳上弦索或下弦索的弧形凹槽，两夹板上均开设有多个螺栓孔，两个夹板将上弦索或下弦索夹持于凹槽中后，在螺栓孔中设置螺栓，将两个夹板相对固定并夹持于上弦索或下弦索上；竖杆为L型角钢，角钢的两腹板对应位置均开设螺栓孔，通过在该螺栓孔与上弦索及下弦索夹具的螺栓孔中设置螺栓，将竖杆固定于上弦索、下弦索之间；竖杆的两腹板上均能连接L型的承托件，承托件的竖向腹板通过螺栓连接于竖杆上，承托件的水平向腹板用于连接光伏组件，光伏组件由相邻两列索桁式柔性光伏支架单元的两个竖杆上的Ω型夹具固定。竖杆可采用铝合金或薄壁型钢构件，其上按照一定间隔开长圆孔，可通过螺栓将支承光伏组件的承托件固定在竖杆上，然后再使用Ω型的夹具与承托件螺栓连接将光伏组件压牢，将光伏组件直接与竖杆连接。通过承托件安装位置的变化实现光伏组件角度的变化，以获得最佳光照角度。
优选地，立柱的上部连接有上端耳板，上弦索的两端分别固定于两个相对设置的立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，下弦索的两端分别固定于两个相对设置的立柱的下端耳板上。
优选地，所述上弦索和下弦索均为柔性拉索，采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、吊装带中的一种或多种组合。
本发明具有如下有益效果：
(1)、本发明的新型索桁式柔性光伏支架，采用拉索作为主受力构件，有效节约钢材。采用预制装配式体系，实现快速拆装、高效施工，能够反复利用、绿色环保；
(2)、光伏组件的刚性边框首先与支承件连接，不与柔性的拉索直接连接，构造简单，安装方便，连接可靠。
(3)、通过采用优化的预应力拉索体系，提高了结构的竖向刚度，解决了风荷载作用下的振动问题，避免组件隐裂，从而显著提高光伏支架的跨越能力，进一步减少占地面积，对于地形复杂区域有较强的适应性，例如水池、丘陵地带；
(4)、可与污水处理池的防臭覆盖膜、农业大棚、煤炭堆场封闭等结构相结合，形成一体化装置，有效节约资源，降低成本，具有较强的实际意义。
附图说明
图1显示了索桁式柔性光伏支架单元的结构。
图2显示了索桁式柔性光伏支架的一种实施例结构。
图3显示了斜索加强边界结构。
图4显示了竖杆和承托件及Ω型夹具安装后的结构。
图5显示了竖杆和承托件及Ω型夹具的装配关系。
图6显示了上、下弦索和竖杆的连接结构。
图7显示了立柱与立柱基础的连接结构。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明的索桁式柔性光伏支架做进一步说明，附图和实施例是以本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本实施例中，本发明所述的一种索桁式柔性光伏支架单元为如图1所示的平面结构，多个索桁式柔性光伏支架单元并列设置，形成矩形阵列结构的索桁式柔性光伏支架，多个索桁式柔性光伏支架单元之间通过横梁6连接，以固定光伏组件，如图2所示，在其他实施例中多个索桁式柔性光伏支架单元还可以辐射状圆形布置，形成圆形阵列以固定光伏组件。
多个并列设置的索桁式柔性光伏支架单元的立柱4之间采用螺栓连接横梁6，横梁将边界的立柱连接成一体，以增强边界的整体性。
如图1所示，本发明所述的一种索桁式柔性光伏支架单元，至少包括两个相对设置的立柱4，两个立柱之间设置有上弦索1和下弦索3，上弦索和下弦索之间间隔连接有多个竖杆2。
上弦索和下弦索可选用钢绞线、钢丝绳或吊装带等柔性拉索，还可以分别根据所受拉力大小不同，选择不同截面规格的钢绞线、镀锌钢丝绳等。
如图7所示，本实施例中立柱选用工字钢，还可以采用侧向刚度较大的其他形式的构件或刚架，立柱通过地脚螺栓17固定于立柱基础5中，立柱与立柱基础连接处还设置有加劲肋16。
如图7显示了立柱与上弦索和下弦索的连接节点，立柱的上部连接有上端耳板14，上弦索的两端分别固定于两个相对设置的立柱的上端耳板上。立柱的下部连接有下端耳板15，下弦索的两端分别固定于两个相对设置的立柱的下端耳板上。
下弦索与下端耳板连接处可设置长度调节装置，如花篮螺栓，以方便进行预应力张拉。张拉完成后，整体结构具有较大刚度，能够承受水平及竖向荷载，形成大跨度支承结构。
如图3所示，若立柱4刚度不够，可增设斜索7固定，斜索的一端固定于立柱，斜索的另一端通过预埋件固定于斜索基础8上。
如图6显示了上弦索、下弦索和竖杆的连接节点，上弦索、下弦索上夹持有多个夹具，上弦索、下弦索上的夹具对应设置，竖杆连接于上弦索、下弦索的对应夹具之间，每个夹具包括两块分离设置的夹板12，两块夹板上均具有一个用于容纳上弦索或下弦索的弧形凹槽，两夹板上均开设有多个螺栓孔，两个夹板将上弦索或下弦索夹持于凹槽中后，在螺栓孔中设置螺栓11，将两个夹板相对固定并夹持于上弦索或下弦索上。
本实施例中，竖杆2采用L型角钢，角钢的两腹板对应位置均开设螺栓孔或长条形螺栓孔，通过在该螺栓孔与上弦索夹具的螺栓孔中设置螺栓，将竖杆与上弦索固定，同理将竖杆与下弦索固定，使竖杆固定于上弦索、下弦索之间。
如图4、5、6所示，竖杆的两腹板上均可用于连接L型的承托件9，承托件的竖向腹板通过螺栓连接于竖杆上，承托件的水平向腹板用于连接光伏组件13，光伏组件通过Ω型夹具10固定于承托件上，光伏组件具体安装在竖杆的哪个腹板上可以根据光伏组件的安装需要进行调整，因腹板上开设有多个螺栓孔或长条形螺栓孔，光伏组件在竖杆上的安装高度可调。
一块光伏组件由相邻两列索桁式柔性光伏支架单元的两个竖杆上的Ω型夹具10固定，竖杆布置的间距与光伏组件尺寸及倾角有关。
下弦索可与其他临时结构相结合，实现双重功能，例如下弦索与建筑膜材连接可构成大跨度临时空间结构，例如战地医院、临时帐篷、煤炭堆场封闭结构等，形成室内大空间活动场所的同时上部可进行光伏发电，实现清洁能源；布置在污水处理池上空时，下弦索与防臭覆盖膜连接，成为防臭覆盖膜的支承结构；下弦索与塑料薄膜连接，与蔬菜大棚结构结合，实现农光互补。
索桁式柔性光伏支架结构施工步骤如下：
1)、将所有构件从仓库运输至建造位置后分类摆放整齐，简单平整场地并且进行施工放线等前期准备；
2)、根据设计尺寸搭建外立柱至设计标高，先将竖杆与上弦索连接，然后通过卷扬机或人工牵引提升上弦索将结构整体提升并固定，安装下弦索；
3)、张拉下弦索至目标索力，校核结构位形；
4)、安装承托件及光伏组件，完成整体安装。
本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。