本发明公开了一种悬吊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，然而现有的悬索式柔性光伏支架构造和结构体系方面均存在明显不足：光伏组件与柔性拉索直接连接构造复杂，安装不便，且连接不可靠；风荷载作用下容易出现振动，造成组件隐裂，同时随着支架跨度增大，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：
本发明为解决现有柔性光伏支架构造和结构体系方面存在的不足，而提出了一种悬吊式柔性光伏支架，该结构具有空间跨度大、刚度大、结构稳定性强等优点。该结构可适应各种复杂地形，可在较短时间内构建大跨度的光伏支承体系。
本发明通过以下技术方案实现：
一种悬吊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部承重索和下部稳定索，上部承重索上间隔连接有多个竖向承重索，多个竖向承重索下端连接一横梁，横梁上向下连接有多个竖向稳定索，多个竖向稳定索下端连接至下部稳定索上，上部承重索、竖向承重索和横梁组成悬吊支承系统，竖向稳定索、下部稳定索组成稳定系统。
作为优选，立柱的上部连接有上端耳板，上部承重索的两端分别固定于两个立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，下部稳定索的两端分别固定于两个立柱的下端耳板上。
作为优选，所述上部承重索、竖向承重索、下部稳定索和竖向稳定索均为柔性拉索，采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、吊装带中的一种或多种。
作为优选，所述每个竖向承重索与上部承重索连接处设置有两个带槽的夹板，上部承重索位于两个夹板之间的凹槽中，两个夹板通过螺栓紧固为一体；夹板的下端开设有通孔，每个竖向承重索的上端穿过对应的通孔后反向折回，且通过至少三个钢丝绳扣固定；竖向承重索另一端绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；横梁由两根不等边角钢组成，角钢上开设有多个螺栓孔，套筒位于相对设置的角钢之间的螺栓孔之间，且套筒内径大小与螺栓孔匹配，在螺栓孔与套筒中设置螺杆、螺母，将两个角钢连接成整体，并将竖向承重索另一端固定于横梁上。
一种悬吊式柔性光伏支架，包括多个悬吊式柔性光伏支架单元，多个悬吊式柔性光伏支架单元之间通过檩条连接，单个悬吊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部承重索和下部稳定索，上部承重索上间隔连接有多个竖向承重索，多个竖向承重索下端连接一横梁，横梁上向下连接有多个竖向稳定索，多个竖向稳定索下端连接至下部稳定索上，上部承重索、竖向承重索和横梁组成悬吊支承系统，竖向稳定索、下部稳定索组成稳定系统；檩条固定于多个悬吊式柔性光伏支架单元的横梁上。
所述上部承重索、竖向承重索为主受力构件，通过竖向承重索承托横梁，横梁上放置固定光伏组件的檩条，实现支承作用。所述下部稳定索在上部承重索、竖向承重索、横梁及竖向稳定索安装完成后施工，并施加一定的预张力，使得整体结构具有一定的刚度，以承受外荷载的作用，且由于竖向刚度较高，可防止光伏组件在风荷载作用下的振动。所述立柱可以采用侧向刚度较大的构件或刚架，甚至采用预拉斜索抵抗承重索和稳定索产生的水平力。所述竖向承重索和竖向稳定索端部设置长度调节装置(如花篮螺栓)，实现横梁水平夹角的调整，以适应光照角度的变化。所述横梁可采用铝合金或薄壁型钢构件，通过螺栓连接实现快速装配化施工。
所述悬吊支承结构为平面结构，通过一定形式的排列，例如并列或辐射状圆形布置，然后在横梁上布置檩条以固定光伏组件实现阵列布置。所述悬吊式柔性光伏支架下部稳定索可与其他临时结构结合形成一体化装置，例如下部稳定索与建筑膜材连接可构成大跨度临时空间结构，提供室内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，下部稳定索与防臭覆盖膜连接，成为防臭覆盖膜的支承结构；下部稳定索与塑料薄膜连接，与蔬菜大棚结构结合，实现农光互补。
作为优选，立柱的上部连接有上端耳板，上部承重索的两端分别固定于两个立柱的上端耳板上；立柱的下部连接有下端耳板，下部稳定索的两端分别固定于两个立柱的下端耳板上，便于快速、牢固的将上部承重索、下部承重索和立柱进行连接，拆装方便，操作简单。
作为优选，所述上部承重索、竖向承重索、下部稳定索和竖向稳定索均为柔性拉索，采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆、吊装带中的一种或多种。柔性拉索自重轻、强度高、具有较好的防腐性能，能够有效减小结构的自重，方便于结构的拆装和运输。由于自重较轻，施工方便，可采用无支架提升的施工方法。
作为优选，所述每个竖向承重索与上部承重索连接处设置有两个带槽的夹板，上部承重索位于两个夹板之间的凹槽中，两个夹板通过螺栓紧固为一体；夹板的下端开设有通孔，每个竖向承重索的上端穿过对应的通孔后反向折回，且通过至少三个钢丝绳扣固定；竖向承重索另一端绕设于一个套筒上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣固定；横梁由两根不等边角钢组成，角钢上开设有多个螺栓孔，套筒位于相对设置的角钢之间的螺栓孔之间，且套筒内径大小与螺栓孔匹配，在螺栓孔与套筒中设置螺杆、螺母，将两个角钢连接成整体，并将竖向承重索另一端固定于横梁上。横梁为L型角钢，不但强度高，提高整体结构稳定性，另外便于固定竖向承重索、竖向稳定索。
作为优选，檩条为C型钢，腹板位置开设有长圆孔，与横梁水平腹板上开设的螺栓孔通过螺栓连接。采用C型钢作为檩条强度高，结构稳定。螺栓连接拆装方便、且连接牢靠。
作为优选，还包括设置在悬吊式柔性光伏支架单元两侧的斜索，所述斜索的上端固定于立柱上，斜索的另下端通过预埋件固定于斜索基础上，通过设置斜索，提高立柱刚度。
本方案具有如下有益效果：
(1)本发明的新型悬吊式柔性光伏支架，采用拉索作为主受力构件，有效节约钢材。由于现场均为装配化施工，通过张拉下部稳定索，在整个结构中建立预拉力，结构具有一定的刚度。本发明可以在现场快速拼装成形；施工便捷，且结构成形后具有较大刚度和跨度；结构整体质量较轻，便于运输和储存，能够实现多次反复拆装使用；通过竖向索的调节，可以实现对光照角度的跟踪调整，提高发电效率；可应用于大跨度光伏支架结构，或与其他临时结构相结合形成一体化装置，节约资源，绿色环保，具有较强的实际意义。
(2)承重索与横梁可调式连接的构造特点，可根据需要布置光伏组件，获得较佳的光照入射角；
(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，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显示了悬吊式柔性光伏支架单元的结构。
图2显示了悬吊式柔性光伏支架的一种实施例结构。
图3显示了斜索加强结构。
图4显示了上部承重索与竖向沉重索连接节点结构。
图5显示了横梁与竖向沉重索、竖向稳定索连接节点结构。
图6显示了横梁与竖向沉重索连接节点结构。
图7显示了横梁与檩条装配结构。
图8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悬吊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。
本发明所述一种悬吊式柔性光伏支架单元的结构为如图1所示，在本实施例中，多个悬吊式柔性光伏支架单元并列设置，形成矩形阵列结构的悬吊式柔性光伏支架，多个悬吊式柔性光伏支架单元之间通过檩条8连接，以固定光伏组件，如图2所示，在其他实施例中多个悬吊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。
如图1所示，本发明所述的一种悬吊式柔性光伏支架单元，包括由立柱6、上部承重索1、竖向承重索2、横梁3组成的悬吊支承系统，以及由下部稳定索4和竖向稳定索5组成的稳定系统，上部承重索1和下部稳定索4均连接于两个立柱之间。
上部承重索和下部稳定索可选用钢丝束、钢绞线、钢丝绳、钢拉杆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8所示，本实施例中立柱6选用工字钢，通过地脚螺栓18固定于立柱基础7中，还可以采用侧向刚度较大的其他形式的构件或刚架。
如图8显示了立柱与上部承重索和下部稳定索的连接节点，立柱的上部连接有上端耳板16，上部承重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17，下部稳定索的两端分别固定于两个相对设置的立柱的下端耳板上。
下部稳定索4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，若立柱刚度不够，可增设斜索9，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10上。
如图4、5、6显示了竖向承重索于上部承重索和横梁上的连接节点，竖向承重索一端绕设于上部承重索上，绕设后的自由端至少通过三个钢丝绳扣14固定，竖向承重索于上部绕设端通过两个夹板11固定于上部承重索上，两个夹板上均具有一个用于容纳竖向承重索和上部承重索的弧形凹槽，两个夹板上均开设有多个螺栓孔，两个夹板将竖向承重索的绕设端夹持于凹槽中，在螺栓孔中设置螺杆12和螺母13，将两个夹板相对固定。竖向承重索另一端绕设于一个套筒15上，绕过套筒后的自由端至少通过三个钢丝绳扣14固定。
如图5、6所示，本实施例中横梁3为两根L型不等边角钢，角钢上开设有多个螺栓孔，套筒15位于相对设置的角钢之间的螺栓孔之间，且套筒大小与螺栓孔匹配，在螺栓孔与套筒中设置螺杆、螺母，将两个角钢连接成整体，并将竖向承重索另一端固定于横梁上。
竖向稳定索5与横梁3的连接节点与竖向承重索与横梁的连接节点相同，竖向稳定索5与下部稳定索4的连接节点与竖向承重索2与上部承重索1的连接节点相同，在此不再赘述。
竖向承重索、竖向稳定索与横梁连接的端部可设置长度调节装置，如花篮螺栓，实现与横梁3水平夹角的调整，以适应光照角度的变化。
竖向承重索2布置的间距与横梁3的竖向刚度有关，当横梁竖向刚度较小时，竖向承重索设置间距小，反之则设置间距大，可根据结构经济性进行优化设计。
图5、7所示，横梁上根据光伏组件的布置要求排设檩条8，实现对光伏组件的支承，布置方式不限于如图所示结构，本实施例中檩条8为槽型卷边薄壁型钢，如C型钢，腹板位置开长圆孔，与横梁3上的螺栓孔通过螺栓连接。
下部稳定索4可与其他临时结构相结合，实现双重功能，例如下部稳定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，下部稳定索与防臭覆盖膜连接，成为防臭覆盖膜的支承结构；下部稳定索与塑料薄膜连接，与蔬菜大棚结构结合，实现农光互补。
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。