2026-01-16
1. 太陽光発電スチール架台システムで使用される鋼材の種類
太陽光発電の架台システムは構造が単純で小型であるため、鋼材の選定には軽量構造用鋼と小断面の普通構造用鋼が主に使用されます。
軽量構造用鋼：軽量構造用鋼は主に丸鋼、小形鋼、薄肉鋼を指します。アングル鋼は、支持部材として使用する場合、鋼材の強度を有効に利用でき、架台システムの全体的な設置を容易にします。しかし、曲げ部材や圧縮部材として使用すると、比較的大きな変形を生じやすくなります。現在、国家規格で利用可能なアングル鋼のモデル範囲は、太陽光発電架台システムでは限られており、急速に発展する太陽光発電市場に対応するために、より多様な小形鋼モデルが必要とされています。母屋部材の場合、薄肉鋼は通常、厚さ1.5～5mmの薄鋼板から作られ、冷間曲げまたは冷間圧延によってさまざまな断面形状とサイズに成形されます。
熱間圧延鋼と比較して、薄肉鋼は同じ断面積で回転半径を50～60％増加させることができ、断面二次モーメントと抵抗モーメントを0.5～3倍に増加させることができます。これにより、材料の強度をより効率的に利用できます。ただし、薄肉鋼の加工はほとんど工場で行われ、太陽光パネルの裏側のネジ穴に合わせるために高精度な穴あけが必要です。防錆のために、溶融亜鉛めっきの前に工場での加工と穴あけが必要です。現場での設置では、鋼材の断面が小さいため、工具での作業が難しく、建設プロセスが複雑になります。現在、ほとんどの国内の太陽光パネルは、薄肉鋼で直接設置できず、追加の補助固定構造（クランプブロックなど）が必要です。
普通構造用鋼：普通構造用鋼は、一般的に炭素構造用鋼または低合金鋼を使用しており、溶融が容易でコスト効率が高いです。断面の種類はさまざまで、太陽光発電で一般的に使用されるものには、I形鋼、H形鋼、L形鋼、およびカスタム設計の特殊形状断面があります。加工方法も多様です。例えば、溶接鋼材は、設計要件に従って、さまざまな厚さの鋼板を選択し、工場で形状鋼に溶接します。この方法により、太陽光発電プロジェクトのさまざまなセクションの応力計算に基づいて、さまざまな構造部分で異なる厚さの鋼板を使用できます。このアプローチは、熱間圧延の一回成形製品と比較して、応力分布の点でより合理的であり、現場での設置に適しており、鋼材を節約できます。
2. 太陽光発電架台システムにおける鋼材の性能要件
太陽光発電スチール構造に使用される鋼材は、以下の特性を備えている必要があります。
1) 引張強度と降伏点。高い降伏点により、鋼材の断面を小さくすることができ、構造重量を減らし、鋼材を節約し、プロジェクト全体のコストを削減できます。高い引張強度は、構造全体の安全マージンを増やし、信頼性を高めます。
2) 可塑性、靭性、疲労強度。良好な可塑性により、構造は破壊前に大きな変形を受けることができ、タイムリーな検出と是正措置を可能にします。良好な可塑性は、局所的なピーク応力の調整にも役立ちます。太陽光パネルは、角度を調整するために強制的に設置されることが多く、可塑性により、構造内の内部応力分布が変化し、以前に集中していた領域の応力がより均一になり、構造全体の耐荷重能力が向上します。良好な靭性により、構造は外部衝撃荷重を受けたときに、特に砂漠の発電所や屋根への設置など、風の影響が大きい場合に、より多くのエネルギーを吸収できます。鋼材の靭性は、リスクを効果的に軽減できます。良好な疲労強度により、構造は交互および反復的な風荷重にもより効果的に耐えることができます。
3) 加工性。良好な加工性には、冷間加工、熱間加工、溶接性が含まれます。太陽光発電スチール構造に使用される鋼材は、さまざまな形状の構造とコンポーネントに容易に加工できるだけでなく、これらの構造とコンポーネントが加工によって強度、可塑性、靭性、疲労強度に大きな悪影響を受けないようにする必要があります。
4) 耐用年数。太陽光発電システムは20年以上の耐用年数で設計されているため、良好な耐食性も架台システムの品質の重要な指標です。架台システムの寿命が短い場合、必然的に構造全体の安定性に影響し、投資回収期間が長くなり、プロジェクト全体の経済的利益が減少します。
5) 上記の条件の下で、太陽光発電スチール構造に使用される鋼材は、入手しやすく、製造が容易で、手頃な価格である必要もあります。
3. 新しい太陽光発電スチール構造架台システムの技術分析
太陽光発電架台システムにおけるアングル鋼の使用は、鋼材の品質のばらつきと、広範囲な現場での穴あけの必要性（錆びの原因となる可能性）により、ますます制約を受けています。したがって、腐食を減らし、耐用年数を延ばすために、アングル鋼システムに代わる新しい架台システムが必要です。
新しい太陽光発電架台システムの主な構造形式：
1) 特殊形状冷間成形薄肉鋼架台システム。特殊形状冷間成形薄肉鋼は、大量生産、迅速な組み立てを可能にするプレハブ、ドライアセンブリの軽量スチール構造システムであり、鋼材消費量、時間の節約、労働効率が特徴です。特殊形状冷間成形薄肉鋼のスチール構造架台システムは、工場でプレハブされた冷間成形薄肉鋼を現場でボルトで接続して構造フレームを形成し、次に太陽光パネルを設置してアレイを完成させるものです。
2) 工場プレハブ一体型スチール架台システム。このシステムは、工場でプレハブされた母屋付きのスチール構造を含み、現場での組み立てと固定のみが必要で、次に太陽光パネルを設置してアレイ全体を形成します。建設速度が速く、大規模発電所に適しています。このスチール構造架台システムの設置要件は非常に高く、通常、最高品質の鋼材、優れた表面処理プロセス、および太陽光発電コンポーネントメーカーとの徹底的な事前コミュニケーションが含まれており、完全な組み立て互換性を実現しています。
3) 梁柱フレーム型カーテンウォール太陽光発電架台システム。太陽光発電カーテンウォールは、梁柱フレーム型スチール構造架台システムに適しています。この構造は軽量で信頼性があります。ただし、側方剛性が小さいため、構造が高かったり、階高が大きかったりする場合は、ブレースフレーム構造を形成するために側方ブレースが必要です。高層太陽光発電カーテンウォールの設計では、鋼材と現場打ち埋め込み部品を組み合わせた混合構造が一般的に使用され、側方変位に対する構造全体の抵抗力を高め、鋼材消費量を減らし、総コストを削減しています。
4. 新しい冷間成形薄肉太陽光発電架台システムのコンポーネントの設置：
1) 鋼構造部材の接続：新しい冷間成形薄肉太陽光発電架台システムは、工場でプレハブされた鋼-プラスチックハイブリッドコネクタから組み立てられます。これらのコネクタには、さまざまな設置条件に対応するために、さまざまなモデルがあります。ハイブリッドコンポーネントの接続形式と方法を正しく選択することは、構造全体の設計の重要な側面です。
2) 架台システムと基礎の接続：新しい冷間成形薄肉太陽光発電架台システムは軽量で、複数の設置穴があります。一般的に独立基礎が使用され、必要に応じて鉄筋コンクリートのつなぎ梁が追加されます。地質条件が悪い地域では、帯状基礎または十字型基礎を使用できますが、マット基礎はできるだけ避けます。すべての上部柱ベースはヒンジ接続を採用し、埋め込み部品は挿入柱ベースまたは防水コンクリートで包まれたプレ埋め込みボルトを使用できます。どちらのタイプの柱ベースも加工が簡単で、建設が容易で、良好な接続性能を提供します。
3) 架台システム母屋の接続：接続ノードには、剛性、ヒンジ、半剛性の3種類があります。これらの接続タイプに対するモジュール式製造方法がすでに利用可能です。ヒンジ接続は、建設が簡単で、製造と設置が最も簡単です。ただし、強風地域では、壁が水平荷重に耐え、追加の剛性を提供するために、水平ブレースまたは対角ブレースが必要です。ブレースが設置されていない場合、梁と柱の間の接続ノードは剛性にする必要があります。半剛性接続は、剛性接続よりも建設が簡単で、ヒンジ接続よりも優れた性能を提供します。ただし、その応力分布を制御することが難しいため、実際の適用には経験が必要であり、現在ではほとんど使用されていません。現場での接続は、通常、ボルト締めヒンジ接続と両端での溶接が含まれます。
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