如何进行太阳能灯系统的抗风设计？

在太阳能灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大部分，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。

下面按以上两块分别做分析。

（1）太阳能电池组件支架的抗风设计

依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。

（2）路灯灯杆的抗风设计

为便于读者理解，以下用一灯杆焊接安装计算实例来说明。(www.xing528.com)

路灯的参数如下：电池板倾角A=16°，灯杆高度=5m。

设计选取灯杆底部焊缝宽度δ=4mm灯杆底部外径=168mm，焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ=[5000+（168+6）/tan16°]×Sin16°=1545mm=1.545m。所以风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M=F×1.545。根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头长沙光合太阳能灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F=1.3×730=949N。所以，M=F×1.545=949×1.545=1466N·m。

根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W=π×（3r2δ+3rδ2+δ3）。上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。破坏面抵抗矩W=π×（3r2δ+3rδ2+δ3）=π×（3×842×4+3×84×42+43）mm=88768mm³=88.768×10^-6m³。

风荷载在破坏面上作用矩引起的应力=M/W=1466/（88.768×10^-6）=16.5×106Pa=16.5MPa＜＜215MPa。其中，215 MPa是Q235钢的抗弯强度。

所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。