固定式光伏支架计算书汇总.docx
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固定式光伏支架计算书汇总
固定式光伏组件支架
结
构
计
算
书
2015 年 11 月
目 录
1 工程概述........................................................................................................1
2 分析方法与软件............................................................................................1
3 设计依据........................................................................................................1
4 材料及其截面................................................................................................1
5 荷载工况与组合............................................................................................2
5.1 荷载工况.............................................................................................2
5.1.1 支架所受荷载...........................................................................2
5.2 荷载组合.............................................................................................2
6 结构建模.......................................................................................................3
6.1 模型概况.............................................................................................3
6.2 结构计算模型、坐标系及约束关系.................................................3
6.3 荷载施加.............................................................................................4
7 主要计算结果................................................................................................5
7.1 构件应力比.........................................................................................5
7.2 构件稳定性校核.................................................................................8
I
材料名
称
单位重量
N/m3
fy 屈服强度
N/m2
f 设计强度
N/m2
抗拉强度
N/m2
弹性模量 E1
N/m2
泊松比 U
Q235
7.85E4
235E6
215E6
390E6
2.1E11
0.3
Q345
7.85E4
345E6
310E6
470E6
2.1E11
0.3
结构计算书
1 工程概述
支架共 8 榀，间距为 3m，两端带悬挑 0.58mm，总长 22.16m，电池板组水平宽度 2.708 米、
斜面长度 3.3 米，荷载按 25 年重现期计算，结构重要性系数 0.95，项目地点在黑龙江省牡丹江
市,结构计算的三维示意如下图 1 所示。
图 1.1 总体结构模型
2 分析方法与软件
采用 SAP2000 V15 钢结构分析软件进行结构计算分析。
3 设计依据
1）建筑结构可靠度设计统一标准 （ GB 50068-2001 ）
2）建筑结构荷载规范 （ GB 50009-2012）
3）建筑抗震设计规范 （ GB 50011-2010
4）钢结构设计规范 （ GB 50017-2003 ）
4 材料及其截面
材料材质性能，详见下表 4.1。
表 4.1 材料性能
1
结构计算书
5 荷载工况与组合
5.1 荷载工况
计算所考虑的荷载有恒载、雪荷载以及风荷载作用（由于本支架比较轻，地震工况与风荷载
相比，其远不起控制作用，因此，可不考虑地震工况）。
5.1.1 支架所受荷载
支架受到的荷载主要有支架自重、电池板及安装附件自重、风载、雪载。
荷载通过檩条传递
到支架柱上，模型按各荷载大小均匀分布到檩条上进行加载。
1）结构构件自重：
由计算软件自动考虑。
2）恒荷载（太阳能电池板等安装组件）：
0.15 kN/㎡（包括各种连接件）。
组件总重：
W 组件=150*22.16*3.3=10969.2N
檩条线荷载：
q 组件= W 组件/（4*22.16）=123.8 N/m
3）雪荷载：
雪荷载由四根檩条承受，按线均布荷载计：
按下面公式计算：
Sk=μr s0=0.7*0.639=0.4473 kN/m2
注：
a）电池板安装角度为 35 度，μr 取 0.7 。
b）s0 为 25 年重现期雪压值（根据牡丹江市 10 年和 100 年雪压值，按公式
E.3.4（GB50009-2012）求得）
雪压总重：
W 雪=447.3*22.16*2.708=26842N
檩条线荷载：
q 雪= W 雪/（4*22.16）=302.8 N/m
4）风荷载：
电池板安装后 35 度斜角，风载体型系数取 1.3。
按下面公式计算基本风压：
ωk=βz*μs*μz*ω0 =1*1.3*1*0.43=0.559 kN/m2
其中：
①、地面粗糙度为 B 类，安装高度小于 10 米，μz 取 1。
βz 取 1。
②ω0 （等于 0.43 kN/m2）为 25 年重现期风压值（根据牡丹江市 10 年和 100 年雪压值，
按公式 E.3.4（GB50009-2012）求得）
风压总重：
W 风=559*22.16*3.3=40878.6N
檩条线荷载：
q 风= W 风/（4*22.16）=461.2 N/m
5.2 荷载组合
计算过程考虑了如下组合：
（1）1.35 恒载+1.4*0.7 雪载
（2）1.2 恒载+1.4 雪载
2
结构计算书
（3）1 恒载+1.4 雪载
（4）1.2 恒载+1.4 风载
（5）1.2 恒载-1.4 风载
（6）1 恒载+1.4 风载
（7）1 恒载-1.4 风载
（8）1.2 恒载+1.4 雪载+1.4*0.6 风载
（9）1.2 恒载+1.4 雪载-1.4*0.6 风载
（10）1 恒载+1.4 雪载+1.4*0.6 风载
（11）1 恒载+1.4 雪载-1.4*0.6 风载
（12）1.2 恒载+1.4*0.7 雪载+1.4 风载
（13）1.2 恒载+1.4*0.7 雪载-1.4 风载
（14）1 恒载+1.4*0.7 雪载+1.4 风载
（15）1 恒载+1.4*0.7 雪载-1.4 风载
（16）1 恒载+1.4*0.7 雪载+1 风载
（17）1 恒载+1.4*0.7 雪载-1 风载
说明：
风荷载前系数为正表示风力方向指向电池板，为负表示风力方向背离电池板。
6 结构建模
6.1 模型概况
计算所考虑的荷载有恒荷载、雪荷载和风荷载。
6.2 结构计算模型、坐标系及约束关系
北立柱上端
为铰接
斜撑两端
为铰接
南立柱上端
为铰接
底部节点全
约束
图 6.2.1 结构计算模型、坐标系及约束图
3
结构计算书
6.3 荷载施加
⑴恒荷载施加，施加效果见下图 6.3.1。
结构构件自重由软件自动计算，其它太阳能电池板及固
定安装组件等的自重为 150N/m2，通过线荷载导到檩条上。
图 6.3.1 施加恒荷载
⑵雪荷载施加，施加效果见下图 6.3.2。
通过线荷载导到檩条上。
图 6.3.2 施加雪荷载
⑶风荷载施加，施加效果见下图 6.3.3、6.3.4。
4
结构计算书
图 6.3.3 风荷载（指向表面）
图 6.3.4 风荷载（背离表面）
7 主要计算结果
7.1 构件应力比
构件在各荷载组合下计算的应力比都小于 1，强度符合要求，正常使用极限状态标准组合下
最大变形为 10.7/3000=1/280<1/200，挠度符合要求。
各构件应力比对应值见下表 7.1.1。
5
构件
号
截面
荷载组
合
轴力分量
主弯矩分量
次弯矩分量
应力比
/PRatio
/MMajRatio
/MMinRatio
/TotalRatio
74
JG65*25*2.2
COMB12
3.58E-06
0.122803
0.030935
0.146
82
JG65*25*2.2
COMB12
3.08E-06
0.122825
0.031305
0.146
65
JG65*25*2.2
COMB12
6E-05
0.116486
0.055265
0.163
73
JG65*25*2.2
COMB12
6.02E-05
0.116509
0.055265
0.163
63
JG65*25*2.2
COMB12
6.02E-05
0.148492
0.06529
0.203
64
JG65*25*2.2
COMB12
6E-05
0.148507
0.065317
0.203
91
JG65*25*2.2
COMB12
3.08E-06
0.142175
0.095459
0.226
83
JG65*25*2.2
COMB12
3.58E-06
0.14219
0.095869
0.226
69
JG65*25*2.2
COMB12
0.003014
0.573654
0.25112
0.786
78
JG65*25*2.2
COMB12
0.001733
0.575366
0.25112
0.787
68
JG65*25*2.2
COMB12
0.003199
0.578948
0.248822
0.789
70
JG65*25*2.2
COMB12
0.003194
0.578994
0.249547
0.790
77
JG65*25*2.2
COMB12
0.001851
0.578676
0.251858
0.791
79
JG65*25*2.2
COMB12
0.001853
0.578721
0.252447
0.791
59
JG65*25*2.2
COMB12
0.000422
0.608235
0.250231
0.816
87
JG65*25*2.2
COMB12
0.006132
0.607871
0.250764
0.822
86
JG65*25*2.2
COMB12
0.006234
0.609068
0.250942
0.823
结构计算书
图 7.1.1 支架变形图（标准组合 16）
表 7.1.1 构件应力比值
单位：
力-N 长度-m
6
88
JG65*25*2.2
COMB12
0.006229
0.609045
0.25138
0.823
58
JG65*25*2.2
COMB12
0.001987
0.615687
0.256686
0.831
60
JG65*25*2.2
COMB12
0.001977
0.615649
0.256946
0.831
80
JG65*25*2.2
COMB12
0.001639
0.636279
0.24714
0.841
76
JG65*25*2.2
COMB12
0.001649
0.636294
0.247824
0.841
71
JG65*25*2.2
COMB12
0.00317
0.645102
0.250997
0.854
67
JG65*25*2.2
COMB12
0.003161
0.645102
0.25153
0.855
89
JG65*25*2.2
COMB12
0.006278
0.644844
0.263182
0.869
85
JG65*25*2.2
COMB12
0.006273
0.644867
0.26321
0.869
61
JG65*25*2.2
COMB12
0.001873
0.670458
0.255223
0.881
57
JG65*25*2.2
COMB12
0.001885
0.670442
0.255428
0.881
66
JG65*25*2.2
COMB12
0.004027
0.675706
0.268803
0.901
75
JG65*25*2.2
COMB12
0.002007
0.668466
0.278445
0.901
84
JG65*25*2.2
COMB12
0.008383
0.677024
0.263593
0.902
72
JG65*25*2.2
COMB12
0.004031
0.675774
0.269514
0.902
81
JG65*25*2.2
COMB12
0.002002
0.668534
0.278937
0.902
90
JG65*25*2.2
COMB12
0.00838
0.676971
0.264317
0.902
56
JG65*25*2.2
COMB12
0.002116
0.691095
0.272523
0.917
62
JG65*25*2.2
COMB12
0.002119
0.691019
0.273043
0.918
120
YG48*1.4
COMB12
0.003521
2.97E-17
0.048604
0.004
121
YG48*1.4
COMB12
0.003575
2.97E-17
0.048656
0.004
55
YG48*1.4
COMB12
0.046696
0
0.078066
0.047
13
YG48*1.4
COMB12
0.046698
0
0.078048
0.047
43
YG48*1.4
COMB12
0.073678
0
0.003051
0.074
25
YG48*1.4
COMB12
0.073678
0
0.003016
0.074
31
YG48*1.4
COMB12
0.076049
0
0.023395
0.076
37
YG48*1.4
COMB12
0.07605
0
0.023256
0.076
49
YG48*1.4
COMB12
0.082067
0
0.017329
0.082
19
YG48*1.4
COMB12
0.082068
0
0.017363
0.082
50
YG48*2
COMB12
0.081155
0.494769
0.208942
0.587
3
YG48*2
COMB12
0.081155
0.494794
0.208993
0.587
38
YG48*2
COMB12
0.125411
0.783726
0.007187
0.864
20
YG48*2
COMB12
0.12541
0.783726
0.007225
0.864
32
YG48*2
COMB12
0.128769
0.797579
0.028924
0.881
26
YG48*2
COMB12
0.128801
0.797554
0.029469
0.881
44
YG48*2
COMB12
0.136535
0.873197
0.042447
0.960
14
YG48*2
COMB12
0.136535
0.873209
0.042397
0.960
11
YG48*2.4
COMB12
0.006808
0.496766
0.240438
0.531
53
YG48*2.4
COMB12
0.006887
0.497373
0.241034
0.532
23
YG48*2.4
COMB12
0.011157
0.750159
0.002242
0.723
41
YG48*2.4
COMB12
0.011157
0.750267
0.002675
0.723
29
YG48*2.4
COMB12
0.011209
0.755314
0.002849
0.728
35
YG48*2.4
COMB12
0.011208
0.755347
0.002426
0.728
结构计算书
7
17
YG48*2.4
COMB12
0.011525
0.787181
0.047919
0.760
47
YG48*2.4
COMB12
0.011504
0.787386
0.047507
0.760
4
YG48*3.9Q345
COMB13
0.00599
0.66981
0.029912
0.643
51
YG48*3.9Q345
COMB13
0.005992
0.669917
0.029825
0.643
21
YG48*3.9Q345
COMB13
0.008259
0.967284
0.003321
0.927
39
YG48*3.9Q345
COMB13
0.008259
0.967289
0.003412
0.927
33
YG48*3.9Q345
COMB13
0.008241
0.968011
0.001343
0.927
27
YG48*3.9Q345
COMB13
0.008241
0.968017
0.001251
0.927
15
YG48*3.9Q345
COMB13
0.00808
0.972349
0.007201
0.931
45
YG48*3.9Q345
COMB13
0.00808
0.972364
0.007297
0.931
结构计算书
7.2 构件稳定性校核
在不同部位的各类构件中，构件 62（JG65*25*2.2）、121（YG48*1.4）、19
（YG48*1.4）、14（YG48*2）、17（YG48*2.4）、45（YG48*3.9Q345）在相应工况受力最大，
故对上述构件进行稳定性校核。
121
17
62
14
45
19
图 7.2.1 构件编号及位置
使用的各构件截面特性见下表 7.2.1：
8
构件截面名
称
材质
H 高
度/D
直径
B 宽
度
tf 翼
缘厚度
tw 腹
板厚度
A 面积
Ix 强轴惯
性矩
Iy 弱轴惯
性矩
Wx 强轴截
面模量
Wy 弱轴截
面模量
ix 强轴回
转半径
iy 弱轴
回转半径
塑性截面
系数 ɣx
塑性截面
系数 ɣy
m
m
m
m
m2
m4
m4
m3
m3
m
m
-
-
JG65*25*2.2
Q235
0.065
0.025
0.0022
0.0022
0.000377
1.901E-07
4.049E-08
5.849E-06
3.239E-06
0.022466
0.010368
1.05
1.05
YG48*1.4
Q235
0.048
-
-
0.0014
0.000205
5.568E-08
5.568E-08
2.32E-06
2.32E-06
0.016483
0.016483
1.15
1.15
YG48*2
Q235
0.048
-
-
0.002
0.000289
7.659E-08
7.659E-08
3.191E-06
3.191E-06
0.016279
0.016279
1.15
1.15
YG48*2.4
Q235
0.048
-
-
0.0024
0.000344
8.961E-08
8.961E-08
3.734E-06
3.734E-06
0.016144
0.016144
1.15
1.15
YG48*3.9
Q345
0.048
-
-
0.0039
0.00054
1.324E-07
1.324E-07
5.516E-06
5.516E-06
0.015653
0.015653
1.15
1.15
结构计算书
表 7.2.1 构件截面特性
1、构件 62 （JG65*25*2.2）稳定性计算
1）截面几何特性，详见上表 7.2.1
2）稳定性校核
图 7.2.2 Mx 弯矩图
1
结构计算书
图 7.2.3 My 弯矩图
檩条长 3m，两端支撑，中间受线荷载剪力，最大弯矩 Mx=-912.43N.mMy=199.65N.m
计算长度：
lx=μx*L=1*3=3 ly=μy*L=1*3=3
长细比：
λx=μlx/ix=133.5λy=μly/iy=289.3
构件属于 c 类截面 Фx=0.33 闭口截面 Фbx=Фby=1，η=0.7查钢结构规范附录 C
根据下面公式：
λn=3.0825>0.215，Фy 按下面公式计算
其中：
α
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