光伏支架载荷计算.docx
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光伏支架载荷计算
光伏支架载荷计算
支架强度计算
支架是安装从下端到上端高度为4m以下的太阳能电池阵列时使用。
计算因从支架前面吹来(顺风)的风压及从支架后面吹来(逆风)的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量,支撑臂的压曲(压缩)以及拉伸强度,安装螺栓的强度等,并确认强度。
(1)结构材料
选取支架材料,确定截面二次力矩IM和截面系数Z。
(2)假象载荷
1)固定荷重(G)
组件质量(包括边框)GM+框架自重GK1+其他GK2
固定载荷G=GM+GK1+GK2
2)风压荷重(W)
(加在组件上的风压力(WM)和加在支撑物上的风压力(WK)的总和)。
W=1/2×(CW×σ×V02×S)×a×I×J
3)积雪载荷(S)。
与组件面垂直的积雪荷重。
4)地震载荷(K)。
加在支撑物上的水平地震力
5)总荷重(W)
正压:
5)=1)+2)+3)+4)
(3)
(4)安装螺栓的强度
基础稳定性计算
1、风压载荷的计算
2、作用于基础的反作用力的计算
3、基础稳定性计算
当受到强风时,对于构造物基础要考虑以下问题:
①受横向风的影响,基础滑动或者跌倒
②地基下沉(垂直力超过垂直支撑力)
③基础本身被破坏
④吹进电池板背面的风使构造物浮起
⑤吹过电池板下侧的风产生旋涡,引起气压变化,使电池板向地面吸引
对于③~⑤须采用流体解析等方法才能详细研究。
研究风向只考虑危险侧的逆风状态
以下所示为各种稳定条件:
a.对滑动的稳定
平时:
安全率Fs≥1.5;地震及暴风时:
安全率Fs≥1.2
b.对跌倒的稳定
平时:
合力作用位置在底盘的中央1/3以内时
地震及暴风时:
合力作用位置在底盘的中央2/3以内时
c.对垂直支撑力的稳定
平时:
安全率Fs≥3;地震及暴风时:
安全率Fs≥2
附件1:
△风荷载计算△
(1)设计时的风压载荷
W=Cw×q×Aw(作用于阵列的风压载荷公式)
式中W——风压荷重
Cw——风力系数
q——设计用速度压(N/m2)
Aw——受风面积(m2)
(2)设计时的速度压
q=q0×a×I×J
式中q——设计时的速度压(N/m2)
q0——基准速度压(N/m2)
a——高度补偿系数
I——用途系数
J——环境系数
1)基准速度压。
设定基准高度10m,由下式算出:
q0=1/2×σ×V02
式中q0——基准速度压(N/m2)
σ——空气密度风速(Ns2/m4)
V0——设计用基准(m/s)
2)高度补正系数。
随地面以上的高度不同,速度压也不同,因此要进行高度补正。
高度补正系数由下式算出:
a=(h/h0)1/n
式中a——高度补正系数;
h——阵列的地面以上高度
h0——基准地面以上高度10米
n——表示因高度递增变化的程度,5为标准
3)用途系数。
通常1.0
用途系数
建设地点的周围地形等状况
1.15
①极重要的太阳能光伏发电系统
1.0
②普通的太阳能光伏发电系统
0.85
③短时间或者①以外的系统,且太阳能电池阵列在地面以上高度为2m以下场合
4)环境系数。
通常1.0
环境系数
建设地点的周围地形等状况
1.15
如海面一样基本没有障碍物的平坦地域
0.90
树木、低层房屋(楼房)分布平坦的地域
0.70
树木、低层房屋密集的地域,或者中层建筑(4-9层)物分布的地域
(3)风力系数
1)组件面的风力系数。
若是如下图所示的安装形态的场合,采用下图数据即可。
2)支撑物构成材料的风力系数
附件2:
△积雪荷载计算△
设计时的积雪载荷:
S=CS×P×ZS×AS
式中S——积雪荷重
CS——坡度系数
P——雪的平均单位质量(相当于积雪1cm的质量,N/m2)
一般的地方19.6N以上,多雪区域为29.4N以上。
ZS——地上垂直最深积雪量(cm)
AS——积雪面积
(1)坡度系数
坡度
<30°>
30°~40°
40°~50°
50°~60°
>60°
坡度系数CS
1.0
0.75
0.5
0.25
0
(2)雪的平均单位质量
雪的平均单位质量是指积雪厚度为1cm、面积为1m2的质量。
(3)积雪量
太阳能电池阵列面的设计用积雪量设定为地上垂直最深的积雪量(ZS),但是,经常扫雪而积雪量减少的场合,根据状况可以减小ZS值。
附件3:
△地震荷载计算△
设计用地震载荷的计算,一般的地方由式(5.10),多雪区域由式:
(5.11)计算。
K=C1×G(5.10)
K=C1×(G+0.35S)(5.11)
式中K——地震载荷(N);
C1——地震层抗剪系数;
G——地震载荷(N);
S——积雪载荷(N)。
地震层抗剪系数由下式计算:
C1=Z×Rt×Ai×Co
式中Z——地震地域系数
Rt——振动特性系数
Ai——层抗剪分布系数
Co——标准抗剪系数(0.2)以上。