1114固定式光伏支架计算书.docx

1、1114固定式光伏支架计算书固定式光伏组件支架结构计算书2015 年 11月北京万阳天力新能源科技有限公司1工程概述 12分析方法与软件 13设计依据 14材料及其截面 15荷载工况与组合 25.1荷载工况 25.1.1支架所受荷载 25.2 荷载组合 26结构建模 36.1模型概况 36.2结构计算模型、坐标系及约束关系 36.3荷载施加 47主要计算结果 57.1 构件应力比 57.2 构件稳定性校核 81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

2、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 50011-20104)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材料性能材料名 称单位重量N/m3fy屈服强度N/m2f设计强度N/m2抗拉强度N/m2弹性模量E1N/m2泊松比UQ2357.85E4235E6215E6390E62.1E

3、110.3Q3457.85E4345E6310E6470E62.1E110.35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/怦（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=

4、W组件/ （4*22.16 ） =123.8 N/m3） 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：S k=少 So=O.7*O.639=O.4473 kN/m2注：a）电池板安装角度为 35度，pr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 =447.3*22.16*2.708=26842N檩条线荷载：q 雪=W雪/ （4*22.16 ） =302.8 N/m4） 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：23 k=尸 p s*

5、p z* 3 0 =1*1.3*1*0.43=0.559 kN/m其中：、地面粗糙度为 B类，安装高度小于10米，p z取1。偿取1。30 （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/m5.2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(3)1恒载+1.4雪载(4)1.2恒载+1.4风载(5)1.2 恒

6、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

7、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、坐标系及约束关系图6.2.1结构计算模型、坐标系及约束图6.3荷载施加恒荷载施加，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施加雪荷载风荷载施加，施加效果见下图 6.3.3、6.3.4。图633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

8、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=1/2800.215 ,y按下面公式计算护=忝!畋卜出石十#) _ 七十口；几斗处)4心其中：a1=0.73 必=1.216 03=0.302，将数值代入上式，求得 y=0.093杆中间受到均布横向力， 3 mx= 3 my= 3 tx= 3 ty=1 k;EA/(L Ux)*Np=tcEA/(L Uy)：N =39795.7N N =8475.6N根据下面两个公式，将上述参数值代入，2、交叉撑构件121 (YG48*1.4)稳定性计算1) 截面几何特性，详见上表 7.2.12)稳定性校核斜交叉撑长3.

9、31m，两端铰接，受轴压力，最大轴压力 N=-157.56N计算长度：lx=卩 x*L=1*3.31=3.31 ly=卩 y*L=1*3.31=3.31长细比：Zx= jx/ix=201 y= My/iy=201构件属于b类截面 x=y=0.184 查钢结构规范附录 C根据下面公式：N/（A） f 求得N/（A）=0.019f f 满足稳定性要求。3、立柱斜支撑构件 19 （YG48*1.4）稳定性计算1） 截面几何特性，详见上表 7.2.12） 稳定性校核斜支撑长1.176m，两端铰接，受轴压力，最大轴压力 N=-3617N计算长度：lx=卩 x*L=1*1.176=1.176 ly=卩 y

10、*L=1*1.176=1.176长细比：Zx= jx/ix=71.6 y= My/iy=71.6构件属于b类截面 x=y=0.742 查钢结构规范附录 C根据下面公式：N/（A） f 求得N/（A）=0.11f f 满足稳定性要求。4、北立柱构件14 （YG48*2）稳定性计算1） 截面几何特性，详见上表 7.2.12） 稳定性校核图726 Mx弯矩图图727 My弯矩图北立柱长1.72m，底端与地固接，最大弯矩在底部，考虑底部 14-1段（长0.317m）稳定性（见图7.2.7）。中下部与立柱斜支撑构件 19铰接（为支撑点），见图7.2.7中的14-1段，最大弯矩Mx=688.9N.m My

11、=33.45N.m计算长度：lx=卩 x*L=0.7*0.317=0.222 ly=卩 y*L=2*0.317=0.634长细比：Zx= jx/ix=13.6 y= My/iy=38.9构件属于 b类截面 x=0.986 y=0.903闭口截面bx=by=1, n =0.7 查钢结构规范附录 C弯矩作用平面内两端铰接 3mx= =0.65-0.35*112.4/688.9=0.593 弯矩作用平面外悬臂 敬=13my= 3ty=1根据下面两个公式，将上述参数值代入根据下面公式：=0.897ff ,满足稳定性要求。5、斜梁构件17 （YG48*2.4）稳定性计算1）截面几何特性，详见上表 7.2

12、.1图7.2.9 My弯矩图斜梁长2.54m,中间三个支撑，最大弯矩在 17-1段（长0.255）,考虑该段稳定性。最大弯矩 Mx=726.7N.m My=-44.24N.m计算长度：lx=卩 x*L=2*0.255=0.51 ly=卩 y*L=2*0.255=0.51长细比：Zx= jx/ix=31.6 y= My/iy=31.6构件属于 b类截面 x=0.93 y=0.93闭口截面bx=by=1, n =0.7 查钢结构规范附录 C3mx= my= 3tx=仕y=1根据下面公式：NjuicEA/d. Ux）tN；?=7r:EA/（L 1A；）：根据下面两个公式，将上述参数值代入，=0.694ff ,满足稳定性要求。=0.839ff，满足稳定性要求。6、南立柱构件 45 （YG48*3.9）稳定性计算1） 截面几何特性，详见上表 7.2.12） 稳定性校核图7.2.10 Mx弯矩图My=-17.18N.m计算长度：l