固定式光伏支架計算書

1、精品固定式光伏組件支架結(jié) 構(gòu) 計 算書2015 年 11 月目錄1 工程概述 12 分析方法與軟件 13 設(shè)計依據(jù) 14 材料及其截面 15 荷載工況與組合 25.1 荷載工況 25.1.1 支架所受荷載25.2 荷載組合 36 結(jié)構(gòu)建模46.1 模型概況 46.2 結(jié)構(gòu)計算模型、坐標系及約束關(guān)系46.3 荷載施加 57 主要計算結(jié)果 77.1 構(gòu)件應力比 77.2 構(gòu)件穩(wěn)定性校核1.1.- 可編輯 -精品1工程概述支架共8根，間距為3m ,兩端帶懸挑0.58mm，總長22.16m ,電池板組水平寬度 2.708米、斜面長度3.3米，荷載按25年重現(xiàn)期計算，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0.95 ,項目地點在

2、黑龍江省牡丹江市,結(jié)構(gòu)計算的三維示意如下圖1所示。圖1.1總體結(jié)構(gòu)模型2分析方法與軟件采用SAP2000 V15鋼結(jié)構(gòu)分析軟件進行結(jié)構(gòu)計算分析。3設(shè)計依據(jù)1) 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準(GB 50068-2001 )2) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2012)3) 建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50011-20104) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)方f規(guī)范(GB 50017-2003 )4材料及其截面材料材質(zhì)性能，詳見下表4.1。表4.1材料性能材料名稱單位重量N/m3fy屈服強度N/m2f設(shè)計強度N/m2抗拉強度N/m2彈性模量E1N/m2泊松比UQ2357.85E4235E6215E6390E62.1E1

3、10.3Q3457.85E4345E6310E6470E62.1E110.35荷載工況與組合5.1荷載工況計算所考慮的荷載有恒載、雪荷載以及風荷載作用（由于本支架比較輕，地震工況與風荷載 相比，其遠不起控制作用，因此，可不考慮地震工況）。5.1.1 支架所受荷載支架受到的荷載主要有支架自重、電池板及安裝附件自重、風載、雪載。荷載通過楝條傳遞 到支架柱上，模型按各荷載大小均勻分布到楝條上進行加載。1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重：由計算軟件自動考慮。2）恒荷載（太陽能電池板等安裝組件）：0.15 kN/ itf （包括各種連接件）。組件總重： W 組件=150*22.16*3.3=10969.2N楝條線荷載：q

4、組件=W 組件/ （4*22.16 ） =123.8 N/m3）雪荷載：雪荷載由四根楝條承受，按線均布荷載計：按下面公式計算：Sk=他 S0=O.7*O.639=O.4473 kN/m2注：a）電池板安裝角度為 35度，伍取0.7 。10年和100 年雪壓值，按公式 E.3.4b）S0為25年重現(xiàn)期雪壓值（根據(jù)牡丹江市-可編輯-精品( GB50009-2012 )求得)雪壓總重：W 雪 =447.3*22.16*2.708=26842N檁條線荷載：q 雪 = W 雪 /( 4*22.16 ) =302.8 N/m4)風荷載：電池板安裝后35 度斜角，風載體型系數(shù)取1.3 。按下面公式計算基本風

5、壓：Wk=但* ps* pz* 30 =1*1.3*1*0.43=0.559 kN/m 2其中：、地面粗糙度為B類，安裝高度小于10米，4取1。色取1。3 0 (等于0.43 kN/m 2)為25年重現(xiàn)期風壓值(根據(jù)牡丹江市10年和100年雪壓值,按公式E.3.4( GB50009-2012 )求得)風壓總重：W 風 =559*22.16*3.3=40878.6N檁條線荷載：q 風 = W 風 /( 4*22.16 ) =461.2 N/m5.2 荷載組合計算過程考慮了如下組合：(1)1.35 恒載 +1.4*0.7 雪載(2)1.2 恒載 +1.4 雪載(3)1 恒載 +1.4 雪載(4)1

6、.2 恒載 +1.4 風載(5)1.2 恒載 -1.4 風載(6)1 恒載 +1.4 風載(7)1 恒載 -1.4 風載(8)1.2 恒載+1.4 雪載+1.4*0.6 風載(9)1.2 恒載+1.4 雪載-1.4*0.6 風載(10)1 恒載+1.4 雪載+1.4*0.6 風載(11)1 恒載+1.4 雪載-1.4*0.6 風載(12)1.2 恒載+1.4*0.7 雪載+1.4 風載(13)1.2 恒載+1.4*0.7 雪載-1.4 風載(14)1恒載+1.4*0.7雪載+1.4 風載(15)1恒載+1.4*0.7雪載-1.4 風載(16)1恒載+1.4*0.7雪載+1 風載(17)1恒載+

7、1.4*0.7雪載-1 風載說明：風荷載前系數(shù)為正表示風力方向指向電池板，為負表示風力方向背離電池板。6 結(jié)構(gòu)建模6.1 模型概況計算所考慮的荷載有恒荷載、雪荷載和風荷載。6.2 結(jié)構(gòu)計算模型、坐標系及約束關(guān)系- 可編輯 -精品北立柱上端圖6.2.1結(jié)構(gòu)計算模型、坐標系及約束圖6.3 荷載施加恒荷載施加，施加效果見下圖6.3.1。結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重由軟件自動計算，其它太陽能電池板及固定安裝組件等的自重為150N/m 2,通過線荷載導到楝條上。圖6.3.1施加恒荷載雪荷載施加，施加效果見下圖6.3.2 。通過線荷載導到楝條上。-可編輯-圖6.3.2施加雪荷載風荷載施加，施加效果見下圖 6.3.3、6.

8、3.4。圖6.3.3風荷載（指向表面）圖6.3.4風荷載（背離表面）7主要計算結(jié)果7.1構(gòu)件應力比構(gòu)件在各荷載組合下計算的應力比都小于1,強度符合要求，正常使用極限狀態(tài)標準組合下最大變形為10.7/3000=1/280<1/200,撓度符合要求。各構(gòu)件應力比對應值見下表7.1.1。Fl Obj： 11Pt Elm; 11U1 = .0038U2= OODD1fi?4U5 = -01-OOOOS00365-OOD11圖7.1.1支架變形圖（標準組合16）表7.1.1構(gòu)件應力比值單位：力-N 長度-m構(gòu)件號截回荷載組合軸力分量主彎矩分量次彎矩分量應力比/PRatio/MMajRatio/MM

9、inRatio/TotalRatio74JG65*25*2.2COMB123.58E-060.1228030.0309350.14682JG65*25*2.2COMB123.08E-060.1228250.0313050.14665JG65*25*2.2COMB126E-050.1164860.0552650.16373JG65*25*2.2COMB126.02E-050.1165090.0552650.16363JG65*25*2.2COMB126.02E-050.1484920.065290.20364JG65*25*2.2COMB126E-050.1485070.0653170.2039

10、1JG65*25*2.2COMB123.08E-060.1421750.0954590.22683JG65*25*2.2COMB123.58E-060.142190.0958690.22669JG65*25*2.2COMB120.0030140.5736540.251120.78678JG65*25*2.2COMB120.0017330.5753660.251120.78768JG65*25*2.2COMB120.0031990.5789480.2488220.78970JG65*25*2.2COMB120.0031940.5789940.2495470.79077JG65*25*2.2COM

11、B120.0018510.5786760.2518580.79179JG65*25*2.2COMB120.0018530.5787210.2524470.79159JG65*25*2.2COMB120.0004220.6082350.2502310.81687JG65*25*2.2COMB120.0061320.6078710.2507640.82286JG65*25*2.2COMB120.0062340.6090680.2509420.82388JG65*25*2.2COMB120.0062290.6090450.251380.82358JG65*25*2.2COMB120.0019870.

12、6156870.2566860.83160JG65*25*2.2COMB120.0019770.6156490.2569460.83180JG65*25*2.2COMB120.0016390.6362790.247140.84176JG65*25*2.2COMB120.0016490.6362940.2478240.84171JG65*25*2.2COMB120.003170.6451020.2509970.85467JG65*25*2.2COMB120.0031610.6451020.251530.85589JG65*25*2.2COMB120.0062780.6448440.2631820

13、.86985JG65*25*2.2COMB120.0062730.6448670.263210.86961JG65*25*2.2COMB120.0018730.6704580.2552230.88157JG65*25*2.2COMB120.0018850.6704420.2554280.88166JG65*25*2.2COMB120.0040270.6757060.2688030.90175JG65*25*2.2COMB120.0020070.6684660.2784450.90184JG65*25*2.2COMB120.0083830.6770240.2635930.90272JG65*25

14、*2.2COMB120.0040310.6757740.2695140.90281JG65*25*2.2COMB120.0020020.6685340.2789370.90290JG65*25*2.2COMB120.008380.6769710.2643170.90256JG65*25*2.2COMB120.0021160.6910950.2725230.91762JG65*25*2.2COMB120.0021190.6910190.2730430.918120YG48*1.4COMB120.0035212.97E-170.0486040.004121YG48*1.4COMB120.00357

15、52.97E-170.0486560.00455YG48*1.4COMB120.04669600.0780660.04713YG48*1.4COMB120.04669800.0780480.04743YG48*1.4COMB120.07367800.0030510.07425YG48*1.4COMB120.07367800.0030160.07431YG48*1.4COMB120.07604900.0233950.07637YG48*1.4COMB120.0760500.0232560.07649YG48*1.4COMB120.08206700.0173290.08219YG48*1.4COM

16、B120.08206800.0173630.08250YG48*2COMB120.0811550.4947690.2089420.5873YG48*2COMB120.0811550.4947940.2089930.58738YG48*2COMB120.1254110.7837260.0071870.86420YG48*2COMB120.125410.7837260.0072250.86432YG48*2COMB120.1287690.7975790.0289240.88126YG48*2COMB120.1288010.7975540.0294690.88144YG48*2COMB120.136

17、5350.8731970.0424470.96014YG48*2COMB120.1365350.8732090.0423970.96011YG48*2.4COMB120.0068080.4967660.2404380.53153YG48*2.4COMB120.0068870.4973730.2410340.53223YG48*2.4COMB120.0111570.7501590.0022420.72341YG48*2.4COMB120.0111570.7502670.0026750.72329YG48*2.4COMB120.0112090.7553140.0028490.72835YG48*2

18、.4COMB120.0112080.7553470.0024260.72817YG48*2.4COMB120.0115250.7871810.0479190.76047YG48*2.4COMB120.0115040.7873860.0475070.7604YG48*3.9Q345COMB130.005990.669810.0299120.64351YG48*3.9Q345COMB130.0059920.6699170.0298250.64321YG48*3.9Q345COMB130.0082590.9672840.0033210.92739YG48*3.9Q345COMB130.0082590

19、.9672890.0034120.92733YG48*3.9Q345COMB130.0082410.9680110.0013430.92727YG48*3.9Q345COMB130.0082410.9680170.0012510.92715YG48*3.9Q345COMB130.008080.9723490.0072010.93145YG48*3.9Q345COMB130.008080.9723640.0072970.9317.2構(gòu)件穩(wěn)定性校核在不同部位的各類構(gòu)件中，構(gòu)件 62 (JG65*25*2.2 )、121 (YG48*1.4 )、19 (YG48*1.4)、14 (YG48*2 )、

20、17 (YG48*2.4 )、45 (YG48*3.9Q345 )在相應工況受力最大，故對上述構(gòu) 件進行穩(wěn)定性校核。19圖7.2.1構(gòu)件編號及位置使用的各構(gòu)件截面特性見下表7.2.1 :精品表7.2.1構(gòu)件截面特性構(gòu)件截面名 稱材質(zhì)H高度/D 直徑B寬度tf翼緣厚度tw腹板厚度A面積Ix強軸慣性矩Iy弱軸慣 性矩Wx強軸截面模量Wy弱軸截 面模量ix強軸回 轉(zhuǎn)半徑iy弱軸回 轉(zhuǎn)半徑塑性截面系數(shù)？x塑性截面系數(shù)？ymmmmm2m4m4m3m3mm-JG65*25*2.2Q2350.0650.0250.00220.00220.0003771.901E-074.049E-085.849E-063.2

21、39E-060.0224660.0103681.051.05YG48*1.4Q2350.048-0.00140.0002055.568E-085.568E-082.32E-062.32E-060.0164830.0164831.151.15YG48*2Q2350.048-0.0020.0002897.659E-087.659E-083.191E-063.191E-060.0162790.0162791.151.15YG48*2.4Q2350.048-0.00240.0003448.961E-088.961E-083.734E-063.734E-060.0161440.0161441.151.1

22、5YG48*3.9Q3450.048-0.00390.000541.324E-071.324E-075.516E-065.516E-060.0156530.0156531.151.151、構(gòu)件62(JG65*25*2.2 )穩(wěn)定性計算1)截面幾何特性，詳見上表 7.2.12)穩(wěn)定性校核圖 7.2.2 PMx彎矩圖-可編輯-精品圖7.2.3 My彎矩圖楝條長3m,兩端支撐，中間受線荷載剪力，最大彎矩Mx=-912.43N.mMy=199.65N.m計算長度：lx=0*L=1*3=3ly=(iy*L=1*3=3長細比：入 x= Mx/ix=133.5應=/y/iy=289.3構(gòu)件屬于c類截面 中x

23、=0.33閉口截面bx=by=1 ,刀=0.7查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附錄 C根據(jù)下面公式：上，215 n加=3.0825>0.215,中y按下面公式計算f 2忌'效卜R L +屏J(與十%1 4記¥二彳J其中：a 1=0.73/2=1.216/3=0.302，將數(shù)值代入上式，求得y=0.093桿中間受到均布橫向力，3 mx= my= 3tx= 3ty=1,X：S EA/'(L 1A;) ,N；,：jhN ' ex=39795.7NN ' Ey=8475.6N根據(jù)下面兩個公式，將上述參數(shù)值代入，=0.901f<f ,滿足穩(wěn)定性要求。=0.808f<

24、;f ,滿足穩(wěn)定性要求。2、交叉撐構(gòu)件121(YG48*1.4 )穩(wěn)定性計算1)截面幾何特性，詳見上表7.2.12)穩(wěn)定性校核圖7.2.4 軸力圖-可編輯-斜交叉撐長3.31m ,兩端較接，受軸壓力，最大軸壓力N=-157.56N計算長度：lx=0*L=1*3.31=3.31ly= w*L=1*3.31=3.31長細比：入 x=(Jx/ix=201應=(Jy/iy=201構(gòu)件屬于b類截面 中x=y=0.184查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附錄 C根據(jù)下面公式：N/(A)wf求得N/(A)=0.019f Wf 滿足穩(wěn)定性要求。3、立柱斜支撐構(gòu)件 19 (YG48*1.4 )穩(wěn)定性計算1)截面幾何特性，詳見上表7.

25、2.12)穩(wěn)定性校核圖7.2.5 軸力圖斜支撐長1.176m ,兩端較接，受軸壓力，最大軸壓力N=-3617N計算長度：lx=0*L=1*1.176=1.176ly=四y*L=1*1.176=1.176長細比：入 x= Mx/ix=71.6Xy= (Jy/iy=71.6構(gòu)件屬于b類截面 中x=y=0.742查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附錄C根據(jù)下面公式：N/(A)Wf求得N/(A)=0.11f <f 滿足穩(wěn)定性要求。4、北立柱構(gòu)件14 (YG48*2 )穩(wěn)定性計算1)截面幾何特性，詳見上表7.2.12)穩(wěn)定性校核圖7.2.6 Mx彎矩圖精品圖7.2.7 My彎矩圖北立柱長1.72m ,底端與地固接，最大

26、彎矩在底部，考慮底部14-1段（長0.317m ）穩(wěn)定性（見圖7.2.7）。中下部與立柱斜支撐構(gòu)件 19校接（為支撐點），見圖7.2.7中的14-1段，最大彎矩 Mx=688.9N.mMy=33.45N.m計算長度：lx=0*L=0.7*0.317=0.222ly=叱*L=2*0.317=0.634長細比：入 x= Mx/ix=13.6Xy=（Jy/iy=38.9構(gòu)件屬于b類截面x=0.986y=0.903閉口截面bx=by=1 , r=0.7查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范附錄 C彎矩作用平面內(nèi)兩端錢接mx= =0.65-0.35*112.4/688.9=0.593 彎矩作用平面外懸臂3伙=13my= 3ty=1 根據(jù)下面公式：工匹1A;）=7 ELA/（L根據(jù)下面兩個公式，將上述參數(shù)值代入,滿足穩(wěn)定性要求。=0.