固定式光伏支架计算书讲解

1、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8I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

2、用SAP2000V15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(GB50068-2001)2) 建筑结构荷载规范(GB50009-2012)3) 建筑抗震设计规范(GB50011-20104) 钢结构设计规范(GB50017-2003)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UQ2357.85E4235E6215E6390E62.1E110.3Q3457.85E4345E6310E6470E62.1E110.35荷载工况与组合5.1荷载工

3、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）：0.15kN/叶（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组件二W组件/（4*22.16）=123.8N/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：Sk二U

4、rs0=0.7*0.639=0.4473kN/m2注：a）电池板安装角度为35度，取0.7ob）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雪二W雪/（4*22.16）=302.8N/m4）风荷载：电池板安装后35度斜角，风载体型系数取1.3o按下面公式计算基本风压：23二B*|1*|1*3=1*1.3*1*0.43=0.559kN/mkzsz0其中：、地面粗糙度为B类，安装高度小于10米，Uz取1。Bz取1o30（等于0.43kN/m2）为25年重

5、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风二W风/（4*22.16）=461.2N/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

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.

7、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。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。PtObj:11PtElm;11U1=003SU2=.00001624U3

8、=-.01疣00005-00365r!=-00011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/TotalRatio74JG65*25*2.2COMB123.58E-060.1228030.0309350.14682JG65*25*2.2C0MB123.08E-060.1228250.0313050.14665JG65*25*2.2COMB126E-050.1164860.0552650.16373JG65*25*2.2COMB126.02E-050

9、.1165090.0552650.16363JG65*25*2.2COMB126.02E-050.1484920.065290.20364JG65*25*2.2COMB126E-050.1485070.0653170.20391JG65*25*2.2COMB123.08E-060.1421750.0954590.22683JG65*25*2.2COMB123.58E-060.142190.0958690.22669JG65*25*2.2COMB120.0030140.5736540.251120.78678JG65*25*2.2COMB120.0017330.5753660.251120.78

10、768JG65*25*2.2COMB120.0031990.5789480.2488220.78970JG65*25*2.2COMB120.0031940.5789940.2495470.79077JG65*25*2.2COMB120.0018510.5786760.2518580.79179JG65*25*2.2COMB120.0018530.5787210.2524470.79159JG65*25*2.2COMB120.0004220.6082350.2502310.81687JG65*25*2.2COMB120.0061320.6078710.2507640.82286JG65*25*2

11、.2COMB120.0062340.6090680.2509420.8231088JG65*25*2.2COMB120.0062290.6090450.251380.82358JG65*25*2.2COMB120.0019870.6156870.2566860.83160JG65*25*2.2C0MB120.0019770.6156490.2569460.83180JG65*25*2.2C0MB120.0016390.6362790.247140.84176JG65*25*2.2COMB120.0016490.6362940.2478240.84171JG65*25*2.2COMB120.00

12、3170.6451020.2509970.85467JG65*25*2.2COMB120.0031610.6451020.251530.85589JG65*25*2.2COMB120.0062780.6448440.2631820.86985JG65*25*2.2COMB120.0062730.6448670.263210.86961JG65*25*2.2COMB120.0018730.6704580.2552230.88157JG65*25*2.2COMB120.0018850.6704420.2554280.88166JG65*25*2.2COMB120.0040270.6757060.2

13、688030.90175JG65*25*2.2COMB120.0020070.6684660.2784450.90184JG65*25*2.2COMB120.0083830.6770240.2635930.90272JG65*25*2.2COMB120.0040310.6757740.2695140.90281JG65*25*2.2COMB120.0020020.6685340.2789370.90290JG65*25*2.2COMB120.008380.6769710.2643170.90256JG65*25*2.2COMB120.0021160.6910950.2725230.91762J

14、G65*25*2.2COMB120.0021190.6910190.2730430.918YG48*1.4COMB120.0035212.97E-170.0486040.004121YG48*1.4COMB120.0035752.97E-170.0486560.00455YG48*1.4COMB120.04669600.0780660.04713YG48*1.4COMB120.04669800.0780480.04743YG48*1.4COMB120.07367800.0030510.07425YG48*1.4COMB120.07367800.0030160.07431YG48*1.4COMB

15、120.07604900.0233950.07637YG48*1.4COMB120.0760500.0232560.07649YG48*1.4COMB120.08206700.0173290.08219YG48*1.4COMB120.08206800.0173630.08250YG48*2COMB120.0811550.4947690.2089420.5873YG48*2COMB120.0811550.4947940.2089930.58738YG48*2COMB120.1254110.7837260.0071870.86420YG48*2COMB120.125410.7837260.0072

16、250.86432YG48*2COMB120.1287690.7975790.0289240.88126YG48*2COMB120.1288010.7975540.0294690.88144YG48*2COMB120.1365350.8731970.0424470.96014YG48*2COMB120.1365350.8732090.0423970.96011YG48*2.4COMB120.0068080.4967660.2404380.53153YG48*2.4COMB120.0068870.4973730.2410340.53223YG48*2.4COMB120.0111570.75015

17、90.0022420.72341YG48*2.4COMB120.0111570.7502670.0026750.72329YG48*2.4COMB120.0112090.7553140.0028490./2835YG48*2.4COMB120.0112080.7553470.0024260.72817YG48*2.4COMB120.0115250.7871810.0479190.76047YG48*2.4COMB120.0115040.7873860.0475070.7604YG48*3.9Q345C0MB130.005990.669810.0299120.64351YG48*3.9Q345C

18、OMB130.0059920.6699170.0298250.64321YG48*3.9Q345COMB130.0082590.9672840.0033210.92739YG48*3.9Q345COMB130.0082590.9672890.0034120.92733YG48*3.9Q345COMB130.0082410.9680110.0013430.92727YG48*3.9Q345COMB130.0082410.9680170.0012510.92715YG48*3.9Q345COMB130.008080.9723490.0072010.93145YG48*3.9Q345COMB130.

19、008080.9723640.0072970.931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。719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：结构计算书1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面枳lx强轴惯性矩ly弱轴惯性矩Wx强轴截面模量Wy弱轴截面模量ix转mmmmm2m4m4m3m3JG65*25*2.2Q2350.0650.025

20、0.00220.00220.0003771.901E074.049E085.849E063.239E060.YG48*1.4Q2350.0480.00140.0002055.568E085.568E082.32E062.32E060.(YG48*2Q2350.0480.0020.0002897.659E087.659E083.191E063.191E060.YG48*2.4Q2350.0480.00240.0003448.961E088.961E083.734E063.734E060.YG48*3.9Q3450.0480.00390.000541.324E071.324E075.516E065

21、.516E060.(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7.2.12) 稳定性校核图7.2.2Mx弯矩图结构计算书6*1'品门、62-2623624«L許«|图7.2.3My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=口x*L=1*3=3ly=口y*L=1*3=3长细比：入x二口lx/ix=133.5入y二口ly/iy=289.3构件属于c类截面x=0.33闭口截面®bx=Oby=1,n=07查钢结构规范附录C根据下面

22、公式：入n=3.0825>0.215,Oy按下面公式计算其中：a1=0.73a2=1.216a3=0.302,将数值代入上式，求得y=0.093杆中间受到均布横向力，Bmx二Bmy二Btx二Bty=1N'Ex=39795.7NN'Ey=8475.6N根据下面两个公式，将上述参数值代入，段M=0.901f<f,满足稳定性=0.808f<f,满足稳定性要求。12、交叉撑构件121(G48*1.4)稳定性计算1) 截面几何特性，详见上表7.2.12) 稳定性校核结构计算书斜交叉撑长3.31m，两端铰接，受轴压力，最大轴压力N=-157.56N计算长度：lx=口x*L

23、=1*3.31=3.31ly=口y*L=1*3.31=3.31长细比：入x二|dlx/ix=201入y=|dly/iy=201构件属于b类截面x=Oy=0.184查钢结构规范附录C根据下面公式：N/(OA)Wf求得N/(A)=0.019fWf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：|x=口x*L=1*1.176=1.176ly二口y*L=1*1.176=1.176长细比：入x二口lx/ix=71.6入y二口ly/iy=71.6构件属于b

24、类截面0x=y=0.742查钢结构规范附录C根据下面公式：N/(OA)Wf求得N/(A)=0.11fWf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7.2.6Mx弯矩图2结构计算书2图7.2.7My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.mMy=33.45N.m计算长度：lx=口x*L=0.7*0.317=0.222ly=口y*L=2*0.317=0.634长细比：入x二|dlx/ix=13.6入y=|dly/iy=38.9构件属于b类截面x=0.986y=0.903闭口截面®bx=Oby=1,n=0.7查钢结构规范附录C弯矩作用平面内两端铰接Bmx=0.65-0.35*112.4/688.9=0.593弯矩作用平面外