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文档简介
屋顶光伏电站支架强度及屋面载荷计算1工程概况
项目名称:江苏省*****中心小学49KW光伏屋顶
工程地址:江苏省***
设计单位:上海能恩太阳能应用技术有限公司
建设单位:******有限公司
结构形式:屋面钢结构光伏支架
支架高度:0.3m
2参考规范
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068—2001
《建筑结构荷载规范》GB50009—2001(2006年版)
《建筑抗震设计规范》GB50011—2010
《钢结构设计规范》GB50017—2003
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018—2002
《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280—2007
3设计条件:
太阳能板规格:1650mm*990mm*50mm
混凝土屋顶太阳能板安装数量:200块
最大风速:27.5m/s平坦开阔地域
太阳能板重量:20kg
安装条件:屋顶
计算标准:日本TRC0006-1997
设计产品年限:20年
4型材强度计算
4.1屋顶荷载的确定
(1)设计取值:
①假设为一般地方中最大的荷重,采用固定荷重G和暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重。
②根据气象资料,扬中最大风速为27.5m/s,本计算最大风速设定为:30m/s。
③对于混凝土屋面,采用最佳倾角安装的系统,需要考虑足够的配重,确保组件方阵的稳定可靠。
④屋面高度20m。
4.2结构材料:
C型钢重量:1.8kg/m
截面面支架尺寸(mm)41*41*2
安装角度25°
材料镀锌
截面面积(A)277
形心主轴到腹板边缘的距离1.4516E+01
形心主轴到翼缘尖的距离2.6484E+01
惯性矩Ix8.3731E+04
惯性矩Iy4.5694E+04
回转半径ix1.7386E+01
回转半径iy1.2844E+01
截面抵抗矩Wx4.0844E+03
截面抵抗矩Wx4.0844E+03
截面抵抗矩Wy3.1478E+03
截面抵抗矩Wyy1.7254E+03
4.3假定荷重:
①固定荷重G
太阳能板质量:G1=20kg×20=400kg→3920N;
所以C形轨道承载的固定荷载重量G=3920N;
②风压荷重W
根据《建筑结构荷载规范》中对风载荷的规定如下(按承重结构设计):
Wk=βgzμsμzW0
Wk:风荷载标准值(KN/m2);
βgz:高度Z处的风振系数;
μs:风荷载体型系数;
μz:风压高度变化系数(0.84);
W0:基本风压(KN/m2)
按《建筑结构荷载规范》表7.5.1ξ为1.6
所以βgz=1.6
根据《建筑结构荷载规范》表F7.3.1,体型系数μs为1.475,
所以,Wk=1.6*0.83*0.84*0.57=0.636KN/m2
③雪压荷重
根据《建筑结构荷载规范》中规定:
Sk=μr*S0;
Sk:雪荷载标准值(KN/m2);
Μr:屋面积雪分布系数;
S0:基本雪压(KN/m2)
根据《建筑结构荷载规范》表6.2.1Μr=0.2
S0为0.35KN/m2
所以Sk=0.2*0.35=0.07KN/m2
④地震荷载
根据《建筑抗震设计规范》,采用底部剪力法时,按下列公式确定:
FEk=1*Geq
FEk为结构总水平地震作用标准值;
1为水平地震影响系数值,可取水平地震影响系数最大值max;
Geq为结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值。
由于扬中市没有处于我国的地震带,所以根据《建筑抗震设计规范》表5.1.2-2查得1为0,
所以FEk为0
⑤荷载基本组合P
根据《建筑结构荷载规范》第3.2节荷载组合,计算如下:
风压主导时:P=G+W+S
P=3920+636*1.64*0.99*20+70*1.64*0.99*20=26.845KN
C形轨道结构强度计算
C形轨道验算:
顺风时,B-C点产生的力矩M1,由下式表示:
q=(26845/4/10.2=657.97N/m(系统由4排轨道支撑,每排轨道长10.2m)
L=2.073m
应力
由于所使用材料为:允许应力为23500N/cm2/1.5=15666N/cm2
(8661.76/15666)<1所以安全
弯曲δ1
(由4根横梁支撑)
E=6.9×105N/cm2
IM=12cm4
跨距207.3cm,最大位移量207.3/100=2.073cm,所以安全;
5屋面配重设计
混凝土屋面太阳能方阵采用主次梁布置,电池板以25°倾角布置;次梁及柱采用表面热镀锌钢型材。本计算书依据2x10(电池板)阵列进行计算,计算简图见图1
5.1荷载标准值计算
5.1.1.恒荷载:
太阳能板:q=0.2/(1.64x0.99)=0.12KN/m2
钢结构自重:q=0.08KN/m2
q=0.20KN/m2
5.1.2.风荷载:
风荷载标准值
扬中市地区基本风压(n=50):(建筑结构荷载规范附录D.4)
离地面高度20米位置D类地区:
风振系数
体型系数:
风荷载标准值计算:
5.1.3.雪荷载:
雪荷载标准值
扬中市地区基本雪压(n=50):
体型系数:
=0.35x1=0.35
5.2荷载组合
最不利负载组合为:1.0恒+1.4风(—)
=1.0x0.20-1.4x0.389=-0.3446KN/m2
5.3基础校核
电池板投影面积:10.125mx2.973m=30.1㎡
负荷载:30.1㎡x0.3446KN/㎡=10.37KN
基础总配重:1.22KNx10个=12.2KN
平均载荷:12.2KN/30.1㎡=0.405KN/㎡
本项目需配置10个1.22KN的基础,基础总配置达到12.2KN,大于负载荷10.37KN,达到系统要求。
6屋面承重计算
(1)荷重
太阳能板质量:G1=20kg×20=400kg
支架总荷重:G=136kg
水泥墩荷重:G2=125kg×10=1250kg
(2)屋顶单位面积受力
总荷重:400+136+1250kg=1786kg
组件安装面积:10.125×2.973≈
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