固定式光伏支架计算书

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

2、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UQ2357.85E4235E6215E6390E62.1E110.3Q3457.85

3、E4345E6310E6470E62.1E110.35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=W组件/ （4*22.16 ）

4、 =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：Sk=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* p z* 3 0 =1*1.3*1*0

5、.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。3 0 （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 恒载-1.4风载(6) 1恒载+1.4

6、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池板，为负表

7、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算的应力比都小于1

8、，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。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 号截面何载组合轴力分量主弯矩分量次弯矩分量应力比/PRatio/MMajRatio/MMi nRatio/TotalRatio74JG65*25*2.2COMB123.58E-060.1228030.0309350.14682JG65*25*2.2COMB123.08E-060.1228250.0313050.14665JG65*25*2.2COMB126

9、E-050.1164860.0552650.16373JG65*25*2.2COMB126.02E-050.1165090.0552650.16363JG65*25*2.2COMB126.02E-050.1484920.065290.20364JG65*25*2.2COMB126E-050.1485070.0653170.20391JG65*25*2.2COMB123.08E-060.1421750.0954590.22683JG65*25*2.2COMB123.58E-060.142190.0958690.22669JG65*25*2.2COMB120.0030140.5736540.251

10、120.78678JG65*25*2.2COMB120.0017330.5753660.251120.78768JG65*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

11、*25*2.2COMB120.0061320.6078710.2507640.82286JG65*25*2.2COMB120.0062340.6090680.2509420.82388JG65*25*2.2COMB120.0062290.6090450.251380.82358JG65*25*2.2COMB120.0019870.6156870.2566860.83160JG65*25*2.2COMB120.0019770.6156490.2569460.83180JG65*25*2.2COMB120.0016390.6362790.247140.84176JG65*25*2.2COMB120

12、.0016490.6362940.2478240.84171JG65*25*2.2COMB120.003170.6451020.2509970.85467JG65*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*2.2COMB120.0018850.670442

13、0.2554280.88166JG65*25*2.2COMB120.0040270.6757060.2688030.90175JG65*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*2.2COMB120.008380.6769710.2643170.902

14、56JG65*25*2.2COMB120.0021160.6910950.2725230.91762JG65*25*2.2COMB120.0021190.6910190.2730430.918120YG48*1.4COMB120.0035212.97E-170.0486040.004121YG48*1.4COMB120.0035752.97E-170.0486560.00455YG48*1.4COMB120.04669600.0780660.04713YG48*1.4COMB120.04669800.0780480.04743YG48*1.4COMB120.07367800.0030510.0

15、7425YG48*1.4COMB120.07367800.0030160.07431YG48*1.4COMB120.07604900.0233950.07637YG48*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.

16、7837260.0071870.86420YG48*2COMB120.125410.7837260.0072250.86432YG48*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*2.4COMB120.0068

17、870.4973730.2410340.53223YG48*2.4COMB120.0111570.7501590.0022420.72341YG48*2.4COMB120.0111570.7502670.0026750.72329YG48*2.4COMB120.0112090.7553140.0028490.72835YG48*2.4COMB120.0112080.7553470.0024260.72817YG48*2.4COMB120.0115250.7871810.0479190.76047YG48*2.4COMB120.0115040.7873860.0475070.7604YG48*3

18、.9Q345COMB130.005990.669810.0299120.64351YG48*3.9Q345COMB130.0059920.6699170.0298250.64321YG48*3.9Q345COMB130.0082590.9672840.0033210.92739YG48*3.9Q345COMB130.0082590.9672890.0034120.92733YG48*3.9Q345COMB130.0082410.9680110.0013430.92727YG48*3.9Q345COMB130.0082410.9680170.0012510.92715YG48*3.9Q345CO

19、MB130.008080.9723490.0072010.93145YG48*3.9Q345COMB130.008080.9723640.0072970.9317.2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。19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 :8结构计算书表721 构件截面特性构件截面名称材质H高度/D直径B宽度tf翼缘厚度tw腹板

20、厚度A面积lx强轴惯性矩Iy弱轴惯 性矩Wx强轴截面模量Wy弱轴截 面模量ix强轴回转半径iy弱轴回 转半径塑性截面系数?塑性截面系数?ymmmmm2m4m4m3m3mm-JG65*25*2.2Q2350.0650.0250.00220.00220.0003771.901E-074.049E-085.849E-063.239E-060.0224660.0103681.051.05YG48*1.4Q2350.048-0.00140.0002055.568E-085.568E-082.32E-062.32E-060.0164830.0164831.151.15YG48*2Q2350.048-0.0

21、020.0002897.659E-087.659E-083.191E-063.191E-060.0162790.0162791.151.15YG48*2.4Q2350.048-0.00240.0003448.961E-088.961E-083.734E-063.734E-060.0161440.0161441.151.15YG48*3.9Q3450.048-0.00390.000541.324E-071.324E-075.516E-065.516E-060.0156530.0156531.151.151、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)

22、稳定性校核1结构计算书109 66 L图7.2.3 My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=卩 x*L=1*3=3 ly=卩 y*L=1*3=3长细比：Zx= jx/ix=133.5y= dy/iy=289.3构件属于c类截面 x=0.33 闭口截面bx=by=1, n =0.7查钢结构规范附录C根据下面公式：儿严-丄/疋£0. 215n爪=3.0825>0.215，y按下面公式计算厂22 'f卜牛打+入门i /(七+旳為4壮一 4圧其中：a1=0.73 必=1.216 03=0.302

23、，将数值代入上式，求得y=0.093杆中间受到均布横向力，B mx= 3 my= 3 tx= 3 ty=1A;),N；.:>=n£E：A/(L IA;)；N '=39795.7NN '=8475.6N根据下面两个公式，将上述参数值代入，=0.901f<f，满足稳定性要求。=0.808f<f，满足稳定性要求。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) 稳定性校核图7.2.4 轴力图1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=卩 x*L=1*3.31

24、=3.31 ly=卩 y*L=1*3.31=3.31长细比：Zx= jx/ix=201y= 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*L=1*1.176=1.176长细比：Zx= jx/ix=71.6y= My/iy=7

25、1.6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1结构计算书北立柱长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727）。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=卩 x*L=0.7*0.317=0.222 ly=卩 y*L=2*0.317=0.634长细比：Zx= jx/ix=13.6y= My/iy=38.9构件属于 b类截面 x=0.986y=0.90