分布式光伏电站支架结构及荷载计算书

1、分布式光伏电站支架结构及荷载计算书2019年12月 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 一、工程概况3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 二、工程设计依据3 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 2.1、光伏结构设计参数3 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 2.2、光伏系统结构设计依据3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2.

2、3、光伏系统结构设计引用规范3 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 三、荷载相关计算4 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 3.1、场地类别划分4 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 3.2、风荷载核算4 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 3.3、永久荷载计算5 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 3.4、雪荷载计算5 HYPERLINK l bookma

3、rk63 o Current Document 四、 结构计算64.1、钢架计算74.1.1、基本信息7 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 4.2、有限元分析94.2.1、檩条校核（使用有限元分析软件为：sap2000v15）94.2.2、槽钢梁（使用有限元分析软件为：sap2000v15）11 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 4.3、槽钢两端拔力和剪力分析12 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 4.4、光伏电站自重以及屋顶承载能力分析：13一

4、、工程概况工程名称：延庆分布式光伏项目 光伏系统设计计算高度10m。二、工程设计依据2.1、光伏结构设计参数工程所在地延庆设计施工年限25年结构安全等级三级基本风 压25年0.38kN/平米基本雪 压25年0.33kN/平米2.2、光伏系统结构设计依据a）光伏系统工程招标文件。b）设计院提供的施工图文件。c）其他有关本次招标工作的说明文件及相关规范等。2.3、光伏系统结构设计引用规范建筑结构荷载规范GB 50009-2012钢结构设计规范GB 50017-2017建筑地基基础设计规范GB 50007-2011光伏发电站设计规范GB 50797-2012冷弯薄壁型钢结构设计规范GB50018-2

5、002光伏支架结构设计规程NB/T10115-2018三、荷载相关计算3.1、场地类别划分根据地而粗糙度场地可划分为以下类别：A类：近海面，海岛，海岸，湖岸及沙漠区域；B类：指田野，乡村，丛林，丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;C类：指有密集建筑群的城市市区.D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区， 本工程属千B类。3.2、风荷载核算根据省份和城市(Province and City): 北京市基本风压(Basic wind pressure):根据光伏电站设计规范GB50797-2012中6.8.7条规定：6.8.7支架的荷载和荷载效应计算应符合下列规定1风荷载，雪荷载和温度荷栽应按现

6、行国家标准建筑结 构荷栽规范GB 50009中跖年一遇的荷载数值取值地面和 楼顶支架风荷载的体型系数取L 3,建筑物立面安装的支架风 荷载的确定应符合现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009 的要求；风荷载、雪荷载应按照现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009中25年 一遇的荷载数值取值。25年一遇风荷载取值为：Wo = 0.38KPa离地高度 (Height to ground): Hmax = 10m地面粗糙度类别(Ground type): B正风压：P乙(高度z处的风振系数)：结构高宽比小于1.5,所以本工程高度z处的风振 系数为1; (GB50009-2012，8.4.1) u

7、z =1.0 (GB50009-2012，表 8.2.1) 结构体形类别(Shape type):斜坡面(Slope),正风压风荷载体形系数R s可按照GB50797取值为：1.3；负风压风荷载体型系数取值由于本项目光伏支架附着于屋面，体形系数可按照光伏支架结构设计规程(NB/T10115-2018 )中的条款4. L3光伏电站的光伏支架结构风荷载整体体型系数和局部体 型系数宜按表4. L3-1.表4. 1.3-2的规定选用*屋面坡度接近20度，因此体形系数us2取值为：-1.0Wk = BgzXuzXusXWo=1X1X1.3X0.38=0.494kPa负风压为 Wk1= 1X 1X(-1)

8、X0.38=0.38kPakPa3.3、永久荷载计算太阳能电池板自重每块电池板自重：q1 = 0.19kN /块每块电池板而积：Q1=1.65*0. 99=1. 63皿每平米均布荷载(含连接件)：Q1 = 0. 117kN/配重块自重：Q3=1*0.34*0.06*2500=51kg单片瓦自重：2.5kg(经现场测量数据)压在槽钢上瓦片按照槽钢10m长度折算瓦片数量为30片30 片瓦片自重 Q4=2.5*30*9.8=0.735kN3.4、雪荷载计算根据建筑结构荷载规范GB 50009-2012公式(6.1.1),25年一遇荷载取值为：Wo = 0.38KPa雪荷载标准值：Sk=u S。= 0

9、.33*1=0.33Kpa-雪荷载标准值(kN/m2)；屋面积雪分布系数；本项目倾角21度，按照规范取值1S基本雪压(kN/m2),40 5荷载组合值恒载(DL)+风荷载(WL) +雪荷载(SL)荷载组合：标准值：Sk = DL+Wk+SL设计值：= 1.2XDL+1.4X0.6Wk+1.4XSL= 1.2XDL+1.4XWk+1.40X0.7XSL四、结构计算本项目将采用同一系统，选取受力最不利的形式电池规格1650 x992x35mm，单个标准阵列组件数量=20 x3=60块 坡屋顶倾角21度。参考图纸:4.1、钢架计算4.1.1、基本信息、檩条：C41x41x2.0mm迭择截面型号（应优

10、先迭择列表内规格）； ,41 * ,41 * 10 * To-C120：t：50*20*3. 0 aC140*50*20*2.0 C140*50*20*2.5 Cl如柿。*2D*巳0 C160*60*20*2.2C160*60*20*2.5 w截面特性截面尺寸：h: 41 h: 41 c： 10 t: 2lx：7. 77cm4版：3. 79cm3ix :1.63cm1!一蝴1 j-tui顷6.08cm4Viyiii：遂:3.4Scm3ViyirGn：2.58cm3iy；1.5M;1. 74截面面相；2. 7单位重1；2. 11k/m:14#a槽丽截面特性h： 140 mm t ：3.5rimb

11、;58rrifTi R； 9.5 rimd：6mm-H轴1芯：564cm4Wk；60.5cm35. 52cm47.5cm3顷53. 2cm4Wy：13emoiy：1. 7cm面：lyl：107cm4zO：1. 71cm截面面积：18. Ecm2单位重重：14. 54.2、有限元分析单根檩条正风压：Windl = 0.494x1.65/2=0.41kN/m,单根檩条负风压：Wind2 = -0.38x1.65/2=-0.32kN/m, 单根檩条受组件自重荷载：Dead=0.117x1.65/2=0.1 kN /m 单根领条受组件雪荷载：Snow=0.33x1.65/2=0.27 kN /m 单根

12、槽钢受瓦片均布荷载D1=0.735/10=0.0735kN/m正风压条件下：标准值：Sk1=DL+ Wk+ SL=0.1+0.41+0.27=0.78kN/m设计值：S1 = 1.2XDL+1.4X0.6Wk+1.4XSL=1.2x0.1+1.4x0.6x0.41+1.4x0.27=0.84kN/mS2 = 1.2XDL+1.4XWk+1.40X0.7XSL= 1.2x0.1+1.4x0.41+1.4x0.7x0.27=0.96kN/m反向风吸条件下：标准值：Sk2=DL+Wind2=-0.22kN/m4.2.1、檩条校核（使用有限元分析软件为：sap2000v15）1）.标准值作用下的变形：

13、X节忌位枯x节点对象625节点单元 G25123Trans0.016340.39075-522.396Rotn-0.019940.004041.0G7E-04；5节扁骚X节占源豪78E节点单元 786123T rans0.01 2GS0.39107-526.900Rotn-0.01 990-0.00161-5.207E-05；：节忌最X节点对蒙634节点单元 C34123Trans0.009020.3892E-520.599Rotn-0.Q1 97E-0.003711.025E-04Dmax =526.8-(522.396+520.599)/2=5.3mmV D =2000/250 = 8mm

14、结论：檩条在荷载标准值作用下的挠度符合设计要求2).设计值作用下的强度校核：垂直檩条平面。s= Ms/(yXWx-x)=513.86/(1.05X3480)二140.63Mpa平行檩条平面弯矩很小可忽略不计。max=。s=140.63MpaVfa = 215 Mpa结论：檩条在荷载设计值作用下的强度符合设计要求4.2.2、槽钢梁（使用有限元分析软件为：sap2000v15）根据实际情况槽钢梁紧贴于屋面，因此正向荷载对其作用可不做校核， 仅需考虑负风压对槽钢变形的影响Dmax =24.34MMVD =10000/250 =40mm结论：槽钢在荷载标准值作用下的挠度符合设计要求2）.负风压设计值作

15、用下的强度校核：。s= Ms/(yXWx-x)=2348.02/(1.05X13000)二172.02Mpa平行槽钢平面弯矩很小可忽略不计。max=。s=172.02MpaVfa = 215 Mpa 结论：槽钢在荷载标准值作用下的强度符合设计要求4.3、槽钢两端拔力和剪力分析端部剪力Vmax=3.53kN,拔力 Fmax=0.848kN根据下表，4颗M12膨胀螺栓所提供的抗拉设计值和抗剪设计值足以满足抗拉额 抗拔的要求。-L-a_乱G桂的扰拉力设计fit及掠的力设计值见表12.73cMb竺竺竺土中的藤摘麻栓的技德力tfttHl相！ftH力疆甘值衰u,7.3仲就而械!r力没什曲(imm* )政(wYtd卜-伽3 31Ym -帕刖*5.的旧42.27J74 强G4.fim % M. fah. *11 MHI n 7.564.4、光伏电站自重以及屋顶承载能力分析：光伏电站所增加的自重组成以南坡屋顶为例槽钢：G1=14.5*10*25*9.8/1000=35.525kN混凝土压块：G2=51*50*9.8/1000=24.99kN太阳能电池板自重:Q1=0.117kN/m支架重量：G3=1619*9.8/1000=15.866kN南坡屋顶铺设光伏电站所占屋顶面积为：S=1.65*0.992*260=425.57皿 因此光伏电站增加荷载为：G 总=(G1+G2+G3)/