屋顶光伏电站支架强度及屋面载荷计算

6/6屋顶光伏电站支架强度及屋面载荷计算1工程概况ﻫ项目名称：江苏省＊*＊＊＊中心小学４9KW光伏屋顶ﻫ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ﻫ建设单位：*＊＊＊*＊有限公司ﻫ结构形式：屋面钢结构光伏支架

支架高度:0.3ｍﻫ2参考规范ﻫ《建筑结构可靠度设计统一标准》GB5006８-200１ﻫ《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—20０3ﻫ《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50０18-２0０2ﻫ《不锈钢冷轧钢板和钢带》GＢ/T32８0—20０7ﻫ3设计条件:ﻫ太阳能板规格：１6５0mm＊９90mm＊50ｍｍﻫ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TRC０006－1997ﻫ设计产品年限:20年ﻫ４型材强度计算ﻫ4.1屋顶荷载的确定ﻫ(１)设计取值：ﻫ①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.ﻫ②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:ﻫC型钢重量:1.８ｋｇ/mﻫ截面面支架尺寸(mｍ）4１＊41＊2

安装角度25°ﻫ材料镀锌ﻫ截面面积（Ａ)２77

形心主轴到腹板边缘的距离1。4５１６Ｅ＋01ﻫ形心主轴到翼缘尖的距离2。6484E+0１ﻫ惯性矩Ix８.3731E＋0４

惯性矩Iy4。5694E+04

回转半径ｉx1.7386Ｅ+01ﻫ回转半径ｉｙ1。2８44E+0１

截面抵抗矩Wx4.0844E+０3ﻫ截面抵抗矩Ｗx4。0８44E+０3

截面抵抗矩Wｙ3．14７8E+03ﻫ截面抵抗矩Ｗyｙ1．7254E+03

4.3假定荷重:

①固定荷重Gﻫ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；ﻫ②风压荷重Ｗﻫ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)ﻫ按《建筑结构荷载规范》表7。5．1ξ为1．６

所以βｇｚ=１．6ﻫ根据《建筑结构荷载规范》表Ｆ７．3。1，体型系数μs为1。475，ﻫ所以,Wｋ=１。6*0.8３＊０.84*0．57=0.636KＮ/m2ﻫ③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=0.2ﻫS0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;ﻫGeq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Pﻫ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+SﻫP=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ﻫＣ形轨道验算：ﻫ

ﻫﻫ

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）ﻫL=2．０7３mﻫ

应力

由于所使用材料为:允许应力为2３５０0N/cm2/1。5＝15６６6N/cm２ﻫ（8６61.７6/1５666)＜１所以安全ﻫ弯曲δ1

(由4根横梁支撑)

E=6.９×105N／cm2

ＩM=12cm4

ﻫ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

ﻫﻫ5。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/m2ﻫｑ=0.20KN/m2

5．1．2．风荷载：ﻫ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）ﻫ离地面高度20米位置D类地区：

ﻫ风振系数

体型系数：

风荷载标准值计算:

ﻫ

ﻫﻫ5．１.3．雪荷载:

雪荷载标准值

扬中市地区基本雪压(n＝5０)：

体型系数：

ﻫ＝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㎡ﻫ负荷载:3０．1㎡ｘ0．34４6KN/㎡=1０。３7ＫＮﻫ基础总配重:1。22KＮx1０个＝12。2KN

ﻫ平均载荷：12．2ＫN／３0．1㎡＝0。405KN/㎡ﻫ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。ﻫ6屋面承重计算

(１）荷重ﻫ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ﻫ总荷重：4００+13６+1２50ｋｇ＝１786ｋg

组件安装面积：１0。1２5×2。973≈３0。1㎡

单位面积受