混凝土屋面光伏支架及基础计算书.docx
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混凝土屋面光伏支架及基础计算书
屋面光伏项目
支架及基础计算书
1项目概述
1.1项目信息
表1.1-1项目主要信息
1
项目类型
混凝土屋顶固定式光伏电站(979kW)
2
项目地点
湖北武汉
3
组件尺寸
2094mm*1038mm*35mm
4
组件重量
23.5kg
每件
5
组件倾角
10°
6
设计基本风压
0.35Kpa(50年重现期)
GB50009-2012
7
基本雪压
0.5Kpa(50年重现期)
GB50009-2012
8
场地类型
B类
GB50009-2012
1.2设计采用标准
(1)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
(2)《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)
(3)《光伏支架结构设计规范》(NB/T10115-2018)
(4)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
(5)《钢结构设计标准》(GB50017-2017)
2支架及基础布置形式
2.1支架及基础典型布置图
图2.1-1支架及基础典型布置图
2.2支架及基础剖面图
图2.2-1支架及基础剖面图
3主要材料及许用应力值
3.1支架主要材料
表3.1-1支架主要材料信息
序号
名称
尺寸(mm)
材料
1
前立柱基础
∅400*300
C30
2
后立柱基础
∅600*300
C30
3
U型地脚螺栓
M12*U200*110
4
立柱
U51*41*2.5
Q235B
5
斜梁
U51*41*2.5
Q235B
6
檩条
U51*41*2.0
Q235B
7
斜撑
U41*41*2.0
Q235B
8
背拉杆
L30X3.0
Q235B
3.2构件截面尺寸
表3.2-1构件截面尺寸信息
3.3材料属性
表3.3-1材料属性信息
Q235B(≤16mm)
Q355B(≤16mm)
极限抗拉强度
fu=375MPa
fu=470MPa
最小屈服强度
fy=235MPa
fy=345MPa
密度
7850kg/m3
7850kg/m3
杨氏模量
206000MPa
206000MPa
3.4许用应力设计值
表3.4-1许用应力设计值信息
4荷载设计
4.1荷载分类
根据屋顶光伏支架承受的荷载,以下几种荷载将被考虑。
(1)永久荷载(G)
永久荷载包括光伏支架自重
(2)活荷载(L)
作用在光伏支架上的活荷载在此忽略
(3)风荷载(W)
风作用在光伏组件上产生的风荷载
(4)雪荷载(S)
雪作用在光伏支架上的产生的雪荷载
4.2荷载组合
光伏支架结构根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载组合,并取各自最不利的组合进行设计。
荷载组合按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)。
(1)荷载组合及分项系数
基本组合:
1.2D+1.4*WP+0.98*Sp
1.0*D+1.4*Ws
1.2D+0.84*WP+1.4*Sp
标准组合:
D+WP+0.7Sp
D+Ws
D+0.6WP+Sp
注:
D=永久荷载;WP=风压荷载;Ws=风吸荷载;Sp=雪荷载;
(2)D永久荷载
永久荷载包含光伏支架结构自重及光伏组件自重。
D=Dm+Gk
注:
Dm=单块光伏组件自重;Gk=支架自重;
Dm=23.5kg*9.8N/kg=230.3N
Gk=支架自重,由SAP2000有限元模型自动计算
(3)W风荷载
1)风荷载计算参数选择依据
图4.2-1基本风压选择
图4.2-2风压高度变化系数的选择
2)风荷载参数
结构类型:
屋面支架
地面粗糙度类别:
B
基本风压(50年重现期):
W0=0.35Kpa
风压高度变化系数:
µz=1.13
风荷载体型系数:
µs1=1.3,µs2=-1.3
风振系数:
3)风荷载标准值计算
风吸风荷载标准值:
=1.0*(-1.3)*1.13*0.35=-0.514Kpa
风压风荷载标准值:
=1.0*(1.3)*1.13*0.35=0.514Kpa
(4)S雪荷载
1)雪荷载参数
结构类型:
屋面支架
基本雪压(50年重现期):
S0=0.50Kpa
积雪分布系数:
积雪荷载标准值(10°):
Sk=0.50Kpa
5构件计算及校核
5.1构件线荷载计算
构件线荷载(N/mm)
1.永久荷载线荷载计算
2.风吸荷载线密度计算
3.风压荷载线密度计算
4.雪荷载线密度计算
5.2结构设计校核
6混凝土基础尺寸校核
6.1混凝土基础尺寸选择
前立柱基础:
∅400*300
后立柱基础:
∅600*300
6.2混凝土基础尺寸校核
图6.2-1支架基础受力图
(1)以2x6阵列为例,6个前混凝土基础、6个后混凝土基础
(2)各受力值计算
前立柱基础自重G1=6*3.14*0.20*0.20*0.30*2500*9.8=5539N
后立柱基础自重G3=6*3.14*0.30*0.30*0.30*2500*9.8=12463N
支架自重约g1=25kg*9.8kg/N*2*6=2940N
组件自重约g2=23.5kg*9.8kg/N*2*6=2764N
G2=g1+g2=2940+2764=5704N
D=G2/(2*6*2.094*1.038)/1000=0.219Kpa
F1=(-0.514)*2*6*2.094*1.038=13.41kN
WP=0.514Kpa
Ws=-0.514Kpa
Sp=0.5Kpa
标准组合:
D+WP+0.7Sp
D+Ws
D+0.6WP+Sp
(3)抗拔配重计算
1)荷载组合系数
恒载组合系数=1.0
风压组合系数=1.4
2)荷载组合
组合后荷载Nk=1.0*0.219*2*6*2.094*1.038+1.4*(-0.514)*2*6*2.094*1.038
=-13.057kN
3)混凝土基础重量Gk=G1+G3=5539N+12463N=18002N
4)抗拔配重比较
Gk/Nk=18002/13057=1.38满足要求
(4)抗倾覆稳定性计算
1)外部荷载倾覆弯矩M1=F1x0.88=13410*0.88=11800.8N*m
2)支架抗倾覆弯矩M2=G1x0.15+G2x0.739+G3x1.328=21596.97N*m
3)抗倾覆系数K=M2/M1=21596.97/11800.8=1.83满足抗倾覆计算要求。
(5)抗滑移计算
1)组合后荷载Nk=-13.057kN*cos10°=-12858.63N
2)混凝土基础重量Gk=18002N
3)基础底部水平力Hk=13057N*sin10°=2267.32N
4)基础抗滑移系数Kh=(Nk+Gk)*um/Hk
=(18002-12858.63)*0.5/2267.32=1.13满足要求
7光伏支架增加屋面荷载计算
7.1计算模型的选择
以2x6阵列为例,6个前混凝土基础、6个后混凝土基础
7.2各荷载计算
(1)支架自重:
g1=25kg*9.8kg/N*2*6=2940N
(2)组件自重:
g2=23.5kg*9.8kg/N*2*6=2764N
(3)混凝土基础自重:
前立柱基础自重G1=6*3.14*0.20*0.20*0.30*2500*9.8=5539N
后立柱基础自重G3=6*3.14*0.30*0.30*0.30*2500*9.8=12463N
(4)光伏电站每平米增加荷载计算
1)组件前后排间距为0.8m
2)F=(g1+g2+G1+G3)/(6*2*2.094*(1.038+0.8))*cos10°/1000
=0.505kN/㎡≤0.7kN/㎡
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- 混凝土 屋面 支架 基础 计算
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