1114固定式光伏支架计算书牡丹江市文档格式.docx
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3设计依据
1)建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)
2)建筑结构荷载规范(GB50009-2012)
3)建筑抗震设计规范(GB50011-2010
4)钢结构设计规范(GB50017-2003)
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/m3
fy屈服强度
N/m2
f设计强度
抗拉强度
弹性模量E1
泊松比U
Q235
7.85E4
235E6
215E6
390E6
2.1E11
0.3
Q345
345E6
310E6
470E6
5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):
0.15kN/㎡(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)=123.8N/m
3)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=μrs0=0.7*0.639=0.4473kN/m2
注:
a)电池板安装角度为35度,μr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雪=447.3*22.16*2.708=26842N
q雪=W雪/(4*22.16)=302.8N/m
4)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:
ωk=βz*μs*μz*ω0=1*1.3*1*0.43=0.559kN/m2
其中:
、地面粗糙度为B类,安装高度小于10米,μz取1。
βz取1。
ω0(等于0.43kN/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
q风=W风/(4*22.16)=461.2N/m
5.2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6.3.3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,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
荷载组合
轴力分量
主弯矩分量
次弯矩分量
应力比
/PRatio
/MMajRatio
/MMinRatio
/TotalRatio
74
JG65*25*2.2
COMB12
3.58E-06
0.122803
0.030935
0.146
82
3.08E-06
0.122825
0.031305
65
6E-05
0.116486
0.055265
0.163
73
6.02E-05
0.116509
63
0.148492
0.06529
0.203
64
0.148507
0.065317
91
0.142175
0.095459
0.226
83
0.14219
0.095869
69
0.003014
0.573654
0.25112
0.786
78
0.001733
0.575366
0.787
68
0.003199
0.578948
0.248822
0.789
70
0.003194
0.578994
0.249547
0.790
77
0.001851
0.578676
0.251858
0.791
79
0.001853
0.578721
0.252447
59
0.000422
0.608235
0.250231
0.816
87
0.006132
0.607871
0.250764
0.822
86
0.006234
0.609068
0.250942
0.823
88
0.006229
0.609045
0.25138
58
0.001987
0.615687
0.256686
0.831
60
0.001977
0.615649
0.256946
80
0.001639
0.636279
0.24714
0.841
76
0.001649
0.636294
0.247824
71
0.00317
0.645102
0.250997
0.854
67
0.003161
0.25153
0.855
89
0.006278
0.644844
0.263182
0.869
85
0.006273
0.644867
0.26321
61
0.001873
0.670458
0.255223
0.881
57
0.001885
0.670442
0.255428
66
0.004027
0.675706
0.268803
0.901
75
0.002007
0.668466
0.278445
84
0.008383
0.677024
0.263593
0.902
72
0.004031
0.675774
0.269514
81
0.002002
0.668534
0.278937
90
0.00838
0.676971
0.264317
56
0.002116
0.691095
0.272523
0.917
62
0.002119
0.691019
0.273043
0.918
120
YG48*1.4
0.003521
2.97E-17
0.048604
0.004
121
0.003575
0.048656
55
0.046696
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