1114固定式光伏支架计算书Word格式文档下载.docx
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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/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)=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=少So=O.7*O.639=O.4473kN/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
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:
2
3k=尸ps*pz*30=1*1.3*1*0.43=0.559kN/m
其中:
①、地面粗糙度为B类,安装高度小于10米,pz取1。
偿取1。
②30(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
⑴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
⑵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
⑶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,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
/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
0.078066
0.047
13
0.046698
0.078048
43
0.073678
0.003051
0.074
25
0.003016
31
0.076049
0.023395
0.076
37
0.07605
0.023256
49
0.082067
0.017329
0.082
19
0.082068
0.017363
50
YG48*2
0.081155
0.494769
0.208942
0.587
3
0.494794
0.208993
38
0.125411
0.783726
0.007187
0.864
20
0.12541
0.007225
32
0.128769
0.797579
0.028924
26
0.128801
0.797554
0.029469
44
0.136535
0.873197
0.042447
0.960
14
0.873209
0.042397
11
YG48*2.4
0.006808
0.496766
0.240438
0.531
53
0.006887
0.497373
0.241034
0.532
23
0.011157
0.750159
0.002242
0.723
41
0.750267
0.002675
29
0.011209
0.755314
0.002849
0.728
35
0.011208
0.755347
0.002426
17
0.011525
0.787181
0.047919
0.760
47
0.011504
0.787386
0.047507
4
YG48*3.9Q345
COMB13
0.00599
0.66981
0.029912
0.643
51
0.005992
0.669917
0.029825
21
0.008259
0.967284
0.003321
0.927
39
0.967289
0.003412
33
0.008241
0.968011
0.001343
27
0.968017
0.001251
15
0.00808
0.972349
0.007201
0.931
45
0.972364
0.007297
7.2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。
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:
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
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
塑性截面
系数?
y
m
m2
m4
m3
-
0.065
0.025
0.0022
0.000377
1.901E-07
4.049E-08
5.849E-06
3.239E-06
0.022466
0.010368
1.05
0.048
0.0014
0.000205
5.568E-08
2.32E-06
0.016483
1.15
0.002
0.000289
7.659E-08
3.191E-06
0.016279
0.0024
0.000344
8.961E-08
3.734E-06
0.016144
YG48*3.9
0.0039
0.00054
1.324E-07
5.516E-06
0.015653
1、构件62(JG65*25*2.2)稳定性计算
1)截面几何特性,详见上表7.2.1
2)稳定性校核
图723My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=3ly=卩y*L=1*3=3
长细比:
Zx=jx/ix=133.5^y=dy/iy=289.3
构件属于c类截面①x=0.33闭口截面①bx=①by=1,n=0.7查钢结构规范附录C
根据下面公式:
儿严-&
力7疋£
0⑵5
JT
巾=3.0825>
0.215,①y按下面公式计算
护=忝!
[‘畋卜出石十#)_七十口;
几斗处)'
「4心]
a1=0.73必=1.21603=0.302,将数值代入上式,求得①y=0.093
杆中间受到均布横向力,3mx=3my=3tx=3ty=1
—k;
EA/(LUx)*N^p=tc'
EA/(LUy):
N'
=39795.7NN'
=8475.6N
根据下面两个公式,将上述参数值代入,
2、交叉撑构件121(YG48*1.4)稳定性计算
斜交叉撑长3.31m,两端铰接,受轴压力,最大轴压力N=-157.56N
lx=卩x*L=1*3.31=3.31ly=卩y*L=1*3.31=3.31
Zx=jx/ix=201^y=My/iy=201
构件属于b类截面①x=①y=0.184查钢结构规范附录C
N/(①A)<
f求得N/(①A)=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
2)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
lx=卩x*L=1*1.176=1.176ly=卩y*L=1*1.176=1.176
Zx=jx/ix=71.6^y=My/iy=71.6
构件属于b类截面①x=①y=0.742查钢结构规范附录C
f求得N/(①A)=0.11f<
4、北立柱构件14(YG48*2)稳定性计算
图726Mx弯矩图
图727My弯矩图
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
7.2.7)。
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
lx=卩x*L=0.7*0.317=0.222ly=卩y*L=2*0.317=0.634
Zx=jx/ix=13.6^y=My/iy=38.9
构件属于b类截面①x=0.986①y=0.903
闭口截面①bx=①by=1,n=0.7查钢结构规范附录C
弯矩作用平面内两端铰接3mx==0.65-0.35*112.4/688.9=0.593弯矩作用平面外悬臂敬=1
3my=3ty=1
根据下面两个公式,将上述参数值代入
=0.897f<
f,满足稳定性要求。
5、斜梁构件17(YG48*2.4)稳定性计算
1)截面几何特性,详见上表7.2.1
图7.2.9My弯矩图
斜梁长2.54m,中间三个支撑,最大弯矩在17-1段(长0.255),考虑该段稳定性。
最大弯矩Mx=726.7N.mMy=-44.24N.m
lx=卩x*L=2*0.255=0.51ly=卩y*L=2*0.255=0.51
Zx=jx/ix=31.6^y=My/iy=31.6
构件属于b类截面①x=0.93①y=0.93
3mx=^my=3tx=仕y=1
Njuic'
EA/d.Ux)tN;
?
=7r:
EA/(L1A;
):
=0.694f<
=0.839f<
f,满足稳定性要求。
6、南立柱构件45(YG48*3.9)稳定性计算
图7.2.10Mx弯矩图
My=-17.18N.m
l
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