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1、固定式光伏组件支架构 计 算 书2015年11月nK善最怏JW Z置胃IIi_n寸 寸 寸mCNIKI9瓣恒温廉似Xl.xl.Ln1工程概述支架共8棉，间距为3m ,两端带悬挑0.58mm ,总长22.16m ,电池板组水平宽度2.708米、斜面长度3.3米，荷载按25年重现期计算，结构重要性系数0.95，项目地点在黑龙江省牡丹江 市,结构计算的三维示意如下图1所示。图1.1总体结构模型2分析方法与软件采用SAP2000 V15钢结构分析软件进行结构计算分析。3设计依据1) 建筑结构可靠度设计统一标准(GB 50068-2001 )2) 建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)3) 建筑
2、抗震设计规范(GB 50011-20104) 钢结构设计规范(GB 50017-2003 )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/m3fy屈服强度N/m2f设计强度 N/m2抗拉强度N/m2弹性模量E1N/m2泊松比UQ2357.85E4235E6215E6390E62.1E110.3Q3457.85E4345E6310E6470E62.1E110.35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
3、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）:0.15 kN/M （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组件二W组件/（ 4*22.16）=123.8 N/m3）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=*S0=o.7*O.639=O.4473 kN/m2注：a）电池板安装角度为35度，*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
4、(GB50009-2012 )求得)雪压总重：W雪二447.3*22.16*2.708=26842N檩条线荷载：q 雪二 W 雪/( 4*22.16 ) =302.8 N/m4) 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：吐邛如*4*3。=1*1.3*1*0.43=0.559 kN/m2其中：、地面粗糙度为B类，安装高度小于10米，Uz取1 &取130 (等于0.43 kN/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
5、檩条线荷载：q 风二W 风/( 4*22.16 ) =461.2 N/m5.2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
6、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、坐标系及约束关系北立柱上端图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
7、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风何载（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-.OOOOS .00365Ri = -.0(XJi 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/MMajRati
8、o/MMinRatio/TotalRatio82JG65*25*2.2 COMB12 3.08E-060.1228250.0313050.14665JG65*25*2.2 COMB12 6E-050.1164860.0552650.16373JG65*25*2.2 COMB12 6.02E-050.1165090.0552650.16363JG65*25*2.2 COMB12 6.02E-050.1484920.065290.20364JG65*25*2.2 COMB12 6E-050.1485070.0653170.20391JG65*25*2.2 COMB12 3.08E-060.1421
9、750.0954590.22683JG65*25*2.2 COMB12 3.58E-060.142190.0958690.22669JG65*25*2.2 COMB12 0.0030140.5736540.251120.78678JG65*25*2.2 COMB12 0.0017330.5753660.251120.78768JG65*25*2.2 COMB12 0.0031990.5789480.2488220.78970JG65*25*2.2 COMB12 0.0031940.5789940.2495470.79077JG65*25*2.2COMB120.0018510.5786760.2
10、518580.79179JG65*25*2.2COMB120.0018530.5787210.2524470.79159JG65*25*2.2COMB120.0004220.6082350.2502310.81687JG65*25*2.2COMB120.0061320.6078710.2507640.82286JG65*25*2.2COMB120.0062340.6090680.2509420.82388JG65*25*2.2COMB120.0062290.6090450.251380.82358JG65*25*2.2COMB120.0019870.6156870.2566860.83160J
11、G65*25*2.2COMB120.0019770.6156490.2569460.83180JG65*25*2.2COMB120.0016390.6362790.247140.84167JG65*25*2.2 COMB12 0.0031610.6451020.251530.85589JG65*25*2.2 COMB12 0.0062780.6448440.2631820.86985JG65*25*2.2 COMB12 0.0062730.6448670.263210.86961JG65*25*2.2 COMB12 0.0018730.6704580.2552230.88157JG65*25*
12、2.2 COMB12 0.0018850.6704420.2554280.88166JG65*25*2.2 COMB12 0.0040270.6757060.2688030.90175JG65*25*2.2 COMB12 0.0020070.6684660.2784450.90184JG65*25*2.2 COMB12 0.0083830.6770240.2635930.90272JG65*25*2.2 COMB12 0.0040310.6757740.2695140.90281JG65*25*2.2 COMB12 0.0020020.6685340.2789370.90290JG65*25*
13、2.2 COMB12 0.008380.6769710.2643170.90256JG65*25*2.2COMB120.0021160.6910950.2725230.91762JG65*25*2.2COMB120.0021190.6910190.2730430.918120YG48*1.4COMB120.0035212.97E-170.0486040.004121YG48*1.4COMB120.0035752.97E-170.0486560.00455YG48*1.4COMB120.0466960.0780660.04713YG48*1.4COMB120.0466980.0780480.04
14、743YG48*1.4COMB120.0736780.0030510.07425YG48*1.4COMB120.0736780.0030160.07431YG48*1.4COMB120.0760490.0233950.07619YG48*1.4 COMB12 0.08206800.0173630.08250YG48*2COMB12 0.0811550.4947690.2089420.5873YG48*2COMB12 0.0811550.4947940.2089930.58738YG48*2 COMB12 0.1254110.7837260.0071870.86420YG48*2 COMB12
15、0.125410.7837260.0072250.86432YG48*2 COMB12 0.1287690.7975790.0289240.88126YG48*2 COMB12 0.1288010.7975540.0294690.88144YG48*2COMB120.1365350.8731970.0424470.96014YG48*2COMB120.1365350.8732090.0423970.96011YG48*2.4 COMB12 0.0068080.4967660.2404380.53153YG48*2.4 COMB12 0.0068870.4973730.2410340.53223
16、YG48*2.4COMB120.0111570.7501590.0022420.72341YG48*2.4COMB120.0111570.7502670.0026750.72329YG48*2.4COMB120.0112090.7553140.0028490.72835YG48*2.4COMB120.0112080.7553470.0024260.72817YG48*2.4COMB120.0115250.7871810.0479190.76047YG48*2.4COMB120.0115040.7873860.0475070.760YG48*3.9Q345COMB130.005990.66981
17、0.0299120.64351YG48*3.9Q345COMB130.0059920.6699170.0298250.643:琴皿玉隹限制盾豚峥欧案丁秘海窖#谷皆（工网即丑（SizE&GEizDA ） SV X VZK）a X乙沙9人）VI、（klizDA ） 61 X klizDA ） II X ZS9Df）乙9饷酬中饷欧茉昌阳邸果回业丑翠碱时桐3*任6。颂0均乙匕60808000EiakNODSizE&GEizDAS17任6。lOAOOO6切沮60808000EiakNODSizE&GEizDASI必0ISIOOO108960lizgOOOEiakNODSizE&GEizDALC必0Eiz
18、ElOOO1108960lizgOOOEiakNODSizE&GEizDA表7.2.1构件截面特性构件截面名 称材质H高 度/D 直径D立B宽 度tf翼缘 厚度tw腹 板厚度A面积Ix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转mmmmm2m4m4m3m3JG65*25*2.2Q2350.0650.0250.00220.00220.0003771.901E-074.049E-085.849E-063.239E-060.0YG48*1.4Q2350.048-0.00140.0002055.568E-085.568E-082.32E-062.32E-060.0YG48*2
19、Q2350.048-0.0020.0002897.659E-087.659E-083.191E-063.191E-060.0YG48*2.4Q2350.048-0.00240.0003448.961E-088.961E-083.734E-063.734E-060.0YG48*3.9Q3450.048-0.00390.000541.324E-071.324E-075.516E-065.516E-060.01、构件62 (JG65*25*2.2 )稳定性计算1)截面几何特性，详见上表7.2.12)稳定性校核图7.2.2 Mx弯矩图图7.2.3 My弯矩图檩条长3m，两端支撑，中间受线荷载剪力，最大
20、弯矩Mx=-912.43N.m My=199.65N.m计算长度：lx=px*L=1*3 = 3 ly=py*L=1*3=3长细比：Ax=plx/ix=133.5Ay=ply/iy=289.3构件属于c类截面0x=Q.33闭口截面ebx2by=1，n二.7 查钢结构规范附录C根据下面公式：入n=3.08250.215,0y按下面公式计算督=云慕d+皿知 +好）一 y?a2 +a1An+An4An其中：a1=0.73 a2 = 1.216 a3=0.302,将数值代入上式，求得 0y=Q.Q93杆中间受到均布横向力邛mx邛my邛tx邛ty=1N ex=39795.7NN Ey=8475.6N根据
21、下面两个公式，将上述参数值代入，=0.901ff,满足稳定性要求。=0.808ff,满足稳定性要求。2、交叉撑构件121 （ YG48*1.4 ）稳定性计算1）截面几何特性，详见上表7.2.12）稳定性校核图7.2.4轴力图。弦斯担骰腿段掘Mvlmone)、NS弦MvlrlHY 9.1zx一rlnxY -丑sw 9/TtlH9ZTrIH_lMn.H9/TtlH9ZTrlHLXrkxTwm44 NztI9THN-Re-K、-Re服 n、Eut!Iw枢漆) 6i 占 。弦斯坦曲腿段掘MY61lo.one)、N弦Mve)、N nn s.onenxe I q 诉嶂#:超 芸_ 亍 Y一rlnxY -丑
22、sw lErnHIErn/CHLXrkx=wm44 N9LnzLnIGN-Re-K、-Re服 n、Ernw以炫漆图7.2.6 Mx弯矩图4. S图7.2.7 My弯矩图，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计算长度：lx=|jx*L=0.7*0.317=0.222 ly=|jy*L=2*0.317=0.634长细比：Ax=plx/ix=13.6 Ay=ply/iy=38.9构件属于b类截面0x=0.986 0y=
23、0.903闭口截面ebx2by=1，n二.7 查钢结构规范附录C弯矩作用平面内两端铰接pmx= =0.65-0.35*112.4/688.9=0.593弯矩作用平面外悬臂ptx=1 0my邛ty=1根据下面公式：根据下面两个公式，将上述参数值代入=0.692ff,满足稳定性要求。 FTF七w.（一。一.一：）代,IV , W |.=0.897f)4碾、1711 贴(木。NJ55 )、 珈汁崩渣 MXH726.7N.m My Y44.24N.m 4木网二 XHIJX*LH2*0.255H0.51 _yHIJy*LH2*p255H0.51 木苗民-AxnlJ-声(TP8牛)定* x + lkmi-
24、:齐l3694fAf、部*祉墉肘 5 F mf 到)6,Mwm旨弃 45 ( YG48*3.9 - isw1) 、普H-调 7212 )湾吊察幽7210 Mx眼尚幽图7.2.11 My弯矩图南立柱长0.538m ,底端与地固接，上端悬臂，最大弯矩在底部 Mx=-1912N.mMy=-17.18N.m计算长度：lx=|jx*L=2*0.538=1.076 ly=|jy*L=2*0.538=1.076长细比：Ax=plx/ix=83.3 Ay=ply/iy=83.3构件属于c类截面0x=0.666 0y=0.666闭口截面ebx2by=1，n二.7 查钢结构规范附录C立柱为悬臂构件pmx邛tx邛my邛ty=1根据下面公式：根据下面两个公式，将上述参数值代入
