固定式光伏支架计算书汇总.docx

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固定式光伏支架计算书汇总

固定式光伏组件支架

结

构

计

算

书

2015年11月

1工程概述1

2分析方法与软.件1

3设计依据1

4材料及其截面1

5荷载工况与组.合2

5.1荷载工况2

5.1.1支架所受荷载2.

5.2荷载组合2

6结构建模3

6.1模型概况3

6.2结构计算模型、坐标系及约束.关...系3

6.3荷载施加4

7主要计算结果5

7.1构件应力比5

7.2构件稳定性校.核8

1工程概述

支架共8榀，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SAP2000V15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（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

N/m2

抗拉强度

N/m2

弹性模量E1

N/m2

泊松比U

Q235

7.85E4

235E6

215E6

390E6

2.1E11

0.3

Q345

7.85E4

345E6

310E6

470E6

2.1E11

0.3

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/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=⑷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=prso=O.7*O.639=O.4473kN/m2

注：

a）电池板安装角度为35度，pr取0.7。

b）so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

檩条线荷载：

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：

3k=仅*ps*pz*30=1*1.3*1*0.43=0.559kN/m2

其中：

①、地面粗糙度为B类，安装高度小于10米，pz取1o3z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：

WM=559*22.16*3.3=40878.6N

檩条线荷载：

q风=WM/（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631。

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

JG65*25*2.2

COMB12

3.58E-06

0.122803

0.030935

0.146

JG65*25*2.2

COMB12

3.08E-06

0.122825

0.031305

0.146

JG65*25*2.2

COMB12

6E-05

0.116486

0.055265

0.163

JG65*25*2.2

COMB12

6.02E-05

0.116509

0.055265

0.163

JG65*25*2.2

COMB12

6.02E-05

0.148492

0.06529

0.203

JG65*25*2.2

COMB12

6E-05

0.148507

0.065317

0.203

JG65*25*2.2

COMB12

3.08E-06

0.142175

0.095459

0.226

JG65*25*2.2

COMB12

3.58E-06

0.14219

0.095869

0.226

JG65*25*2.2

COMB12

0.003014

0.573654

0.25112

0.786

JG65*25*2.2

COMB12

0.001733

0.575366

0.25112

0.787

JG65*25*2.2

COMB12

0.003199

0.578948

0.248822

0.789

JG65*25*2.2

COMB12

0.003194

0.578994

0.249547

0.790

JG65*25*2.2

COMB12

0.001851

0.578676

0.251858

0.791

JG65*25*2.2

COMB12

0.001853

0.578721

0.252447

0.791

JG65*25*2.2

COMB12

0.000422

0.608235

0.250231

0.816

JG65*25*2.2

COMB12

0.006132

0.607871

0.250764

0.822

JG65*25*2.2

COMB12

0.006234

0.609068

0.250942

0.823

JG65*25*2.2

COMB12

0.006229

0.609045

0.25138

0.823

JG65*25*2.2

COMB12

0.001987

0.615687

0.256686

0.831

JG65*25*2.2

COMB12

0.001977

0.615649

0.256946

0.831

JG65*25*2.2

COMB12

0.001639

0.636279

0.24714

0.841

JG65*25*2.2

COMB12

0.001649

0.636294

0.247824

0.841

JG65*25*2.2

COMB12

0.00317

0.645102

0.250997

0.854

JG65*25*2.2

COMB12

0.003161

0.645102

0.25153

0.855

JG65*25*2.2

COMB12

0.006278

0.644844

0.263182

0.869

JG65*25*2.2

COMB12

0.006273

0.644867

0.26321

0.869

JG65*25*2.2

COMB12

0.001873

0.670458

0.255223

0.881

JG65*25*2.2

COMB12

0.001885

0.670442

0.255428

0.881

JG65*25*2.2

COMB12

0.004027

0.675706

0.268803

0.901

JG65*25*2.2

COMB12

0.002007

0.668466

0.278445

0.901

JG65*25*2.2

COMB12

0.008383

0.677024

0.263593

0.902

JG65*25*2.2

COMB12

0.004031

0.675774

0.269514

0.902

JG65*25*2.2

COMB12

0.002002

0.668534

0.278937

0.902

JG65*25*2.2

COMB12

0.00838

0.676971

0.264317

0.902

JG65*25*2.2

COMB12

0.002116

0.691095

0.272523

0.917

JG65*25*2.2

COMB12

0.002119

0.691019

0.273043

0.918

120

YG48*1.4

COMB12

0.003521

2.97E-17

0.048604

0.004

121

YG48*1.4

COMB12

0.003575

2.97E-17

0.048656

0.004

YG48*1.4

COMB12

0.046696

0.078066

0.047

YG48*1.4

COMB12

0.046698

0.078048

0.047

YG48*1.4

COMB12

0.073678

0.003051

0.074

YG48*1.4

COMB12

0.073678

0.003016

0.074

YG48*1.4

COMB12

0.076049

0.023395

0.076

YG48*1.4

COMB12

0.07605

0.023256

0.076

YG48*1.4

COMB12

0.082067

0.017329

0.082

YG48*1.4

COMB12

0.082068

0.017363

0.082

YG48*2

COMB12

0.081155

0.494769

0.208942

0.587

YG48*2

COMB12

0.081155

0.494794

0.208993

0.587

YG48*2

COMB12

0.125411

0.783726

0.007187

0.864

YG48*2

COMB12

0.12541

0.783726

0.007225

0.864

YG48*2

COMB12

0.128769

0.797579

0.028924

0.881

YG48*2

COMB12

0.128801

0.797554

0.029469

0.881

YG48*2

COMB12

0.136535

0.873197

0.042447

0.960

YG48*2

COMB12

0.136535

0.873209

0.042397

0.960

YG48*2.4

COMB12

0.006808

0.496766

0.240438

0.531

YG48*2.4

COMB12

0.006887

0.497373

0.241034

0.532

YG48*2.4

COMB12

0.011157

0.750159

0.002242

0.723

YG48*2.4

COMB12

0.011157

0.750267

0.002675

0.723

YG48*2.4

COMB12

0.011209

0.755314

0.002849

0.728

YG48*2.4

COMB12

0.011208

0.755347

0.002426

0.728

YG48*2.4

COMB12

0.011525

0.787181

0.047919

0.760

YG48*2.4

COMB12

0.011504

0.787386

0.047507

0.760

YG48*3.9Q345

COMB13

0.00599

0.66981

0.029912

0.643

YG48*3.9Q345

COMB13

0.005992

0.669917

0.029825

0.643

YG48*3.9Q345

COMB13

0.008259

0.967284

0.003321

0.927

YG48*3.9Q345

COMB13

0.008259

0.967289

0.003412

0.927

YG48*3.9Q345

COMB13

0.008241

0.968011

0.001343

0.927

YG48*3.9Q345

COMB13

0.008241

0.968017

0.001251

0.927

YG48*3.9Q345

COMB13

0.00808

0.972349

0.007201

0.931

YG48*3.9Q345

COMB13

0.00808

0.972364

0.007297

0.931

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

板厚度

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

回转半径

塑性截面

系数?

塑性截面

系数？

JG65*25*2.2

Q235

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

YG48*1.4

Q235

0.048

0.0014

0.000205

5.568E-08

2.32E-06

0.016483

1.15

YG48*2

Q235

0.048

0.002

0.000289

7.659E-08

3.191E-06

0.016279

1.15

YG48*2.4

Q235

0.048

0.0024

0.000344

8.961E-08

3.734E-06

0.016144

1.15

YG48*3.9

Q345

0.048

0.0039

0.00054

1.324E-07

5.516E-06

0.015653

1.15

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7.2.2Mx弯矩图

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：

入x=lx/ix=133.5入y=卩ly/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：

A.-—

巾=3.0825>0.215,①y按下面公式计算

f2A让［畋入+恋》_丿〔口；4旳爲彳疋庄二4入赛］其中：

a1=0.73必=1.216«3=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

N'ex=39795.7NN'Ey=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

1）截面几何特性，详见上表7.2.1

2）稳定性校核

图7.2.4轴力图

斜交叉撑长3.31m，两端铰接，受轴压力，最大轴压力N=-157.56N

计算长度：

lx=卩x*L=1*3.31=3.31ly=卩y*L=1*3.31=3.31

长细比：

入x=lx/ix=201入y=卩ly/iy=201

构件属于b类截面①x=①y=0.184查钢结构规范附录C根据下面公式：

N/（①A）

3、立柱斜支撑构件19（YG48*1.4）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7.2.5轴力图

斜支撑长1.176m,两端铰接，受轴压力，最大轴压力N=-3617N

计算长度：

lx=卩x*L=1*1.176=1.176ly=卩y*L=1*1.176=1.176

长细比：

入x=lx/ix=71.6入y=卩ly/iy=71.6

构件属于b类截面①x=①y=0.742查钢结构规范附录C根据下面公式：

N/（①A）

4、北立柱构件14（YG48*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

计算长度：

lx=卩x*L=0.7*0.317=0.222ly=卩y*L=2*0.317=0.634

长细比：

入x=lx/ix=13.6入y=卩ly/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^mx==0.65-0.35*112.4/688.9=0.593弯矩作用平面外悬臂优x=1

3my=仕y=1

根据下面公式：

根据下面两个公式，将上述参数值代入

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7.2.8Mx弯矩图

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

计算长度：

lx=卩x*L=2*0.255=0.51ly=卩y*L=2*0.255=0.51

长细比：

入x=lx/ix=31.6入y=卩ly/iy=31.6

构件属于b类截面①x=0.93①y=0.93

闭口截面①bx=①by=1,n=0.7查钢结构规范附录C

3mx=^my=ptx=仕y=1

根据下面公式：

馆二工押EA/G.1入：

AN；》=卅£4/（】.）Ay）:

根据下面两个公式，将上述参数值代入，

N丄必也=0.694f

47frw\

1几叫Z懾）6、南立柱构件45（YG48*3.9）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7.2.10Mx弯矩图

My=-17.18N.m

计算长度：

lx=卩x*L=2*0.538=1.076ly=卩y*L=2*0

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