光伏支架受力计算书

作者: | 发布日期: 2018 年 04 月 10 日 15:38 | 分类: 行业知识

一、设计依据

1.1规范
1.建筑结构荷载规范GB50009-2001
2.钢结构设计规范GB50017-2003
3.铝合金结构设计规范GB50429-2007
4.冷弯薄壁型钢结构技术规范
5.建筑抗震设计规范

1.2材料力学性能
1.2.1钢材
碳素结构钢 Q235-B
重力密度ρ=78.5 kN/m3
弹性模量 E=2.06×10^5N/mm2
线膨胀系数α=1.2×10-5
泊松比 ν=0.3
抗拉/压/弯强度 fs=215 N/mm2
抗剪强度 fsv=125 N/mm2
端面承压强度 fsce=325 N/mm2

二、设计过程

1、荷载组合中风荷载确定过程。
(1)Wk=βz*Ms*Mz*W0
Wk-风荷载标准值(kN/m2),βz-高度z处的风振系数,Ms-风荷载体型系数,Mz-风压高度变化系数,W0-基本风压(kN/m2)。
注:基本风压应按本规范附录D.4 中附表D.4 给出的50 年一遇的风压采用,但不得小于0.3kN/m2。风荷载的组合值、频遇值和准永久值系数可分别取0.6、0.4 和0。
全国各站台重现期为10 年、50 年和100 年的雪压和风压值见附表D.4
风振系数取值为1。
风荷载体型系数如下表:

根据组件与地面所成角度,插入法计算风荷载体型系数a=15
正风压荷载体型系数μs=1.325 (根据GB50009-2001 表7.3.1)
负风压荷载体型系数μs=-1.325 (根据GB50009-2001表7.3.1)
风压高度变化系数:

地面粗糙度类别 : B
Mz=1
地貌描述 :
A类, 指近海海面和海岛,海岸,湖岸及沙漠地区。
B类,指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区
C类,指有密集建筑群的城市市区
D 类,指有密集建筑群且房屋较高的城市市区
基本风压:
Wo=ρVo2/2
Wo-基本风压,ρ-空气密度,Vo-平均50年一遇的基本风速m/s。

使用风杯式测风仪时,必须考虑空气密度受温度、气压影响的修正,可按下述公式确定空气密度:

(t/m3)
t-空气温度(oC),P-气压(Pa),e-水气压(Pa)。
根据所在地的海拔高度z(m)按下述公式近似估算空气密度:
=0.00125e-0.0001z(t/m3)
z—风速仪实际高度(m).

2、荷载组合

3.梁的弯曲强度计算

计算组合截面形心坐标公式:

根据截面形心,求出惯性矩:

平行移轴公式:

根据公式бmax=Mmax×Ymax/Iz 校核正应力强度
Mmax表示最大压力,Ymax表示形心最大距离,Iz表示惯性矩

挠度计算:
均布荷载下的最大挠度在梁的跨中,其计算公式:
Ymax = 5ql^4/(384EI).
式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).
q 为均布线荷载标准值(kn/m).
E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.
I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).

跨间等间距布置三个相等的集中荷载下的最大挠度,其计算公式:
Ymax = 6.33pl^3/(384EI).
式中: Ymax 为梁跨中的最大挠度(mm).
p 为各个集中荷载标准值之和(kn).
E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 2100000 N/mm^2.
I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得(mm^4).

三、风荷载
基本风压:
WP=ro*v²/2=1.225×24²/2=352.8N/m²
其中WP为风压、ro为空气密度kg/m³、v为风速m/s
风荷载取值为0.353KN/m2
高度z处的风振系数:结构高宽比小于1.5,所以本工程高度处的风振系数βz =1.0
(根据GB50009-2001,表7.2.1)
μz =1
结构体形类别: 斜坡面,组件与地面的角度θ=15度
正风压荷载体型系数μs=1.325 (根据GB50009-2001 表7.3.1)
负风压荷载体型系数μs=-1.325 (根据GB50009-2001表7.3.1)

作用在组件上的顺风风荷载Wk1 = βz×μz×μs1×Wo = 1×1×1.325×0.353=0.47KN/m2
S=1.954x0.982x42=80.6m2
标准风荷载F=0.47x1000x80.6=37882N
垂直于组件的风荷载F1=37.882×cos75°=9.8KN
组件单重:23kg
组件总重:23×42=966kg
组件自重:G=996×9.8=9.47KN
垂直于斜梁、横梁的自重:G1=9.47×cos15°=9.15KN
支架的计算应考虑组合效应:载荷=1.2G1+1.4F1 (G是恒载,如重力;F是可变载荷,如风载等)
F总=1.2×9.15+1.4×9.8=24.7KN
斜梁强度校核:
正应力强度计算:бmax=Mmax×Ymax/Iz=472000×21.9/111500=92.7Mpa<215Mpa;组件斜梁强度满足要求
横梁强度校核:
正应力强度计算:бmax=Mmax×Ymax/Iz=636600×18.4/115900=101Mpa<215Mpa;组件梁强度满足要求
挠度计算:
均布荷载作用下的挠度:Ymax=5ql^4/(384EI)=5×0.119×2950^4/(384×206000×132700)=4.3mm;
集中荷载作用下的挠度:Ymax=6.33Pl^3/(384EI)=6.33×0.339×10^3×2950×10^3/(384×206000×132700)=5.2mm
Ymax=4.3+5.2=9.5mm
挠度允许值=2950/250=11.8mm,挠度小于允许值,组件梁刚度满足要求
前立柱强度校核:
Ix=2.2cm μ=0.7 λ=μl/i=0.7×86.8/2.2=27.6
查表 ψ=0.924 ψ「σ」=0.924×215=199Mpa
σ=P/A=1490/564=2.65Mpa<ψ「σ」
满足要求
后立柱强度校核:
Ix=2.2cm μ=0.7 λ=μl/i=0.7×154.4/2.2=49
查表 ψ=0.833 ψ「σ」=0.833×215=180Mpa
σ=P/A=1490/564=2.65Mpa<ψ「σ」满足要求

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