屋顶光伏电站支架强度及屋面载荷计算
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屋顶光伏电站的荷载计算一、楼顶分布式光伏屋面荷载检定楼顶分布式光伏建筑屋面檩条截面均为Z200X70X20X2.0(2.5端跨厚),材质为Q235,风荷载为0.65kN/㎡(50年一遇);雪荷载:0.45kN/㎡(50年一遇),屋面活荷载为0.5kN/㎡。
本期增加光伏组件自重为0.15kN/㎡,防水层0.017kN/㎡。
檩条为连续檩条,搭接长度为端跨1.0m,边跨1.5m,柱距7.5m。
经对原有建筑物屋面进行经初步校核,屋面增加光伏组件后,屋面檩条受弯强度超限,需对屋面檩条进行加固。
二、楼顶分布式光伏结构加固楼顶分布式光伏建筑屋面檩条截面均为Z200X70X20X2.0(2.5端跨厚),材质为Q235,风荷载为0.65kN/㎡(50年一遇);雪荷载:0.5kN/㎡(100年一遇),屋面活荷载为0.5kN/㎡。
本期增加光伏组件自重为0.15kN/㎡,TPO防水层0.017kN/㎡。
檩条为连续檩条,搭接长度为端跨1.0m,边跨1.5m,柱距7.5m。
经对原有建筑物屋面进行经初步校核,屋面增加光伏组件后,屋面檩条受弯强度超限,需对屋面檩条进行加固。
屋面檩条加固方式:采用在现有檩条间每隔一空增加一道檩条(截面为Z200X70X20X2.0(边跨2.5,减小檩条间距,以减小檩条的计算宽度,增加檩条强度方案。
现有檩条间距为1.5m,增加檩条后,檩条计算为1.125m,如附件檩条强度加固方案示意图所示。
屋面檩条经加固后檩条强度满足规范要求(檩条加固计算书如下所示)连续檩条加固计算:(一)设计选型钢材:Q235檩条间距(m):1.125连续檩条跨数:5跨及以上边跨跨度(m):7.500中间跨跨度(m):7.500设置拉条数:2拉条作用:约束上翼缘屋面倾角(度):5.711屋面材料:压型钢板屋面(无吊顶)验算规范:《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)容许挠度限值[υ]:l/200边跨挠度限值:37.500(mm)中跨挠度限值:37.500(mm)屋面板能否阻止檩条上翼缘受压侧向失稳:能是否采用构造保证檩条风吸力下翼缘受压侧向失稳:采用计算檩条截面自重作用:计算活荷作用方式:考虑最不利布置强度计算净截面系数:1.000搭接双檩刚度折减系数:0.500支座负弯矩调幅系数:0.900边跨檩条截面:XZ200X70X20X2.5中间跨檩条截面:XZ200X70X20X2.0边跨支座搭接长度:1.500(边跨端:0.500;中间跨端:1.000)中间跨支座搭接长度:1.000(支座两边均分)(二)设计依据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)(三)檩条作用与验算1、截面特性计算边跨檩条截面:XZ200X70X20X2.5b = 70.00; h = 200.00;c = 20.00; t = 2.50;A =9.1760e-004; Ix=6.2442e-006; Iy=4.3962e-007;Wx1=6.9876e-005; Wx2=5.3596e-005; Wy1=1.3654e-005; Wy2=1.4021e-005; 中间跨檩条截面:XZ200X70X20X2.0b = 70.00; h = 200.00;c = 20.00; t = 2.00;A =7.3920e-004; Ix=5.0690e-006; Iy=3.5944e-007;Wx1=5.6094e-005; Wx2=4.3435e-005; Wy1=1.1109e-005; Wy2=1.1339e-005;2、檩条上荷载作用△恒荷载屋面自重(KN/m2):0.4000;边跨檩条自重作用折算均布线荷(KN/m):0.0720;中间跨檩条自重作用折算均布线荷(KN/m):0.0580;边跨檩条计算恒荷线荷标准值(KN/m):0.5220;中间跨檩条计算恒荷线荷标准值(KN/m):0.5080;△活荷载(包括雪荷与施工荷载)屋面活载(KN/m2):0.500;屋面雪载(KN/m2):0.450;施工荷载(KN):1.000;施工荷载不起到控制作用;檩条计算活荷线荷标准值(KN/m):0.5625(活载与雪荷的较大值);△风荷载建筑形式:封闭式;风压高度变化系数μz:1.000;基本风压W0(kN/m2):0.650;风压调整系数:1.5;边跨檩条作用风载分区:边缘带;边跨檩条作用风载体型系数(风吸)μs1:-1.280;边跨檩条作用风载体型系数(风压)μs2:0.380;中间跨檩条作用风载分区:中间区;中间跨檩条作用风载体型系数(风吸)μs1:-1.080;中间跨檩条作用风载体型系数(风压)μs2:0.380;边跨檩条作用风荷载线荷标准值(风吸)(KN/m):-1.4040;边跨檩条作用风荷载线荷标准值(风压)(KN/m):0.4168;中间跨檩条作用风荷载线荷标准值(风吸)(KN/m):-1.1846;中间跨檩条作用风荷载线荷标准值(风压)(KN/m):0.4168;说明:作用分析采用檩条截面主惯性轴面计算,荷载作用也按主惯性轴分解;檩条截面主惯性轴面与竖直面的夹角为:-13.603(单位:度,向檐口方向偏为正);3、荷载效应组合△基本组合△组合1:1.2恒+1.4活+0.9*1.4*积灰+0.6*1.4*风压△组合2:1.2恒+0.7*1.4*活+1.4积灰+0.6*1.4*风压△组合3:1.2恒+0.7*1.4*活+0.9*1.4*积灰+1.4风压△组合4:1.35恒+0.7*1.4*活+0.9*1.4*积灰+0.6*1.4*风压△组合5:1.0恒+1.4风吸△标准组合△组合6:1.0恒+1.0活+0.9*1.0*积灰+0.6*1.0*风压4、边跨跨中单檩强度、稳定验算强度计算控制截面:跨中截面强度验算控制内力(kN.m):Mx=8.433;My=0.296(组合:1)有效截面计算结果:主轴:Ae =9.0303e-004; Wex1=6.4003e-005; Wex2=5.1453e-005; Wex3=6.6417e-005; Wex4=5.3001e-005; Wey1=1.3314e-005; Wey2=1.3266e-005; Wey3=1.3231e-005; Wey4=1.3350e-005; 强度计算最大应力σ(N/mm2):186.213<f=205.000第一跨跨中强度验算满足。
光伏支架的强度分析与计算方法强度要求:光伏支架必须能够承受外部环境和风荷载等不同负荷的作用,以确保整个电站的稳定性和安全性。
. 结构材料:光伏支架通常采用高强度、耐腐蚀的材料,如铝合金或镀锌钢材。
这些材料能够在户外环境中长期抵御恶劣条件。
负荷分析:强度分析首先需要进行负荷分析,包括静态和动态负荷。
静态负荷包括光伏组件的自重和风荷载,动态负荷考虑到温度变化和风的影响。
计算方法:强度分析通常采用有限元分析等工程计算方法,模拟支架在不同负荷下的受力情况。
帮助工程师确定支架的结构是否稳定并满足设计要求。
风荷载考虑:在强度分析中,风荷载是一个重要的考虑因素。
根据电站的地理位置和当地气象数据,计算出风速,然后将风荷载施加在支架结构上进行分析。
地基承载能力:强度分析还需要考虑支架的地基承载能力。
支架的负荷必须能够平稳传递到地基,防止沉降和倾斜。
设计优化:强度分析的结果可以帮助设计师优化支架的设计,包括支架的形状、尺寸和连接方式,满足强度和稳定性要求。
符合标准:光伏支架的设计和强度分析应符合国家和行业相关标准,确保项目的合规性和安全性。
实际监测:在电站建成后,实际监测支架的受力情况也是重要的。
定期检查和维护确保支架的稳定性和安全性。
在光伏支架的强度分析中,常用的计算方法包括以下几种:经验法:这种方法基于设计师的经验和以往的实际工程案例,通过类似的结构和材料来估计支架的强度。
尽管这种方法简单,但不够准确,特别是对于复杂的结构和不同的环境条件。
解析法:解析法使用物理原理和数学公式来分析支架的受力情况。
通过建立支架的数学模型,推导出支架在不同负荷下的受力分布和变形情况。
这种方法适用于简单结构的支架,但对于复杂结构可能会变得复杂和繁琐。
有限元分析法:有限元分析是一种常用的计算方法,适用于复杂的支架结构。
它将支架分割成多个小区域,然后用数学方法模拟每个区域的受力情况。
通过迭代计算,得出支架在不同负荷下的应力、变形和位移情况。
屋顶光伏电站支架强度和屋面载荷计算支架强度计算是指确定光伏电站支架结构是否能够承受各种力的作用,并且保持结构的稳定性。
支架结构通常由铝合金材料制成,而且需要经过一系列的力学计算来确定其强度。
在计算支架强度时,需要考虑以下几个方面:1.风荷载:风是支撑结构最主要的负荷之一,因此需要考虑其风向、速度和风压等因素。
根据当地的风力等级和设计标准,可以计算支架结构的最大风载荷,并通过应力分析和结构稳定性计算来确定支架的强度。
2.雪荷载:在寒冷地区,雪是支架结构另一个重要的负荷。
需要考虑雪的重量、密度和压力等因素,以及雪卸载的速度和方式。
通过考虑上述因素,可以计算支架结构的最大雪载荷,并进行结构强度的计算。
3.水平荷载:由于光伏电站支架上有太阳能电池板组成的阵列,因此需要考虑水平荷载的作用。
光伏电池板的重量和布置方式将影响支架结构的荷载。
需要进行静态分析以确定支架结构的水平稳定性。
4.竖直荷载:除了水平荷载外,还需要考虑竖直方向的荷载,包括太阳能电池板的重量以及人员维护和清洁的荷载。
需要对支架结构进行竖直稳定性分析,以保证其强度。
在进行支架强度计算时,必须根据当地的设计标准和规范进行计算,并确保支架结构能够承受种种负荷情况下的力学要求。
屋面载荷计算是指确定光伏电站对屋顶的承载能力及其对屋顶构造物的影响。
在计算屋面载荷时,需要考虑以下几个因素:1.屋顶类型:不同类型的屋顶具有不同的承载能力。
例如,平顶和斜顶的承载能力可能不同,因此需要分别计算。
2.屋顶结构:屋顶的结构和材料也会影响其承载能力。
例如,混凝土屋面的承载能力可能大于木制屋面。
需要对屋面结构进行评估,并确定其承载能力。
3.光伏电站布置:光伏电站的布置方式和数量也会影响屋面的载荷。
需要考虑光伏电池板的重量、密度和布局方式,并对其对屋面荷载的影响进行计算。
4.其他荷载:除了光伏电站自身的载荷外,还需要考虑其他可能对屋顶构造物产生影响的荷载,如雨水、积雪、风等。
支架强度计算支架是安装从下端到上端高度为4m以下的太阳能电池阵列时使用。
计算因从支架前面吹来〔顺风〕的风压及从支架后面吹来〔逆风〕的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量,支撑臂的压曲〔压缩〕以及拉伸强度,安装螺栓的强度等,并确认强度。
(1)结构材料选取支架材料,确定截面二次力矩I M和截面系数Z。
(2)假象载荷1)固定荷重〔G〕组件质量〔包括边框〕G M +框架自重G K1+其他G K2固定载荷G=G M+ G K1+ G K22)风压荷重〔W〕〔加在组件上的风压力〔W M〕和加在支撑物上的风压力〔W K〕的总和〕。
W=1/2×〔C W×σ×V02×S〕×a×I×J3)积雪载荷〔S〕。
与组件面垂直的积雪荷重。
4)地震载荷〔K〕。
加在支撑物上的水平地震力5)总荷重〔W〕正压:5〕=1〕+2〕+3〕+4〕负压:5〕=1〕-2〕+3〕+4〕载荷的条件和组合(3)悬空横梁模型(4)A-B间的弯曲应力顺风时A-B点上发生的弯曲力矩:M1=WL2/8应力σ1=M1/Z(5)A-B间的弯曲(6)B-C间的弯曲应力和弯曲形变(7)C-D间的弯曲应力和弯曲形变(8)支撑臂的压曲(9)支撑臂的拉伸强度(10)安装螺栓的强度根底稳定性计算1、风压载荷的计算2、作用于根底的反作用力的计算3、根底稳定性计算当受到强风时,对于构造物根底要考虑以下问题:①受横向风的影响,根底滑动或者跌倒②地基下沉〔垂直力超过垂直支撑力〕③根底本身被破坏④吹进电池板反面的风使构造物浮起⑤吹过电池板下侧的风产生旋涡,引起气压变化,使电池板向地面吸引对于③~⑤须采用流体解析等方法才能详细研究。
研究风向只考虑危险侧的逆风状态以下所示为各种稳定条件:a.对滑动的稳定平时:平安率F s≥1.5;地震及暴风时:平安率F s≥1.2b.对跌倒的稳定平时:合力作用位置在底盘的中央1/3以内时地震及暴风时:合力作用位置在底盘的中央2/3以内时c.对垂直支撑力的稳定平时:平安率F s≥3;地震及暴风时:平安率F s≥2附件1:△风荷载计算△〔1〕设计时的风压载荷W=C w×q×A w〔作用于阵列的风压载荷公式〕式中W——风压荷重C w——风力系数q ——设计用速度压〔N/m2〕A w——受风面积〔m2〕〔2〕设计时的速度压q=q0×a×I×J式中q——设计时的速度压〔N/m2〕q0——基准速度压〔N/m2〕a——高度补偿系数I——用途系数J——环境系数1〕基准速度压。
厂房屋顶增加光伏承载力计算随着环境保护意识的提高和可再生能源的重要性日益凸显,光伏发电系统已经成为一种受到广泛关注和应用的可再生能源发电方式。
在厂房的屋顶上安装光伏发电系统,不仅可以为企业节约能源成本,减少碳排放,还可以带来一定的经济效益。
然而,在安装光伏发电系统时,我们必须考虑到厂房屋顶的承载力是否足够,否则可能会带来安全隐患。
在对厂房屋顶增加光伏承载力进行计算时,首先需要了解光伏发电系统的组成部分和负载情况。
光伏发电系统主要由光伏组件、支架系统、电气设备和接地系统组成,其中光伏组件和支架系统是对屋顶承载力最大的影响因素。
光伏组件的重量一般在15-25kg/m²之间,支架系统的重量取决于其结构类型和材料,一般为3-8kg/m²。
因此,通过对光伏组件和支架系统的重量进行测算,可以初步确定光伏发电系统对屋顶承载力的影响。
其次,需要考虑到厂房屋顶原有的承载力情况。
厂房屋顶通常由钢筋混凝土、彩钢板或瓦片组成,不同材料的承载力不同,一般来说,钢筋混凝土的承载力最大,彩钢板次之,瓦片最小。
在进行增加光伏承载力计算时,需要考虑到屋顶的材料、结构类型、年限和使用情况等因素,以确保光伏发电系统的安装不会影响到原有的承载能力。
另外,还需要考虑到光伏发电系统的风载和雪载等外部荷载对厂房屋顶的影响。
光伏发电系统通常安装在屋顶上,处于比较高的位置,受风力和雪力的影响比较大,容易引起安全事故。
因此,在进行增加光伏承载力计算时,需要考虑到风载和雪载的影响,通过对风力和雪力系数进行测算,确定光伏发电系统对屋顶的实际影响。
最后,需要考虑到光伏发电系统的安装方式和支撑方式对屋顶承载力的影响。
光伏发电系统的安装方式一般有固定式、斜面式和跟踪式等,支撑方式一般有钢支架、铝支架和混凝土基础等。
不同的安装方式和支撑方式会对屋顶的承载力产生不同的影响,需要根据实际情况选择合适的安装和支撑方式,确保光伏发电系统的安全稳定运行。
分布式光伏屋顶荷载要求和计算探讨摘要:由于分布式的主要对象是工商业企业和工业园区的屋顶,针对工商业企业,主要是混凝土屋顶;针对工业园区的建筑,主要以混凝土屋顶和彩钢瓦屋顶为主。
分布式光伏发电系统一般安装于建筑屋面,而工业厂房建筑大多是比较低矮、平整的厂房,用电需求大且电价高,于是成为大规模推广分布式光伏发电的首选场所。
不同类型屋面的承载能力评估不足,导致已建成的光伏项目运行质量堪忧。
本文将对屋面光伏项目的结构荷载分析方法和施工设计进行阐述。
关键词:分布式光伏;屋顶荷载;要求;计算1 分布式光伏发电系统构成1.1 离网式光伏发电系统离网式光伏发电系统由太阳能电池方阵、直流箱、控制器、储能装置(按需配置)、逆变器(按需配置)构成。
1.2 并网式光伏发电系统并网光伏发电系统由太阳能电池方阵、直流配电箱、逆变器、交流配电箱,并网设备构成。
2 荷载分析在安装分布式光伏系统前应审慎进行荷载分析和验算,以评估屋面结构的安全性和可靠性。
某项目所在工业厂房为带女儿墙的封闭式单跨双坡屋面,坡度为6°,屋面高度14.6 m,屋顶面积2 983 m2,厂房占地2 966 m2(宽42.5 m,长69.8 m),光伏组件平行于屋面铺设。
2.1 永久荷载分析某项目中的光伏组件采用平铺方式,因此,永久荷载主要包括光伏组件和零配件的自重,分别以Gp和Gz表示。
如果采用支架方式安装,则还需计入支架的重量。
光伏组件的重量一般在15 kg/m2~20 kg/m2之间,经测算某项目使用的组件自重Gp为0.15 kN/㎡。
零配件包括放置于光伏组件和屋面之间支撑件及各类固定件,为铝合金材料,Gz取0.05 kN/m2。
于是,某项目的永久荷载组合值Gc=0.20 kN/m2。
2.2 可变荷载分析某项目中的可变荷载主要包括屋面活荷载Qh、雪荷载Qx、风荷载Qf和积灰荷载Qj。
其中由于光伏组件需定期清洗,因此积灰荷载Qj可忽略不计。
屋面活荷载包括施工或维修人员、小型工具和光伏组件等临时性活荷载。
屋顶光伏电站支架强度及屋面载荷计算1 工程概况项目名称:江苏省*****中心小学49KW光伏屋顶工程地址:江苏省***设计单位:上海能恩太阳能应用技术有限公司建设单位:******有限公司结构形式:屋面钢结构光伏支架支架高度:0.3m2 参考规范《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068—2001《建筑结构荷载规范》GB50009—2001(2006年版)《建筑抗震设计规范》GB50011—2010《钢结构设计规范》GB50017—2003《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018—2002《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280—20073设计条件:太阳能板规格:1650mm*990mm*50mm混凝土屋顶太阳能板安装数量:200块最大风速:27.5m/s 平坦开阔地域太阳能板重量:20kg安装条件:屋顶计算标准:日本TRC 0006-1997设计产品年限:20年4型材强度计算4.1 屋顶荷载的确定(1)设计取值:①假设为一般地方中最大的荷重,采用固定荷重G和暴风雨产生的风压荷重W 的短期复合荷重。
②根据气象资料,扬中最大风速为27.5m/s,本计算最大风速设定为:30m/s。
③对于混凝土屋面,采用最佳倾角安装的系统,需要考虑足够的配重,确保组件方阵的稳定可靠。
④屋面高度20m。
4.2 结构材料:C型钢重量:1.8kg/m截面面支架尺寸(mm)41*41*2安装角度25°材料镀锌截面面积(A)277形心主轴到腹板边缘的距离1.4516E+01形心主轴到翼缘尖的距离2.6484E+01惯性矩Ix 8.3731E+04惯性矩Iy 4.5694E+04回转半径ix 1.7386E+01回转半径iy 1.2844E+01截面抵抗矩Wx 4.0844E+03截面抵抗矩Wx 4.0844E+03截面抵抗矩Wy 3.1478E+03截面抵抗矩Wyy 1.7254E+034.3 假定荷重:①固定荷重G太阳能板质量:G1=20kg×20=400kg →3920N; 所以C形轨道承载的固定荷载重量G=3920N;②风压荷重W根据《建筑结构荷载规范》中对风载荷的规定如下(按承重结构设计):Wk =βgz μs μz W0Wk:风荷载标准值(KN/m2);βgz:高度Z 处的风振系数;μs:风荷载体型系数;μz:风压高度变化系数(0.84);W0:基本风压(KN/m2)按《建筑结构荷载规范》表所以βgz=1.6根据《建筑结构荷载规范》表F7.3.1,体型系数μs为1.475,所以,Wk=1.6*0.83*0.84*0.57=0.636KN/m2③雪压荷重根据《建筑结构荷载规范》中规定:Sk=μr*S0;Sk:雪荷载标准值(KN/m2);Μr:屋面积雪分布系数;S0:基本雪压(KN/m2)根据《建筑结构荷载规范》表S0为0.35 KN/m2所以Sk=0.2*0.35=0.07 KN/m2④地震荷载根据《建筑抗震设计规范》,采用底部剪力法时,按下列公式确定:FEk= 1 *GeqFEk为结构总水平地震作用标准值;1为水平地震影响系数值,可取水平地震影响系数最大值max;Geq为结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值。
支架强度及屋面载荷计算一、设计条件:太阳能板规格:1650mm*990mm*50mm彩钢板屋顶太阳能板安装数量:3616块混凝土屋顶太阳能板安装数量:628块最大风速:28m/s 平坦开阔地域太阳能板重量:20kg安装条件:屋顶计算标准:日本TRC 0006-1997设计产品年限:20年二、彩钢板载荷计算1、屋顶荷载的确定(1)设计取值:①假设为一般地方中最大的荷重,采用固定荷重G和暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重.②根据气象资料,呼和浩特最大风速为28m/s,本计算最大风速设定为:32m/s。
③对于平铺在屋面上的系统,只需计算从支架前面吹来(顺风)的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量,确认强度。
对于混凝土屋面,采用最佳倾角安装的系统,需要考虑足够的配重,确保组件方阵的稳定可靠.④屋面高度8m。
(2)结构材料:T型轨道:材质:AL6005-T5;σb=215Mpa;E=6.9×106 N/cm2 ;IM =107. 6cm4 ;Z=18。
63cm3铝材重量:1。
82kg/m截面几何参数:3.假定荷重:①固定荷重G太阳能板质量: G1=20kg×48=960kg →9408N;所以T形轨道承载的固定荷载重量G=9408N;②风压荷重W根据《建筑结构荷载规范》中对风载荷的规定如下(按承重结构设计):Wk =βgz μs μz W0Wk:风荷载标准值(KN/m2);βgz:高度Z 处的风振系数;μs:风荷载体型系数;μz:风压高度变化系数W0:基本风压(KN/m2)按《建筑结构荷载规范》表7.5.1ξ为1.6所以βgz=1.6根据《建筑结构荷载规范》表F7。
3。
1,顺风时风荷载体型系数μs为1。
475,所以,Wk=1。
6*1.475*1。
13*0。
65=1。
733 KN/m2③雪压荷重根据《建筑结构荷载规范》中规定:Sk=μr*S0;Sk:雪荷载标准值(KN/m2);Μr:屋面积雪分布系数;S0:基本雪压(KN/m2)根据《建筑结构荷载规范》表6。
支架强度及屋面载荷计算一、设计条件:太阳能板规格:1650mm*990mm*50mm彩钢板屋顶太阳能板安装数量:3616块混凝土屋顶太阳能板安装数量:628块最大风速:28m/s 平坦开阔地域太阳能板重量:20kg安装条件:屋顶计算标准:日本TRC 0006-1997设计产品年限:20年二、彩钢板载荷计算1、屋顶荷载的确定(1)设计取值:①假设为一般地方中最大的荷重,采用固定荷重G和暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重。
②根据气象资料,呼和浩特最大风速为28m/s,本计算最大风速设定为:32m/s。
③对于平铺在屋面上的系统,只需计算从支架前面吹来(顺风)的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量,确认强度。
对于混凝土屋面,采用最佳倾角安装的系统,需要考虑足够的配重,确保组件方阵的稳定可靠。
④屋面高度8m。
(2)结构材料:T型轨道:材质:AL6005-T5;σb=215Mpa;E=6.9×106 N/cm2 ;IM =107. 6cm4 ;Z=18.63cm3铝材重量:1.82kg/m截面几何参数:3.假定荷重:①固定荷重G太阳能板质量: G1=20kg×48=960kg →9408N;所以T形轨道承载的固定荷载重量G=9408N;②风压荷重W根据《建筑结构荷载规范》中对风载荷的规定如下(按承重结构设计):Wk =βgz μs μz W0Wk:风荷载标准值(KN/m2);βgz:高度Z 处的风振系数;μs:风荷载体型系数;μz:风压高度变化系数W0:基本风压(KN/m2)按《建筑结构荷载规范》表7.5.1ξ为1.6所以βgz=1.6根据《建筑结构荷载规范》表F7.3.1,顺风时风荷载体型系数μs为1.475,所以,Wk=1.6*1.475*1.13*0.65=1.733 KN/m2③雪压荷重根据《建筑结构荷载规范》中规定:Sk=μr*S0;Sk:雪荷载标准值(KN/m2);Μr:屋面积雪分布系数;S0:基本雪压(KN/m2)根据《建筑结构荷载规范》表6.2.1Μr=0.2S0为0.35 KN/m2所以Sk=0.2*0.35=0.07 KN/m2④地震荷载根据《建筑抗震设计规范》,采用底部剪力法时,按下列公式确定:FEk=α1 *GeqFEk为结构总水平地震作用标准值;α1为水平地震影响系数值,可取水平地震影响系数最大值αmax;Geq为结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值。
1 工程概况
项目名称:江苏省*****中心小学49KW光伏屋顶
工程地址:江苏省***
设计单位:上海能恩太阳能应用技术有限公司
建设单位:******有限公司
结构形式:屋面钢结构光伏支架
支架高度:
2 参考规范
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068—2001
《建筑结构荷载规范》GB50009—2001(2006年版)
《建筑抗震设计规范》GB50011—2010
《钢结构设计规范》GB50017—2003
《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018—2002
《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280—2007
3设计条件:
太阳能板规格:1650mm*990mm*50mm
混凝土屋顶太阳能板安装数量:200块
最大风速:s 平坦开阔地域
太阳能板重量:20kg
安装条件:屋顶
计算标准:日本TRC 0006-1997
设计产品年限:20年
4型材强度计算
屋顶荷载的确定
(1)设计取值:
①假设为一般地方中最大的荷重,采用固定荷重G和暴风雨产生的风压荷重W 的短期复合荷重。
②根据气象资料,扬中最大风速为s,本计算最大风速设定为:30m/s。
③对于混凝土屋面,采用最佳倾角安装的系统,需要考虑足够的配重,确保组件方阵的稳定可靠。
④屋面高度20m。
结构材料:
C型钢重量:m
截面面支架尺寸(mm) 41*41*2
安装角度 25°
材料镀锌
截面面积(A) 277
形心主轴到腹板边缘的距离 +01
形心主轴到翼缘尖的距离 +01
惯性矩 Ix +04
惯性矩 Iy +04
回转半径 ix +01
回转半径 iy +01
截面抵抗矩 Wx +03
截面抵抗矩 Wx +03
截面抵抗矩 Wy +03
截面抵抗矩 Wyy +03
假定荷重:
①固定荷重G
太阳能板质量: G1=20kg×20=400kg →3920N;
所以C形轨道承载的固定荷载重量G=3920N;
②风压荷重W
根据《建筑结构荷载规范》中对风载荷的规定如下(按承重结构设计):Wk =βgz μs μz W0
Wk:风荷载标准值(KN/m2);
βgz:高度Z 处的风振系数;
μs:风荷载体型系数;
μz:风压高度变化系数();
W0:基本风压(KN/m2)
按《建筑结构荷载规范》表为
所以βgz=
根据《建筑结构荷载规范》表,体型系数μs为,
所以,Wk=***=m2
③雪压荷重
根据《建筑结构荷载规范》中规定:
Sk=μr*S0;
Sk:雪荷载标准值(KN/m2);
Μr:屋面积雪分布系数;
S0:基本雪压(KN/m2)
根据《建筑结构荷载规范》表
S0为 KN/m2
所以Sk=*= KN/m2
④地震荷载
根据《建筑抗震设计规范》,采用底部剪力法时,按下列公式确定:
FEk= 1 *Geq
FEk为结构总水平地震作用标准值;
1为水平地震影响系数值,可取水平地震影响系数最大值max;
Geq为结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值。
由于扬中市没有处于我国的地震带,所以根据《建筑抗震设计规范》表查得1为0,
所以FEk为0
⑤荷载基本组合P
根据《建筑结构荷载规范》第节荷载组合,计算如下:
风压主导时:P=G+W+S
P=3920+636***20+70***20=
C形轨道结构强度计算
C形轨道验算:
顺风时,B-C点产生的力矩M1,由下式表示:
q=(26845/4/=m(系统由4排轨道支撑,每排轨道长)
L=
应力
由于所使用材料为:允许应力为23500N/cm2 /=15666 N/cm2
15666)<1 所以安全
(由4根横梁支撑)
E=×105 N/cm2
IM =12cm4
跨距,最大位移量100=,所以安全;
5屋面配重设计
混凝土屋面太阳能方阵采用主次梁布置,电池板以25°倾角布置;次梁及柱采用表面热镀锌钢型材。
本计算书依据2x10(电池板)阵列进行计算,计算简图见图1
荷载标准值计算
恒荷载:
太阳能板: q=(1. 64x0. 99) =m2
钢结构自重:q=m2
q=m2
风荷载:
风荷载标准值
扬中市地区基本风压(n=50):(建筑结构荷载规范附录)
离地面高度20米位置 D类地区:
风振系数
体型系数:
风荷载标准值计算:
雪荷载:
雪荷载标准值
扬中市地区基本雪压(n=50):
体型系数:
= x1=
最不利负载组合为:恒+风(—)
= x = KN/m2
基础校核
电池板投影面积: m x =㎡
负荷载:㎡x KN/㎡= KN
基础总配重: x10个= KN
平均载荷: KN/㎡=㎡
本项目需配置10个的基础,基础总配置达到 ,大于负载荷,达到系统要求。
6屋面承重计算
(1)荷重
太阳能板质量: G1=20kg×20=400kg
支架总荷重:G=136kg
水泥墩荷重:G2=125kg×10=1250kg
(2)屋顶单位面积受力
总荷重:400+136+1250kg=1786kg
组件安装面积:×≈㎡
单位面积受力:1786/= ㎡≈㎡
由于本项目建筑均为上人屋面,根据GB50009-2001(06年版)设计。
混凝土屋面设计载荷为2kN/㎡,屋顶平均载荷为㎡,安装太阳能方阵后载荷远小于设计载荷,所以安全。