分布式光伏电站支架结构及荷载计算书.doc

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1、分布式光伏电站支架结构及荷载计算书2019年12月一、工程概况3二、工程设计依据32.1、 光伏结构设计参数32.2、 光伏系统结构设计依据32.3、 光伏系统结构设计引用规范4三、荷载相关计算43.1、 场地类别划分43.2、 风荷载核算43.3、 永久荷载计算53.4、 雪荷载计算6四、结构计算6钢架计算7基本信息7有限元分析9楝条校核（使用有限元分析软件为：sap2000v15）9槽钢梁（使用有限元分析软件为：sap2000v15）11槽钢两端拔力和剪力分析12光伏电站自重以及屋顶承载能力分析：13工工程概况工程名称：延庆分布式光伏项目光伏系统设计计算高度10m:、工程设计依据光伏结构设

2、计参数工程所在地延庆设计施工年限25年结构安全等级三级基本风压25年0.38kN/平米基本雪压25年0.33kN/平米光伏系统结构设计依据a）光伏系统工程招标文件。b）设计院提供的施工图文件。c）其他有关本次招标工作的说明文件及相关规范等。光伏系统结构设计引用规范建筑结构荷载规范GB50009-2012钢结构设计规范GB50017-2017建筑地基基础设计规范GB50007-2011光伏发电站设计规范GB50797-2012冷弯薄壁型钢结构设计规范GB50018-2002光伏支架结构设计规程NB/T10115-2018场地类别划分根据地而粗糙度场地可划分为以下类别：A类：近海面，海岛，海岸，湖

3、岸及沙漠区域；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，本工程属千B类。风荷载核算根据省份和城市(ProvinceandCity):北京市基本风压(Basicwindpressure):根据光伏电站设计规范GB50797-201笄6.8.7条规定：氏8.7支架的荷载和荷载效应计算应符合下列规定.1风荷载、雪荷裁和温度荷载应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009525年一遇的荷载数值取值地囱和褛顶支架风荷载的体型系数取1.3.建筑物立面安装的支架风荷我的确定应为:合现行国家标准建筑结构荷载规范G

4、E59009的要求由风荷载、雪荷载应按照现行国家标准建筑结构荷载规范GB5000W25年一遇的荷载数值取值。25年一遇风荷载取值为：Wo=0.38KPa离地高度(Heighttoground):Hmax=10m地面粗糙度类别(Groundtype):B正风压：隹(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z处的风振系数为1;(GB50009-20128.4.1)pz=1.0(GB50009-2012表8.2.1)结构体形类别(Shapetype):斜坡面(Slope),正风压风荷载体形系数网可按照GB5079取值为：1.3;负风压风荷载体型系数取值由于本项目光伏支架附着于屋面，

5、体形系数可按照光伏支架结构设计规程(NB/T10115-2018)中的条款&L3光伏电站的光伏支架结构风荷载整体体型系数和局部体型系数宜按表4.L3-1、表4,1,3-2的规定选用。*4.1.3-1风荷载整体体型系数表类型体型及体型累数整体休蛰系数*i体型系数15*20*304U*55*0.80.851.0L31.31951.0-13;-1.6-16注/中间值按线性插值法计诈屋面坡度接近20度，因此体形系数ps2取值为：-1.0Wk=Bgzx(izxpsxWo=1X1X1.3X0.38=0.494kPa负风压为Wk1=1X1X(-1)x0.38=0.38kPakPa永久荷载计算太阳能电池板自重

6、每块电池板自重：q1=0.19kN/块每块电池板而积：Q1=1.65*0.99=1.63m2每平米均布荷载(含连接件)：Q1=0.117kN/m2配重块自重：Q3=1*0.34*0.06*2500=51kg单片瓦自重：2.5kg(经现场测量数据)压在槽钢上瓦片按照槽钢10m长度折算瓦片数量为30片30片瓦片自重Q4=2.5*30*9.8=0.735kN雪荷载计算根据建筑结构荷载规范GB50009-2012公式(6.1.1),25年一遇荷载取值为：Wo=0.38KPa雪荷载标准值：8=$=0.33*1=0.33KpaS雪荷载标准值(kN/m?)；一一屋面积雪分布系数；本项目倾角21度，按照规范取

7、值1Sc基本雪压(kN/m2),4.5荷载组合值恒载(DL)+风荷载(WL)+雪荷载(SL)荷载组合：标准化Sk=DL+Wk+SL设计值：S1=1.2XDL+1.4X0.6Wk+1.4XSLS2=1.2XDL+1.4XWk+1.40X0.7XSL四、结构计算本项目将采用同一系统，选取受力最不利的形式电池规格1650x992x35mm单个标准阵列组件数量=20x3=60块坡屋顶倾角21度。c钢架计算基本信息楝条：C41x41x2.0mm选择截面型号（应优先选择列表内规格）：匚：瓦*|Zi-*10-*|2.DC120*50*20*3.00140*50*20*2,0C140*60*20*2.5C10

8、O*0O*2O*2,0C10O*8O*2O*3.2C160*fi0*20*2.5槽钢：14#a槽钢截面特性面a411截面特性截面尺寸:h:41b:41c：10t:JCT轴1P4lx：7.77打；379四31K；169C：m轴%6.05an4Vywax：3.4Scm3Vynini2.55百看3ly：1.5。曲xO；1.74截面面积；2.7mW单隹重&2.11k&/南几何特性：h：140mmt：9.5mnb：56mmR：3.5mmd：6mm卜工轴工孤；564Wx:80.5cii3ix：5.52ciiSx:47.5cm35-vMly:S3.2csi4Wy：13c.3iy：1.7cmlyl!107gb

9、i4eO!1.71ch截面面粗，18.5单位重量，14.EIt小有限元分析单根楝条正风压：Windl=0.494x1.65/2=0.41kN/m,单根楝条负风压：Wind2=-0.38x1.65/2=-0.32kN/m,单根楝条受组件自重荷载：Dead=0.117x1.65/2=0.1kN/m单根领条受组件雪荷载：Snow=0.33x1.65/2=0.27kN/m单根槽钢受瓦片均布荷载D1=0.735/10=0.0735kN/m正风压条件下：标准化Sk1=DL+Wk+SL=0.1+0.41+0.27=0.78kN/m设计化S1=1.2XDL+1.4X0.6Wk+1.4XSL=1.2x0.1+1

10、4x0.6x0.41+1.4x0.27=0.84kN/mS2=1.2XDL+1.4XWk+1.40X0.7XSL=1.2x0.1+1.4x0.41+1.4x0.7x0.27=0.96kN/m反向风吸条件下：标准值：Sk2=DL+Wind2=-0.22kN/m楝条校核（使用有限元分析软件为：sap2000v15）1）.标准值作用下的变形Dmax=526.8-(522.396+520.599)/2=5.3mmD=2000/250=8mm结论：楝条在荷载标准值作用下的挠度符合设计要求2).设计值作用下的强度校核：垂直楝条平面框架运能图871(41x41x2.OC)工况sti三|项|Minor(V3

11、andM21二|Singlevalued二|端长度偏移位置端:|jt;6060.000mm(p.oommj端|j匕7740,000rnm显示选项广装劫数值分显示最大等价荷载-自由刚体图像中力在小I，ConcentiatedMomentsinKN)DistLoad13-dir)-0.00090KN/mat499LS5mmP。钠Mein-3direction合成剪力台成弯矩MomentM2513.86KN-mmM997.69mm97.69mn)o-s=Ms/(丫xWxx)=513.86/(1.05X3480)=140.63Mpa平行楝条平面弯矩很小可忽略不计o-max=o-s=140.63Mpaf

12、a=215Mpa结论：楝条在荷载设计值作用下的强度符合设计要求梢钢梁（使用有限元分析软件为：sap2000v15）根据实际情况槽钢梁紧贴于屋面，因此正向荷载对其作用可不做校核,仅需考虑负风压对槽钢变形的影响Dmax=24.34MM：D=10000/250=40mm结论：槽钢在荷载标准值作用下的挠度符合设计要求2）.负风压设计值作用下的强度校核：框架方会图1221(14电ers=Ms/(yxWxx)=2348.02/(1.05X13000)=172.02Mpa平行槽钢平面弯矩很小可忽略不计0-max=o-s=172.02Mpafa=215Mpa结论：槽钢在荷载标准值作用下的强度符合设计要求槽钢两

13、端拔力和剪力分析K在节弃局讲堂标至口的节巨反力节占妍象1311Force6971E02Momert-691.046节点单元131233.528-0.8488431-14382端部剪力Vmax=3.53kN,拔力Fmax=0.848kN根据下表，4颗M12膨胀螺栓所提供的抗拉设计值和抗剪设计值足以满足抗拉额抗拔的要求。YG增联橘1桂的优拉力设计值及抗财力设计值提亵12.7.3。情冏于-13,凝土中的旅福牲的技拉力锹计值却抓笥力做计值泰IL7韩廿号帛再执拉力设计也也才力设讨值(nurr)(kN(kN)lKI*热3_r,3-:帆YU-MWI松/7J7*.TL/Mt?风台iin舞r7量j4.4、光伏电

14、站自重以及屋顶承载能力分析：光伏电站所增加的自重组成以南坡屋顶为例槽钢：G1=14.5*10*25*9.8/1000=35.525kN混凝土压块：G2=51*50*9.8/1000=24.99kN太阳能电池板自重：Q1=0.117kN/m2支架重量：G3=1619*9.8/1000=15.866kN南坡屋顶铺设光伏电站所占屋顶面积为：S=1.65*0.992*260=425.57m2因此光伏电站增加荷载为：G总=(G1+G2+G3)/S+Q1=(35.525+24.99+15.866)/425.57+0.117=0.297kN/m2四，主要楼、屋面均匀活荷载标准值(khl/m2)序号符载类别标准值序号触类别赢值旖p殿前杆便直1不上人屋面0.77走懈i宿畲楼)2.513遛借祝房62宿舍2.083514楂曜43前Z09设备量1815蚣控制里；44岭望-Z010维电保护室816亦烝室(生产揍)42.011mi1217到生产跳)45_卫生间_2二51_2通管蓄电池空6J8原设计方案屋顶的活荷载标准值为0.7kN/m2光伏电站自重增加自重：G总=0.297kN/m20.7kN/m2屋顶可以满足承载光伏电站的要求