分布式光伏電站支架結構及荷載計算書2019年12月目錄一、工程概況 3二、工程設計依據 32.1、光伏結構設計參數 32.2、光伏系統結構設計依據 32.3、光伏系統結構設計引用規(guī)范 3三、荷載相關計算 43.1、場地類別劃分 43.2、風荷載核算 43.3、永久荷載計算 53.4、雪荷載計算 5四、結構計算 64.1、鋼架計算 74.1.1、基本信息 74.2、有限元分析 94.2.1、檁條校核（使用有限元分析軟件為：sap2000v15） 94.2.2、槽鋼梁（使用有限元分析軟件為：sap2000v15） 114.3、槽鋼兩端拔力和剪力分析 124.4、光伏電站自重以及屋頂承載能力分析： 13一、工程概況工程名稱：延慶分布式光伏項目光伏系統設計計算高度10m。二、工程設計依據2.1、光伏結構設計參數工程所在地延慶設計施工年限25年結構安全等級三級基本風壓25年0.38kN/平米基本雪壓25年0.33kN/平米2.2、光伏系統結構設計依據a) 光伏系統工程招標文件。b) 設計院提供的施工圖文件。c) 其他有關本次招標工作的說明文件及相關規(guī)范等。2.3、光伏系統結構設計引用規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2017《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007－2011《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》GB50797-2012《冷彎薄壁型鋼結構設計規(guī)范》GB50018-2002《光伏支架結構設計規(guī)程》NB/T10115-2018三、荷載相關計算3.1、場地類別劃分根據地而粗糙度場地可劃分為以下類別：A類：近海面，海島，海岸，湖岸及沙漠區(qū)域；B類：指田野，鄉(xiāng)村，叢林，丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類：指有密集建筑群的城市市區(qū)．D類：指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)，本工程屬千B類。3.2、風荷載核算根據<<建筑結構荷載規(guī)范GB50009－2012>>省份和城市(ProvinceandCity):北京市基本風壓(Basicwindpressure):根據《光伏電站設計規(guī)范》GB50797-2012中6.8.7條規(guī)定：風荷載、雪荷載應按照現行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009中25年一遇的荷載數值取值。25年一遇風荷載取值為：Wo=0.38KPa離地高度(Heighttoground):Hmax=10m地面粗糙度類別(Groundtype):B正風壓：(高度處的風振系數)：結構高寬比小于1.5，所以本工程高度處的風振系數為1；（GB50009-2012，8.4.1）μz=1.0（GB50009-2012，表8.2.1）結構體形類別(Shapetype):斜坡面(Slope),正風壓風荷載體形系數可按照GB50797取值為：1.3；負風壓風荷載體型系數取值由于本項目光伏支架附著于屋面，體形系數可按照光伏支架結構設計規(guī)程(NB/T10115-2018)中的條款屋面坡度接近20度，因此體形系數μs2取值為：-1.0Wk=βgz×μz×μs×Wo=1×1×1.3×0.38=0.494kPa負風壓為Wk1==1×1×（-1）×0.38=0.38kPakPa3.3、永久荷載計算太陽能電池板自重每塊電池板自重：q1=0.19kN／塊每塊電池板而積：Q1=1.65*0.99=1.63㎡每平米均布荷載（含連接件）：Q1=0.117kN/㎡配重塊自重：Q3=1*0.34*0.06*2500=51kg單片瓦自重：2.5kg(經現場測量數據)壓在槽鋼上瓦片按照槽鋼10m長度折算瓦片數量為30片30片瓦片自重Q4=2.5*30*9.8=0.735kN3.4、雪荷載計算根據《建筑結構荷載規(guī)范GB50009－2012》公式(6.1.1)，25年一遇荷載取值為：Wo=0.38KPa雪荷載標準值：SK＝μrS0=0.33*1=0.33KpaSK——雪荷載標準值(kN/m2)；μr——屋面積雪分布系數；本項目傾角21度，按照規(guī)范取值1S0——基本雪壓(kN/m2)，4.5荷載組合值恒載(DL)+風荷載(WL)+雪荷載(SL)荷載組合：標準值：Sk=DL+Wk+SL設計值：S1=1.2×DL+1.4×0.6Wk+1.4×SLS2=1.2×DL+1.4×Wk+1.40×0.7×SL四、結構計算本項目將采用同一系統，選取受力最不利的形式電池規(guī)格1650x992x35mm，單個標準陣列組件數量=20x3=60塊坡屋頂傾角21度。參考圖紙：4.1、鋼架計算4.1.1、基本信息檁條：C41x41x2.0mm槽鋼：14#a4.2、有限元分析單根檁條正風壓:Wind1=0.494x1.65/2=0.41kN/m,單根檁條負風壓:Wind2=-0.38x1.65/2=-0.32kN/m,單根檁條受組件自重荷載:Dead=0.117x1.65/2=0.1kN/m單根領條受組件雪荷載:Snow=0.33x1.65/2=0.27kN/m單根槽鋼受瓦片均布荷載D1=0.735/10=0.0735kN/m正風壓條件下：標準值：Sk1=DL+Wk+SL=0.1+0.41+0.27=0.78kN/m設計值：S1=1.2×DL+1.4×0.6Wk+1.4×SL=1.2x0.1+1.4x0.6x0.41+1.4x0.27=0.84kN/mS2=1.2×DL+1.4×Wk+1.40×0.7×SL=1.2x0.1+1.4x0.41+1.4x0.7x0.27=0.96kN/m反向風吸條件下：標準值：Sk2=DL+Wind2=-0.22kN/m4.2.1、檁條校核（使用有限元分析軟件為：sap2000v15）1).標準值作用下的變形:Dmax=526.8-(522.396+520.599)/2=5.3mm＜[D]=2000/250=8mm結論：檁條在荷載標準值作用下的撓度符合設計要求2).設計值作用下的強度校核:垂直檁條平面σs=Ms/(γ×Wx-x)=513.86/(1.05×3480)=140.63Mpa平行檁條平面彎矩很小可忽略不計σmax=σs=140.63Mpa＜fa=215Mpa結論：檁條在荷載設計值作用下的強度符合設計要求4.2.2、槽鋼梁（使用有限元分析軟件為：sap2000v15）根據實際情況槽鋼梁緊貼于屋面，因此正向荷載對其作用可不做校核，僅需考慮負風壓對槽鋼變形的影響Dmax=24.34MM＜[D]=10000/250=40mm結論：槽鋼在荷載標準值作用下的撓度符合設計要求2).負風壓設計值作用下的強度校核:σs=Ms/(γ×Wx-x)=2348.02/(1.05×13000)=172.02Mpa平行槽鋼平面彎矩很小可忽略不計σmax=σs=172.02Mpa＜fa=215Mpa結論：槽鋼在荷載標準值作用下的強度符合設計要求4.3、槽鋼兩端拔力和剪力分析端部剪力Vmax=3.53kN,拔力Fmax=0.848kN根據下表，4顆M12膨脹螺栓所提供的抗拉設計值和抗剪設計值足以滿足抗拉額抗拔的要求。4.4、光伏電站自重以及屋頂承載能力分析：光伏電站所增加的自重組成以南坡屋頂為例槽鋼：G1=14.5*10*25*9.8/1000=35.525kN混凝土壓塊：G2=51*50*9.8/1000=24.99kN太陽能電池板自重：Q1=0.117kN/㎡支架重量：G3=1619*9.8/1000=15.866kN南坡屋頂鋪設光伏電站所占屋頂面