屋顶光伏电站支架强度与屋面载荷计算
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GB500682001建筑结构荷载规范GB500092001（2006年版）建筑抗震设计规范GB500112010钢结构设计规范GB500172003冷弯薄壁型钢结构设计规范GB500182002不锈钢冷轧钢板和钢带GB/T328020073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： 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。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。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。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：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;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 =gz s z W0Wk:风荷载标准值（KN/m2）；gz： 高度Z 处的风振系数；s： 风荷载体型系数；z：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7.5.1为1.6所以gz=1.6根据建筑结构荷载规范表F7.3.1，体型系数s为1.475，所以，Wk=1.6*0.83*0.84*0.57=0.636KN/m2雪压荷重根据建筑结构荷载规范中规定：Sk=r*S0；Sk：雪荷载标准值（KN/m2）；r：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6.2.1r=0.2S0为0.35 KN/m2所以Sk=0.2*0.35=0.07 KN/m2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=a1 *GeqFEk为结构总水平地震作用标准值；a1为水平地震影响系数值，可取水平地震影响系数最大值amax；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5.1.2-2查得a1为0，所以FEk为0荷载基本组合P根据建筑结构荷载规范第3.2节荷载组合，计算如下：风压主导时 ：P=G+W+SP=3920+636*1.64*0.99*20+70*1.64*0.99*20=26.845KNC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=(26845/4/10.2=657.97N/m（系统由4排轨道支撑，每排轨道长10.2m）L=2.073m应力 由于所使用材料为：允许应力为23500N/cm2 /1.5=15666 N/cm2(8661.76/15666)<1 所以安全弯曲1(由4根横梁支撑)E=6.9×105 N/cm2 IM =12cm4 跨距207.3cm，最大位移量207.3/100=2.073cm，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 5.1 荷载标准值计算5.1.1恒荷载：太阳能板： q=0.2/(1. 64x0. 99) =0.12KN/m2钢结构自重：q=0.08KN/m2q=0.20KN/m25.1.2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D.4）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：5.1.3雪荷载：雪荷载标准值 扬中市地区基本雪压（n=50）： 体型系数： =0.35 x1=0.35 5.2 荷载组合最不利负载组合为：1.0恒1.4风（）=1.0x0.20-1.4 x 0.389=-0.3446 KN/m25.3 基础校核电池板投影面积：10.125 m x 2.973m=30.1负荷载：30.1x 0.3446 KN/=10.37 KN基础总配重： 1.22KN x10个=12.2 KN 平均载荷：12.2 KN/30.1=0.405KN/本项目需配置10个1.22KN的基础，基础总配置达到12.2KN ,大于负载荷10.37KN，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：10.125×2.97330.1单位面积受力：1786/30.1=59.34kg/ 0.58kN/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0.58KN/，安装太阳能方阵后载荷远小于设计载荷，所以安全。
