屋顶光伏电站支架强度与屋面载荷计算.docx

项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/s③ 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20m4.2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截面面玄架尺寸(mm)41*41安装角度2尸材料镀傍截面面积(A )277形心主轴到腹板边缘的1. 4516E+(}1形心上轴到翼缘尖的距2, 6484EH】高惯性矩IX8. 3731 时04恨性矩IyL 5694E+041回转半径IX1. 7386E-HQ1回挂半径iy1. 2JU4E十『截面抵抗矩敝4., 0844E-KJ3I j截面柢抗矩Wx•L 084JE+03截面抵抗矩Wy%1478E 十 03截面抵抗Wyy1. 725JHIO3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=20kgx20=400kg 一3920N;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 邛gz ps pz W0Wk:风荷载标准值（KN/m2）;pgz :高度z处的风振系数；ps :风荷载体型系数；pz :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辰为1.6所以 Pgz=1.6根据《建筑结构荷载规范》表F7.3.1 ,体型系数ps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=pr*S0 ;Sk :雪荷载标准值（KN/m2 ）;Mr :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6.2.1Mr=0.2S0 为 0.35 KN/m2所以 S k=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。

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1为0，所以FEk为0⑤ 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Ml,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81（由4根横梁支撑）E=6.9x105 N/cm2IM =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15.1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=0.355.2荷载组合最不利负载组合为：1.0恒+ 1.4风(一)= 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 m2负荷载：30.1 rm x 0.3446 KN/m = 10.37 KN基础总配重：1.22KN x10 个=12.2 KN平均载荷：12.2 KN/30.1 m2=0.405KN/m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=20kgx20=400kg支架总荷重：G=136kg水泥墩荷重：G2 = 125kgx10=1250kg(2) 屋顶单位面积受力总荷重:400+136+1250kg = 1786kg组件安装面积：10.125x2.973必30.1 m2单位面积受力：1786/30.1=59.34kg/ m2«0.58kN/m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/m，，安装太阳能方阵后载荷远小于设计载荷所以安全。