固定式光伏组件支架结构计算书2015年11月目录1工程概述 (1)2分析方法与软件 (1)3设计依据 (1)4材料及其截面 (1)5荷载工况与组合 (2)5.1 荷载工况 (2)5.1.1 支架所受荷载 (2)5.2 荷载组合 (2)6 结构建模 (3)6.1 模型概况 (3)6.2 结构计算模型、坐标系及约束关系 (3)6.3 荷载施加 (4)7主要计算结果 (5)7.1 构件应力比 (5)7.2 构件稳定性校核 (8)1工程概述支架共8榀，间距为3m，两端带悬挑0.58mm，总长22.16m，电池板组水平宽度2.708米、斜面长度3.3米，荷载按25年重现期计算，结构重要性系数0.95，项目地点在黑龙江省牡丹江市,结构计算的三维示意如下图1所示。
图1.1 总体结构模型2分析方法与软件采用SAP2000 V15钢结构分析软件进行结构计算分析。
3设计依据1)建筑结构可靠度设计统一标准( GB 50068-2001 )2)建筑结构荷载规范( GB 50009-2012)3)建筑抗震设计规范( GB 50011-20104)钢结构设计规范( GB 50017-2003 )4材料及其截面材料材质性能，详见下表4.1。
表4.1 材料性能材料名称单位重量N/m3fy屈服强度N/m2f设计强度N/m2抗拉强度N/m2弹性模量E1N/m2泊松比UQ235 7.85E4 235E6 215E6 390E6 2.1E11 0.3 Q345 7.85E4 345E6 310E6 470E6 2.1E11 0.35荷载工况与组合5.1 荷载工况计算所考虑的荷载有恒载、雪荷载以及风荷载作用（由于本支架比较轻，地震工况与风荷载相比，其远不起控制作用，因此，可不考虑地震工况）。
5.1.1 支架所受荷载支架受到的荷载主要有支架自重、电池板及安装附件自重、风载、雪载。
荷载通过檩条传递到支架柱上，模型按各荷载大小均匀分布到檩条上进行加载。
1）结构构件自重：由计算软件自动考虑。
2）恒荷载（太阳能电池板等安装组件）：0.15 kN/㎡（包括各种连接件）。
组件总重：W组件=150*22.16*3.3=10969.2N檩条线荷载：q组件= W组件/（4*22.16）=123.8 N/m3）雪荷载：雪荷载由四根檩条承受，按线均布荷载计：按下面公式计算：S k=μr s0=0.7*0.639=0.4473kN/m2注：a)电池板安装角度为35度，μr取0.7 。
b)s0为25年重现期雪压值（根据牡丹江市10年和100年雪压值，按公式 E.3.4（GB50009-2012）求得）雪压总重：W雪=447.3*22.16*2.708=26842N檩条线荷载：q雪= W雪/（4*22.16）=302.8 N/m4）风荷载：电池板安装后35度斜角，风载体型系数取1.3。
按下面公式计算基本风压：ωk=βz*μs*μz*ω0 =1*1.3*1*0.43=0.559 kN/m2其中：①、地面粗糙度为B类，安装高度小于10米，μz取1。
βz取1。
②ω0（等于0.43 kN/m2）为25年重现期风压值（根据牡丹江市10年和100年雪压值，按公式E.3.4（GB50009-2012）求得）风压总重：W风=559*22.16*3.3=40878.6N檩条线荷载：q风= W风/（4*22.16）=461.2 N/m5.2 荷载组合计算过程考虑了如下组合：(1)1.35恒载+1.4*0.7雪载(2)1.2恒载+1.4雪载(3)1恒载+1.4雪载(4)1.2恒载+1.4风载(5)1.2恒载-1.4风载(6)1恒载+1.4风载(7)1恒载-1.4风载(8)1.2恒载+1.4雪载+1.4*0.6风载(9)1.2恒载+1.4雪载-1.4*0.6风载(10)1恒载+1.4雪载+1.4*0.6风载(11)1恒载+1.4雪载-1.4*0.6风载(12)1.2恒载+1.4*0.7雪载+1.4风载(13)1.2恒载+1.4*0.7雪载-1.4风载(14)1恒载+1.4*0.7雪载+1.4风载(15)1恒载+1.4*0.7雪载-1.4风载(16)1恒载+1.4*0.7雪载+1风载(17)1恒载+1.4*0.7雪载-1风载说明：风荷载前系数为正表示风力方向指向电池板，为负表示风力方向背离电池板。
6 结构建模6.1 模型概况计算所考虑的荷载有恒荷载、雪荷载和风荷载。
6.2 结构计算模型、坐标系及约束关系北立柱上端为铰接斜撑两端为铰接南立柱上端为铰接底部节点全约束图6.2.1 结构计算模型、坐标系及约束图6.3 荷载施加⑴恒荷载施加，施加效果见下图6.3.1。
结构构件自重由软件自动计算，其它太阳能电池板及固定安装组件等的自重为150N/m2，通过线荷载导到檩条上。
图6.3.1 施加恒荷载⑵雪荷载施加，施加效果见下图6.3.2。
通过线荷载导到檩条上。
图6.3.2 施加雪荷载⑶风荷载施加，施加效果见下图6.3.3、6.3.4。
图6.3.3 风荷载（指向表面）图6.3.4 风荷载（背离表面）7主要计算结果7.1 构件应力比构件在各荷载组合下计算的应力比都小于1，强度符合要求，正常使用极限状态标准组合下最大变形为10.7/3000=1/280<1/200，挠度符合要求。
各构件应力比对应值见下表7.1.1。
图7.1.1 支架变形图（标准组合16）表7.1.1 构件应力比值单位：力-N 长度-m构件号截面荷载组合轴力分量主弯矩分量次弯矩分量应力比/PRatio /MMajRatio /MMinRatio /TotalRatio74 JG65*25*2.2 COMB12 3.58E-06 0.122803 0.030935 0.146 82 JG65*25*2.2 COMB12 3.08E-06 0.122825 0.031305 0.146 65 JG65*25*2.2 COMB12 6E-05 0.116486 0.055265 0.163 73 JG65*25*2.2 COMB12 6.02E-05 0.116509 0.055265 0.16363 JG65*25*2.2 COMB12 6.02E-05 0.148492 0.06529 0.20364 JG65*25*2.2 COMB12 6E-05 0.148507 0.065317 0.203 91 JG65*25*2.2 COMB12 3.08E-06 0.142175 0.095459 0.226 83 JG65*25*2.2 COMB12 3.58E-06 0.14219 0.095869 0.226 69 JG65*25*2.2 COMB12 0.003014 0.573654 0.25112 0.786 78 JG65*25*2.2 COMB12 0.001733 0.575366 0.25112 0.787 68 JG65*25*2.2 COMB12 0.003199 0.578948 0.248822 0.789 70 JG65*25*2.2 COMB12 0.003194 0.578994 0.249547 0.790 77 JG65*25*2.2 COMB12 0.001851 0.578676 0.251858 0.791 79 JG65*25*2.2 COMB12 0.001853 0.578721 0.252447 0.791 59 JG65*25*2.2 COMB12 0.000422 0.608235 0.250231 0.816 87 JG65*25*2.2 COMB12 0.006132 0.607871 0.250764 0.822 86 JG65*25*2.2 COMB12 0.006234 0.609068 0.250942 0.82317 YG48*2.4 COMB12 0.011525 0.787181 0.047919 0.76047 YG48*2.4 COMB12 0.011504 0.787386 0.047507 0.7604 YG48*3.9Q345 COMB13 0.00599 0.66981 0.029912 0.64351 YG48*3.9Q345 COMB13 0.005992 0.669917 0.029825 0.64321 YG48*3.9Q345 COMB13 0.008259 0.967284 0.003321 0.92739 YG48*3.9Q345 COMB13 0.008259 0.967289 0.003412 0.92733 YG48*3.9Q345 COMB13 0.008241 0.968011 0.001343 0.92727 YG48*3.9Q345 COMB13 0.008241 0.968017 0.001251 0.92715 YG48*3.9Q345 COMB13 0.00808 0.972349 0.007201 0.93145 YG48*3.9Q345 COMB13 0.00808 0.972364 0.007297 0.9317.2 构件稳定性校核在不同部位的各类构件中，构件62（JG65*25*2.2）、121（YG48*1.4）、19（YG48*1.4）、14（YG48*2）、17（YG48*2.4）、45（YG48*3.9Q345）在相应工况受力最大，故对上述构件进行稳定性校核。
1211762144519图7.2.1 构件编号及位置使用的各构件截面特性见下表7.2.1：结构计算书1表7.2.1 构件截面特性构件截面名称材质H 高度/D 直径 B 宽度tf 翼缘厚度 tw 腹板厚度 A 面积Ix 强轴惯性矩 Iy 弱轴惯性矩 Wx 强轴截面模量 Wy 弱轴截面模量 ix 强轴回转半径 iy 弱轴回转半径 塑性截面系数ɣx 塑性截面系数ɣy mm mmm2m4 m4 m3 m3 mm- - JG65*25*2.2 Q235 0.065 0.025 0.0022 0.0022 0.000377 1.901E-07 4.049E-08 5.849E-06 3.239E-06 0.022466 0.010368 1.05 1.05 YG48*1.4 Q235 0.048 - - 0.0014 0.000205 5.568E-08 5.568E-08 2.32E-06 2.32E-06 0.016483 0.016483 1.15 1.15 YG48*2 Q235 0.048 - - 0.0020.0002897.659E-08 7.659E-08 3.191E-06 3.191E-06 0.016279 0.016279 1.15 1.15 YG48*2.4 Q235 0.048 - - 0.0024 0.000344 8.961E-08 8.961E-08 3.734E-06 3.734E-06 0.016144 0.016144 1.15 1.15 YG48*3.9Q3450.048--0.00390.000541.324E-071.324E-075.516E-065.516E-060.015653 0.0156531.151.151、构件62 （JG65*25*2.2）稳定性计算 1）截面几何特性，详见上表7.2.1 2）稳定性校核图7.2.2 Mx 弯矩图图7.2.3 My弯矩图檩条长3m，两端支撑，中间受线荷载剪力，最大弯矩Mx=-912.43N.m My=199.65N.m 计算长度：lx=μx*L=1*3=3 ly=μy*L=1*3=3长细比：λx=μlx/ix=133.5 λy=μly/iy=289.3构件属于c类截面Фx=0.33 闭口截面Фbx=Фby=1，η=0.7 查钢结构规范附录C根据下面公式：λn=3.0825>0.215，Фy按下面公式计算其中：α1=0.73 α2=1.216 α3=0.302，将数值代入上式，求得Фy=0.093杆中间受到均布横向力，βmx=βmy=βtx=βty=1N’Ex=39795.7N N’Ey=8475.6N根据下面两个公式，将上述参数值代入，=0.901f<f，满足稳定性要求。