太阳能支架强度设计考虑因数及计算公式.doc

支架强度计算 支架是安装从下端到上端高度为4m以下的太阳能电池阵列时使用。计算因从支架前面吹来（顺风）的风压及从支架后面吹来（逆风）的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量，支撑臂的压曲（压缩）以及拉伸强度，安装螺栓的强度等，并确认强度。 结构材料 选取支架材料，确定截面二次力矩IM和截面系数Z。 假象载荷 固定荷重（G） 组件质量（包括边框）GM +框架自重GK1+其他GK2 固定载荷G=GM+ GK1+ GK2 风压荷重（W） （加在组件上的风压力（WM）和加在支撑物上的风压力（WK）的总和）。 W=1/2×（CW×σ×V02×S）×a×I×J 积雪载荷（S）。与组件面垂直的积雪荷重。 地震载荷（K）。加在支撑物上的水平地震力 总荷重（W） 正压：5）=1）+2）+3）+4） 负压：5）=1）-2）+3）+4） 载荷的条件和组合 载荷条件 一般地方 多雪区域 长期 平时 G G+0.7S 短期 积雪时 G+S G+S 暴风时 G+W G+0.35S+W 地震时 G+K G+0.35S+K 悬空横梁模型 A-B间的弯曲应力 顺风时A-B点上发生的弯曲力矩： M1=WL2/8 应力σ1=M1/Z A-B间的弯曲 B-C间的弯曲应力和弯曲形变 C-D间的弯曲应力和弯曲形变 支撑臂的压曲 支撑臂的拉伸强度 安装螺栓的强度 基础稳定性计算 1、风压载荷的计算 2、作用于基础的反作用力的计算 3、基础稳定性计算 当受到强风时，对于构造物基础要考虑以下问题： ①受横向风的影响，基础滑动或者跌倒 ②地基下沉（垂直力超过垂直支撑力） ③基础本身被破坏 ④吹进电池板背面的风使构造物浮起 ⑤吹过电池板下侧的风产生旋涡，引起气压变化，使电池板向地面吸引 对于③～⑤须采用流体解析等方法才能详细研究。研究风向只考虑危险侧的逆风状态 以下所示为各种稳定条件： a．对滑动的稳定 平时：安全率Fs≥1.5；地震及暴风时：安全率Fs≥1.2 b．对跌倒的稳定 平时：合力作用位置在底盘的中央1/3以内时 地震及暴风时：合力作用位置在底盘的中央2/3以内时 c．对垂直支撑力的稳定 平时：安全率Fs≥3；地震及暴风时：安全率Fs≥2 附件1：△风荷载计算△ （1）设计时的风压载荷 W=Cw×q×Aw（作用于阵列的风压载荷公式） 式中 W——风压荷重 Cw——风力系数 q ——设计用速度压（N/m2） Aw——受风面积（m2） （2）设计时的速度压 q=q0×a×I×J 式中 q——设计时的速度压（N/m2） q0——基准速度压（N/m2） a——高度补偿系数 I——用途系数 J——环境系数 1）基准速度压。设定基准高度10m，由下式算出： q0=1/2×σ×V02 式中 q0——基准速度压（N/m2） σ——空气密度风速（Ns2/m4） V0——设计用基准（m/s） 2）高度补正系数。随地面以上的高度不同，速度压也不同，因此要进行高度补正。高度补正系数由下式算出： a=（h/h0）1/n 式中a——高度补正系数； h——阵列的地面以上高度 h0——基准地面以上高度10米 n——表示因高度递增变化的程度，5为标准 3）用途系数。通常1.0 用途系数 建设地点的周围地形等状况 1.15 ①极重要的太阳能光伏发电系统 1.0 ②普通的太阳能光伏发电系统 0.85 ③短时间或者①以外的系统，且太阳能电池阵列在地面以上高度为2m以下场合 4）环境系数。通常1.0 环境系数 建设地点的周围地形等状况 1.15 如海面一样基本没有障碍物的平坦地域 0.90 树木、低层房屋（楼房）分布平坦的地域 0.70 树木、低层房屋密集的地域，或者中层建筑（4-9层）物分布的地域 （3）风力系数 1）组件面的风力系数。 若是如下图所示的安装形态的场合，采用下图数据即可。2）支撑物构成材料的风力系数 附件2：△积雪荷载计算△ 设计时的积雪载荷： S=CS×P×ZS×AS 式中 S——积雪荷重 CS——坡度系数 P ——雪的平均单位质量（相当于积雪1cm的质量，N/m2） 一般的地方19.6N以上，多雪区域为29.4N以上。 ZS——地上垂直最深积雪量（cm） AS——积雪面积 （1）坡度系数 坡度 ＜30°＞ 30°～40° 40°～50° 50°～60° ＞60° 坡度系数CS 1.0 0.75 0.5 0.25 0 （2）雪的平均单位质量 雪的平均单位质量是指积雪厚度为1cm、面积为1m2的质量。 （3）积雪量 太阳能电池阵列面的设计用积雪量设定为地上垂直最深的积雪量（ZS），但是，经常扫雪而积雪量减少的场合，根据状况可以减小ZS值。 附件3：△地震荷载计算△ 设计用地震载荷的计算，一般的地方由式（5.10）,多雪区域由式：（5.11）计算。 K