太阳能支架强度计算.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。 （1）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。 （2） 假象载荷 1）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 2）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（CWV02S）aIJ 3）积雪载荷（S）。与组件面垂直的积雪荷重。 4）地震载荷（K）。加在支撑物上的水平地震力 5）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GG+0.7S短期积雪时G+SG+S暴风时G+WG+0.35S+W地震时G+KG+0.35S+K（4）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1=M1/Z （5）A-B间的弯曲（6）B-C间的弯曲应力和弯曲形变（7）C-D间的弯曲应力和弯曲形变（8）支撑臂的压曲（9）支撑臂的拉伸强度（10）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： 受横向风的影响，基础滑动或者跌倒 地基下沉（垂直力超过垂直支撑力） 基础本身被破坏 吹进电池板背面的风使构造物浮起 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Fs1.5；地震及暴风时：安全率Fs1.2 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Fs3；地震及暴风时：安全率Fs2 附件1：风荷载计算（1）设计时的风压载荷 W=CwqAw（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=q0aIJ 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=1/2V02式中 q0基准速度压（N/m2） 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 （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=CSPZSAS 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 （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=C1G （5.10） K=C1（G+0.35S）（5.11） 式中 K地震载荷（N）； C1地震层抗剪系数； G 地震载荷（N）； S 积雪载荷（N）。 地震层抗剪系数由下式计算： C1=ZRtAiCo 式中 Z 地震地域系数 Rt 振动特性系数 Ai 层抗剪分布系数 Co 标准抗剪系数（0.2）以上。