太阳能支架强度设计考虑因数及计算公式教学内容.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。太阳能支架强度设计考虑因数及计算公式-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+GK22） 风压荷重（W）（加在组件上的风压力（WM）和加在支

2、撑物上的风压力（WK）的总和）。W=1/2（CWV02S）aIJ3） 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（3） 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1=M1/Z（4） A-B间的弯曲（5） B-C间的弯曲应力和弯曲形变（6） C-D间的弯曲应力和弯曲形变（7） 支撑臂的压

3、曲（8） 支撑臂的拉伸强度（9） 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Fs1.2b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

4、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

5、=（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极重要的太阳能光伏发电系统1.0普通的太阳能光伏发电系统0.85短时间或者以外的系统，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

6、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）坡度系数坡度3030404050506060坡度系数CS1.00.750.50.250（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。-