支架载荷简单计算过程概述

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×（CW×σ×V02×S）×a×I×J

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

（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σ1=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：

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1/3以内时

地震及暴风时：合力作用位置在底盘的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

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

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=C1×G                                     （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=Z×Rt×Ai×Co

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。