SAP2000在光伏支架结构设计中的应用

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摘要：利用一组钢支架为例，应用sap2000软件对光伏电站用钢支架进行强度校核，介绍了运用SAP2000软件进行光伏支架强度校核的步骤及方法，并分析了计算结果，可供钢支架结构设计人员参考。关键词：钢支架；SAP2000；强度校核 中图分类号：TU2

文献标识码： A引言有限元法就是一种计算机模拟技术。有限元法最初的思想是把一个大的结构划分为有限个称为单元的小区域，在每一个小区域里，假定结构的变形和应力都是简单的，小区域内的变形和应力都容易通过计算机求解出来，进而可以获得整个结构的变形和应力。有限元法中的相邻的小区域通过边界上的结点联接起来，可以用一个简单的插值函数描述每个小区域内的变形和应力，求解过程只需要计算出结点处的应力或者变形，非结点处的应力或者变形是通过函数插值获得的。SAP2000 是基于有限元法的结构分析软件，它可以对不同体系类型的结构进行分析和设计。在SAP2000 三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项，且完全在一个集成的图形界面内实现。建模简单、形象，建立结构几何模型的同时也建立了结构的有限元模型。1工程概况本支架所处项目位于哈密，北纬42.50°，东经93.28°。项目所在地50年一遇基本风压0.6kN/O，基本雪压0.2kN/O。此支架采用当地最佳倾角38°，组件安装方式为2行10列，每组支架安装20块电池组件，单个组件自重20kg。组件规格为1631mm×900mm×40mm，每组支架设3跨，东西跨距为2.8m。2利用SAP2000软件进行强度校核2.1设计依据1.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）2.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）3.《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGB2-91）4.《钢结构工程施工与验收规范》（GB50205-95）5.《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221-95）6.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）7.《光伏发电站设计规范》（GB50797-2012）2.2建立模型使用CAD进行三维建模，按照实际尺寸建立CAD模型。如图1所示钢支架三维模型，支架间距为2800mm，电池组件采用2排竖放10块的布置方式。用CAD建立三维模型时，立柱、斜支撑、斜梁、檩条均分层建立，以便导入SAP2000后自动生成组。建模完成后，将模型另存为dxf格式的文件。图1 钢支架三维模型2.3单位及坐标系设置将前面建立的三维模型导入SAP2000，根据本例模型中的数据，设置单位为kN，mm，C，并设置Z轴为垂直轴。2.4材料及截面设置材料设置为Q235B型材，立柱采用C型钢，规格为72*41.3*2.5mm；斜梁采用C型钢，规格为42*41.3*2.5mm；檩条采用C型钢，规格为62*41.3*2.5mm；斜支撑采用角钢 ，规格为40*40*3mm。2.5荷载计算2.5.1恒载计算：单个组件自重为23kg，即：

每个组件与檩条4点接触，则每点所受荷载

2.5.2雪荷载计算：单个组件面积为： 。 按50年一遇雪压取值，每个组件所受雪压：（考虑积雪分布系数）Sk=。每个组件与檩条4点接触，则每点所受荷载为。 2.5.3风荷载计算： 按50年一遇风压取值，垂直于板方向。对上下板分别求风荷载标准值： （体型及体型系数见下图所示）依据规范GB50009-2012可查得：，，，，，故，，（1）风吸力作用下节点荷载计算： 总荷载：水平荷载：竖向荷载：（2）风压力作用下的节点荷载计算：总荷载： 平荷载：竖向荷载：2.6施加荷载本次计算主要考虑的外部荷载有风荷载、雪荷载和恒载，结合上述荷载计算结果，利用SAP2000软件进行加载计算。如图2所示为光伏支架加载点位置，将上述荷载分别施加在相应构件的加载点位置上。图2 加载点位置2.7结果分析根据《光伏发电站设计规范》（GB50797-2012）表6.8.8对受弯构件挠度容许值的规定，主梁挠度容许值为L/250。经上述加载计算得出，此光伏支架的最大位移为：ymax=8.4mm