工业厂房光伏屋面一体化设计及结构抗震性能研究

发布时间：2017-04-14 02:21

  本文关键词：工业厂房光伏屋面一体化设计及结构抗震性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前国家大力提倡低碳节能和发展绿色建筑,光伏建筑一体化已成为未来发展的大趋势。虽然光伏建筑在我国某些地区已经建成,但大部分都只是局限于示范工程,推广程度不高。因此展开对于光伏建筑一体化设计及其结构安全性的分析是十分必要的。本文以光伏建筑为研究对象,重点研究工业厂房与光伏组件的结合形式,然后从光伏屋面出发,提出一种应用在工业厂房屋面上的光伏一体化结构,并针对结构的安全性开展了数值模拟研究。本文的主要研究工作如下:(1)工业厂房光伏屋面一体化设计。(1)根据光伏屋面所处地域的不同,选取了4°、10°、15°和20°、25°、30°六种典型的光伏组件最佳倾角,并针对最佳倾角的不同提出了两种不同的光伏组件布置方式;(2)对支撑光伏组件的光伏支架结构的布置位置及方式、截面尺寸、连接形式等进行了设计,并以2L70mm x 4mm支架梁、60mm x 60mm x 4mm支架柱、1600mm支架柱柱高、120kg/m2光伏组件自重及300安装倾角时的工况为例,详细分析了光伏支架结构上的荷载和荷载效应组合,以及支架梁、支架柱的静力受力计算;(3)针对屋面光伏组件清洁困难这一问题,提出了光伏组件清洁系统,主要包括清洗装置和排水装置,对其运行基本原理、布置位置及数量等进行了说明;(4)为了提高屋面上人的安全系数,设计了屋面检修与维护通道,其横向布置在光伏支架上,且位于每排光伏组件的下端15~30cm。(2)工业厂房光伏屋面一体化结构抗震性能分析。采用SAP2000软件分别建立了一般屋面门式刚架厂房结构、光伏屋面门式刚架厂房结构的有限元模型,对计算模型进行时程响应分析,结果表明:(1)屋面安装光伏组件及支架结构后,光伏屋面门式刚架厂房结构底层刚架柱顶的位移较一般屋面门式刚架厂房结构有20%以上的增幅;(2)8度多遇及罕遇地震作用下光伏屋面门式刚架厂房结构底层刚架柱顶位移分别为4.06mm、23.20mm,顶层柱顶位移分别为4.13mm、23.62mm均处于基本完好状态,满足抗震性能的要求;(3)光伏组件质量、支架柱柱高是影响光伏屋面门式刚架厂房结构地震响应的重要因素,当光伏组件倾角低于30°且采用本文提出的布置方式时,光伏组件倾角对光伏屋面门式刚架厂房结构地震响应的影响并不显著。
【关键词】：工业厂房 光伏屋面一体化 光伏组件 结构设计 抗震性能
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU352.11;TU18
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究课题的提出10-11
• 1.3 国内外相关研究现状11-14
• 1.3.1 光伏屋面结构设计的研究11-12
• 1.3.2 光伏屋面结构承载力的研究12
• 1.3.3 光伏屋面结构抗风性能的研究12-13
• 1.3.4 光伏屋面结构抗震性能的研究13-14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 2 光伏建筑屋面一体化的组成及设计原则15-21
• 2.1 光伏屋面一体化概念15-16
• 2.2 光伏屋面一体化组成16-19
• 2.2.1 光伏发电系统16-18
• 2.2.2 光伏支架结构18-19
• 2.3 光伏屋面的布置方式及倾角19-20
• 2.3.1 沿屋面倾斜方向架设19
• 2.3.2 最佳倾角倾斜架设19
• 2.3.3 太阳光实时追踪19-20
• 2.4 光伏屋面一体化设计原则20
• 2.5 小结20-21
• 3 工业厂房光伏屋面一体化结构设计21-36
• 3.1 一种工业厂房光伏屋面的概念设计21-23
• 3.2 光伏发电系统设计23-27
• 3.2.1 光伏组件选型23-24
• 3.2.2 光伏组件的最佳倾角24-25
• 3.2.3 光伏组件的布置方式25
• 3.2.4 光伏系统发电量25-27
• 3.3 光伏支架结构设计27-33
• 3.3.1 设计依据27
• 3.3.2 计算假定27
• 3.3.3 支架布置27-28
• 3.3.4 支架截面选型28-29
• 3.3.5 荷载计算29-30
• 3.3.6 支架梁受力计算30-32
• 3.3.7 支架柱受力计算32-33
• 3.4 光伏组件清洁系统设计33-34
• 3.4.1 清洗装置设计33
• 3.4.2 排水装置设计33-34
• 3.5 屋面检修与维护通道设计34
• 3.6 小结34-36
• 4 工业厂房光伏屋面一体化结构抗震性能研究36-66
• 4.1 有限元分析模型36-38
• 4.1.1 模型介绍36-37
• 4.1.2 模型基本参数37
• 4.1.3 模型建立37-38
• 4.2 模态分析38-39
• 4.3 地震响应时程分析39-47
• 4.3.1 地震波选取39-40
• 4.3.2 位移时程反应分析40-44
• 4.3.3 加速度时程反应分析44-47
• 4.4 抗震性能影响因素分析47-64
• 4.4.1 光伏组件倾角47-52
• 4.4.2 光伏组件质量52-58
• 4.4.3 支架柱柱高58-64
• 4.5 小结64-66
• 结论与展望66-68
• 1 结论66-67
• 2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李_晨，

本文编号：305012