太阳能板支架体系风载响应分析

发布时间：2020-08-20 20:03

【摘要】：近年来,环境问题日益突出,煤炭、石油等不可再生资源日渐枯竭,太阳能等绿色产业的发展迎来春天。太阳能发电技术已经相对完善,人们正在寻求其更为普遍的应用。本文将太阳能板与一种建筑结构结合起来,将太阳能板作为附加荷载,对结构进行体系的风荷载研究。随着科学技术的飞速发展,人类对建筑结构更高、更轻、更舒适的要求愈加严苛,并且对结构的外形的美观性、功能的多样性要求也越来越高。各类相应的理论研究也亟需进步。特别是对风荷载类型的规律性相对较差的对象,人们需要更为接近实际的模拟和结论。本文以随机振动原理为理论基础,采用有限元软件进行结构建模,并对体系进行风致响应分析。本文的主要内容及结论如下:(1)概述了风荷载的研究方法及现状,并介绍了风荷载的数值模拟方法以及等效静力风荷载的计算方法,阐述了分析多目标等效静力风荷载的理论基础。(2)分析了结构的动力响应,主要介绍随机振动的计算原理及结构自振频率的计算方法。(3)对实际工程进行了结构模态分析,得出结构自振频率和振型的有关数据,并运用该自振频率进行等效静力风荷载的计算。(4)把风荷载作为等效静力荷载,对结构进行风致响应的分析,得出在等效静力风荷载的作用下结构各处的位移、应变及应力值,与结构在各工况作用下的位移相比较,得出风荷载对结构的影响。(5)讨论了新型材料玻璃钢作为受力构件对结构整体稳定的影响。本文的计算结果可以为以后结构的风致响应及结构的设计提供参考。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK513;TM615
【图文】：

台风,风荷载,气压

图 1-1 2016 年台风莫兰蒂的影响Fig1-1 The influence of Meranti是空气从气压高的地方向气压低的地方流动。风速越大，进而使结构产生的变形和振动也越大[30]。风荷载引起的结构的变形和位移；（2）风压的反复作动力风振引起结构的动力响应。对于很多大跨度结，风荷载是其首要的设计荷载。由此，对于风荷载引要的工程实用性。目前对动力风荷载的研究发展也研究是基于多种假设的理想状态的，所以，对于风荷际价值。力风荷载研究的模拟主要是根据大量的实践经验得出的计算公式型变化、地面粗糙度等，赋予不同的参考数值及系数荷载施加在结构上，该静力荷载要满足产生的响应

布置图,太阳能板,布置图

4.1 结构实例本文所选择的结构为一种常见展厅的结构类型，几何外形如图 4-示，主体为受压柱和承受拉力为主的钢绳索。这种简易的结构具有很大建造简单快捷，内部空间大，拆卸容易。综上，这种结构可以做大型活动内部可以依据下钢缆绳的位置划分功能的分区；同样，基于它的快捷方以作为紧急救灾所用的临时指挥部等场所。基于它的使用功能，笔者认足构筑物自身的水电自足的前提下，该种结构的广泛应用性定会得到发将太阳能发电引用到该种结构上，并将其布置在结构顶面光照的一面，以为内部提供充足的电能，满足自身的用电需求，另一方面，可以直接采用新型材料——玻璃钢制的管道，既可以在结构上作为结构的骨架起又可以用电能直接将冷水加热供人们使用，这种结构在空旷的场地尤为太阳能板布置在屋顶的位置，在结构分析中，太阳能板以外荷载的在结构骨架上。本文选择的计算外环境为：郑州市 B 类地貌。

结构图,结构图,线弹性,单元选取

图 4-2 简化的结构图Fig4-2 The Simplified structure4.1.1 基本假定（1）线弹性：结构在荷载作用下一直处于线弹性状态，也即是假设在结构的分析计算过程中可以利用叠加法进行分析。（2）均匀性：即结构任何一个单元的各方面性能是恒定的。（3）连续性：假设结构体整个体积内充满物质而毫无空隙，也就是说其整个结构是密实的。（4）准定常假设。4.1.2 ANSYS 建模4.1.2.1 单元选取结构自下而上，中心柱选择 solid65 单元，其余均选择 beam189 单元包括三叉撑、玻璃钢管、上下钢绳索、型钢环，对于结构上附属的太阳能板等以 mass21

【参考文献】