抗风设计计算
光伏斜屋顶支撑结构抗风设计计算
光伏斜屋顶支撑结构抗风设计计算随着可再生能源的普及和应用，光伏发电系统广泛安装在斜屋顶上，为建筑提供绿色能源。
在设计光伏斜屋顶支撑结构时，抗风设计是不可忽视的一项重要内容。
本文将详细介绍光伏斜屋顶支撑结构抗风设计的计算方法和相关要点。
一、风荷载计算抗风设计的第一步是计算风荷载。
根据《建筑抗风设计规范》等相关规范，风荷载计算包括基本风压和风荷载分布的确定。
基本风压的计算可采用规范中的公式，并结合光伏斜屋顶支撑结构的高度、形状和地理位置等因素进行修正。
风荷载分布的确定可采用等效静力法或风洞试验等方法。
等效静力法常用于光伏斜屋顶支撑结构的设计中，可以将结构抗风能力参数化后进行计算。
风洞试验则可以更加精确地预测风荷载的分布情况。
根据实际情况选择适当的方法计算风荷载分布，并将结果应用于后续的结构分析与设计。
二、结构受力分析在确定了风荷载后，进行结构受力分析是抗风设计的关键步骤之一。
光伏斜屋顶支撑结构通常由支撑柱、梁和连接件等组成，在分析过程中，需要考虑各部位的受力情况。
首先，通过有限元分析等方法对各个构件进行应力分析，确定各个构件的受力情况，包括压力、拉力和弯矩等。
根据结构的设计要求，合理选择材料和尺寸，通过分析得到的受力情况，对结构进行调整和优化。
其次，结合实际情况和施工要求，考虑光伏斜屋顶支撑结构的整体稳定性。
结构的整体稳定性包括整体抗弯刚度和整体抗扭刚度等。
在设计过程中，可以采用增加剪力墙、增设支撑连接件等措施提高结构的整体稳定性。
三、关键节点设计在抗风设计中，关键节点的设计十分重要。
对于光伏斜屋顶支撑结构而言，关键节点包括支撑柱与梁的连接、梁与光伏板的连接等。
这些关键节点承载着较大的受力，设计时需要采用适当的方法保证其安全可靠。
首先，对关键节点进行应力分析，确定其承载能力。
根据结构的要求，选择合适的连接方式和材料，确保关键节点的强度和刚度要求。
其次，进行节点的抗倾覆计算。
由于光伏斜屋顶支撑结构容易受到侧向风荷载作用造成倾覆，需要进行抗倾覆计算。
抗风计算
两层集装箱临舍抗风计算书根据国家标准，热带低压(TD)：最大风速为10.8～17.1米/秒，底层中心附近最大风力6-7级；热带风暴(TS)：最大风速为17.2～24.4米/秒，风力8-9级；强热带风暴(STS)：最大风速为24.5～32.6米/秒，风力10-11级；台风(TY)：最大风速为32.7～41.4米/秒，风力12-13级；强台风(STY)：最大风速为41.5～50.9米/秒，风力14-15级；超强台风(Super TY)：最大风速为51.0以上米/秒，风力16级或以上。
参照《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）,垂直作用在港口工程结构表面上的风荷载标准值应按下式计算：W k=μs ×μz×W 0风荷载标准值（KPa）式中W k——μs——风荷载体系系数μz——风压高度变化系数W 0——基本风压（KPa）可按下式确定：其中，基本风压WW 0 =V2/1600式中V——港口附近空旷平坦地面，离地10m高，30年一遇10min平均最大风速（m/s）。
1、风荷载作用于集装箱上的倾覆弯矩：根据以上信息，岛上两层集装箱临设按抗强台风设计，计算过程如下（计算简图见下图a）：W k=μs ×μz×W 0=0.8×1.38×512/1600=1.8KPa所以，作用于集装箱上的均布荷载为Q=1800N/m。
考虑结构重要系数取1.1，风荷载分项系数取 1.4，可得风荷载作用于集装箱上的倾覆弯矩为：=1.1×1.4×1800N/m×6m×3m=54432N·m。
M12、结构自重抗倾弯矩：每个集装箱自重按10000N计，混凝土条形基础自重为4×0.3m×0.3m×25000N/m3=9000N/m。
则两层集装箱及条形基础抗倾弯矩为：M 2=[(4×10000N/6)+9000]×3.75m =58750N ·m 3、结论：由以上可得：M 1 < M 2由此，在强台风作用下，两层集装箱临舍依然可以保持稳定。
抗风等级计算
我举个例子：
楼顶有一个有Φ50mm钢管制作的高度5米避雷针；靠4个M10的螺钉固定；在10级风下的风压和抗风强度计算如下：
首先：风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。
根据伯努利方程，风的动压为：wp=0.5·ro·v2
其中wp为风压[kN/m2]；ro为空气密度[kg/m3]；v为风速[m/s]。
由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为：r=ro·g；因此ro=r/g；得：wp=0.5·r·v2/g；
在标准状态下, 空气密度r=0.01225 [kN/m3]；重力加速度g=9.8[m/s2],得：wp=v2/1600
将风速代入, 10 级大风相当于 24.5-28.4m/s, 取风速上限 28.4m/s, 得风压wp=0.51[kN/m2]
就是每平方米面积承受约51千克力。
对于此避雷针，其迎风面积等于0.25m2；它所承受的10级风下的压力为：12.75kN；力臂长度2.5m；
依据力学中的杠杆公式，此时固定螺钉所承受的力矩为：31.875kN.m；
假设螺钉长度为10厘米；则4个螺钉所承受的总拉力为318.75kN；
查机械设计手册[也可参照GB/T 3098.13-1996]，M10的螺钉的破坏扭矩为102kN，则其合力为408kN；
因为：408kN大于318.75kN；所以10 级风下这个避雷针不会吹倒。
呵呵。
明白了吗？。
屋面板抗风计算书
１） 屋面板抗风计算书A. 屋面板基本参数基材：350n/m ㎡，厚度t=0.6mm ，板型：468，有效宽度：468mm ，波高：75mm ， 波距：468mm ，檩条间距 1.5m 43212.66,11.12/,350/I c m m W c m m f n m m ===B ．荷载组合a 基本荷载屋面板自重 0.06 kn/ ㎡屋面恒载标准值DB 0.06 kn/ ㎡屋面活荷载 0.50 kn/ ㎡活荷载标准值LB 0.50 kn/ ㎡基本风压 0.50 kn/ ㎡屋面风压体形系数 -2.2地面粗糙度分类 A 类风压高度系数 1.80 h=32.8m风阵系数 1.54风压标准值 -3.05 kn/ ㎡ h=32.8m屋面雪荷载 0.5kn/ ㎡积雪分布系数 1.4雪荷载标准值 0.5 kn/ ㎡检修集中荷载换算值 0.15 kn/ ㎡b 屋面板上标准线荷载恒载 0.468*0.08=0.028kn/m活荷载 0.468*0.50=0.23kn/m负风压 0.468*(-3.05)=-1.43 kn/m h=32.8m雪压 0.468*0.5=0.23 kn/m检修集中荷载换算值 0.468*0.15=0.07 kn/mc 荷载组合1.2*恒载＋1.4*max(活荷载、雪压、检修荷载)＝1.2*0.028+1.4*0.23=0.36kn/m 1.0*恒载+1.4*负风压＝1.0*0.028+1.4*(-1.43)=-2.03kn/m h=32.8mC. 弯曲应力验算屋面板为一坡通长板，为连续使用2232223221/(8)0.361500/(811.1210)8.95/350/1500/(811.1210)46.4/350/c k e f c c q W f n m mf n m m n m m f n m m σσσ=⨯⨯<=⨯⨯⨯=<=⨯⨯⨯=<=满足＝-2.03满足 h =32.8m 经验算，板材弯曲应力满足要求，满足抗风要求D.挠度验算44344341/(384)||1500/25060.361500/(2061038412.6610)0.18||1500/25062.031500/(2061038412.6610) 1.03||1500/2506k e f q E I m mm m m m m m m m ωωωωωω⨯<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===满足满足h =32.8m 经验算，板材挠度满足要求2) 墙面板抗风计算书A.墙面板基本参数基材：300n/m ㎡，厚度t=0.6mm ，板型：860，有效宽度：860mm ，波高：25mm ， 波距：215mm ，檩条间距 1.5m 4327.98, 5.73/,300/I c m m W c m m f n m m ===B ．荷载组合a 基本荷载墙面板自重 0.055 kn/ ㎡墙面恒载标准值DB 0.055 kn/ ㎡基本风压 0.50 kn/ ㎡墙面风压体形系数 0.8地面粗糙度分类 A 类风压高度系数 1.80 h=32.8m风阵系数 1.54风压标准值 -1.11kn/ ㎡ h=32.8mb 墙面板上标准线荷载恒载 0.86*0.055=0.047kn/m风压 0.86*1.11=0.95 kn/m h=32.8mc 荷载组合1.0*恒载＋1.4*max(活荷载、雪压、检修荷载)＝1.2*0.047+1.4*0=0.056kn/m 1.0*恒载+1.4*风压＝1.0*0.047+1.4*0.95=1.377kn/m h=32.8mC. 弯曲应力验算墙面板为一坡通长板，为连续使用2232223221/(8)0.0561500/(8 5.7310) 2.8/300/1500/(8 5.7310)67.6/300/c k e f c c q W f n m mf n m m n m m f n m m σσσ=⨯⨯<=⨯⨯⨯=<=⨯⨯⨯=<=满足＝1.377满足 h =32.8m 经验算，板材弯曲应力满足要求D.挠度验算44344341/(384)||1500/25060.0561500/(206103847.9810)0.05||1500/25061.3771500/(206103847.9810) 1.1||1500/2506k e f q E I m mm m m m m m m m ωωωωωω⨯<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===⨯⨯⨯⨯⨯=<===满足满足h =32.8m 经验算，板材挠度满足要求。
抗风设计计算
抗风设计计算1.太阳能电池组件支架的抗风设计依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。
若抗风系数选定为40m/s（相当于十级台风），依据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有565 Pa。
所以组件本身是完全可以承受40 m/s的风速而不至于损坏的。
所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。
在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓固定连接。
2.路灯灯杆的抗风设计路灯的参数如下：电池板倾角A=16°，灯杆高度=4米设计选取灯杆底部焊缝宽度δ=4mm灯杆底部外径Φ218焊缝所在面即灯杆破坏面。
灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ=【5000+（218+6）/tan16°】*sin16°=1616mm=1.616m。
所以，风载荷在灯杆破坏面上的作用矩M=F*1.616根据40 m/s的设计最大允许风速，50W的单灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为630N。
考虑1.3的安全系数，F=1.3*630=819N。
所以，M=F*1.616=819*1.616=1323N·m。
根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W=π*（3r²δ+3rδ2+δ3）上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。
破坏面抵抗矩W=π*（3r²δ+3rδ2+δ3）=π*(3*105*105*4+3*105*16+64)=137404mm³=137.404*10-6m³风载荷在破坏面上作用矩引起的应力为=M/W=1323（137.404*10-6）=12.5*106Pa=12.5MPa＜＜215 MPa其中，215 MPa是Q235钢的抗弯强度。
所以灯杆及太阳能组件均满足抗风技术要求。
钢结构抗风计算_解释说明以及概述
钢结构抗风计算解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在对钢结构抗风计算进行解释说明以及概述，介绍其背景、重要性，以及应用于钢结构设计中的关键要点。
通过对实际案例和工程实践经验的分享，进一步探讨抗风计算过程中需要注意的细节和常见错误，并对钢结构抗风设计未来的发展方向进行展望。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
第一部分是引言，在此部分将概述论文的目的、背景和重要性，并简要介绍后面各节内容。
第二部分将详细解释说明钢结构抗风计算的背景和重要性，包括为什么需要进行抗风计算以及其在钢结构设计中所起到的关键作用。
第三部分将讨论抗风计算过程中的关键要点，包括风荷载计算、结构响应分析以及相关准则和规范要求。
第四部分将提供一些具体案例和工程实践经验分享，通过典型钢结构项目的案例分析来进一步阐述抗风计算的实际应用情况，并探讨在工程实践中可能遇到的挑战和相应的解决方案。
最后，第五部分将对本文进行总结评价，并对钢结构抗风设计未来发展的方向进行展望。
1.3 目的本文旨在提供一个全面且清晰的概述，解释钢结构抗风计算的基本概念与原理，并介绍其在实际工程设计中的应用。
通过对相关背景、重要性、关键要点以及实践经验的探讨与分享，希翼能够为读者提供有益和适用的信息，从而提高钢结构抗风设计的质量和可靠性。
最后，展望未来，探索钢结构抗风设计领域仍需关注和发展的方向，以满足不断变化并日益复杂的建筑和结构需求。
2. 钢结构抗风计算解释说明2.1 抗风计算的背景和重要性钢结构抗风计算是为了确保钢结构在强风环境中的安全性和稳定性而进行的计算和设计。
由于钢结构在建筑工程中具有较高的强度和刚性，因此在遭受强风作用时，它会承受巨大的外部压力和摩擦力。
抗风计算可以帮助工程师预测和评估这些外部力对钢结构造成的影响，从而采取相应的措施来确保其安全使用。
2.2 抗风计算方法概述抗风计算方法是一套科学而系统化的规范，用于评估并确定钢结构在面对不同类型和强度的风荷载时所需采取的防护措施。
户外广告抗风计算
户外广告抗风计算体积；v为风速；m为运动流体质元的质量；ωαV为静压能。
将式牗１牘两边除以V，伯努利方程为在气压为１０１．３２５ kPa，常温２５℃和绝对干燥的情况下，海面上的重力加速度 g＝９．８ m／s２。
带入式（２）中得到单位面积上的风压力为由于风压与大气压边界层内陆表粗糙度与高度有关，又考虑到：一般建筑物都是非流线体，当气流绕过建筑物时会产生分离、汇合等现象，引起建筑物表面压力分布不均匀。
为了反映建筑结构上平均风压受到各种因素和情况影响，同时又能便于广告牌抗风设计之应用，我国《高耸结构设计规范》和《户外广告牌设施钢结构技术规程》把结构单位面积上的风荷载标准值规定为犤３－４犦p＝βuω，（４）式中：β为风振系数，一般取１．３； u为风载体型系数，一般在计算时出于安全考虑，取u＝１．２；ω为建筑物所在地区的基本风压。
根据某市要求，广告牌、建筑结构等具有抗８级风的能力（最大风速为２０．７m／s），代入式（３）中，计算出ω＝２６３ Pa。
根据式（４），计算出风压P＝１．０×１．３×１．２×２６３＝４１０ Pa。
１．２稳定性分析独立柱广告牌的结构组成包括两部分：广告牌面板和支撑面板的柱。
由于这种广告牌的建筑方案固定单一，因此立柱的刚度问题对广告牌的稳定性来说就特别重要。
传统的施工方案是采用钢管混凝土柱结构，钢管外径１．８m，内径１．７６m，其抗弯刚度为犤５犦K＝EsIs＋αEeIe，（５）式中：Es和Ee分别为钢材和混凝土的弹性模量，Es＝２９００００ MPa，Ee＝２８８８２ MPa；Is 和 Ie 分别为钢材和混凝土的截面惯性矩；α为小于１的系数，反应了钢管混凝土受弯构件的特点对钢管混凝土抗弯刚度的影响，对于圆钢管混凝土α＝０．６。
钢管部分 EsIs＝２０６０００×１０３×６４（１．８４－１．７６４）＝所以钢管混凝土抗弯刚度为K ＝ EsIs ＋０．６EeIe ＝９．１３×１０６＋０．６×１．３７×１０７＝１．７３５×１０７ kNm２。
抗风柱截面计算
g= 45.53 iy= 47.97
Kg/m mm
1.3348E+07 mm4
其中ymax=h/2=
100 mm
所以 σ
72.6 N/mm2 ≤ f = 315 N/mm2
即A点满足强度要求。 ② 验算B点强度 B点正应力σ b= h'/h*σ
max=
65.35
N/mm2
max=Mymax/(φb*I)=
128.6 N/mm2 ≤ f = 315 N/mm2
综上所得：抗风柱截面 H 200 X 200 X 1
抗风柱截面计算
1.4
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B点剪应力τ b= VSb/Itw 其中Sb=b/2*(h*t-t2)= 1.900E+05 mm2 所以τ b= 6.13 N/mm2
2 2 b +3τ b )
B点折算应力为：SQR(σ 即B点满足强度要求。 ③ 验算C点强度 C点正应力σ c= 0 N/mm2 C点剪应力τ c= VSc/Itw
=
66.2 N/mm2 ≤ f = 315 N/mm2
其中Sc=tW/2*(h/2-t)2+b/2*(ht-t2) = 2.305E+05 mm2 所以τ c= 7.44 N/mm2 ≤ fv = 185 N/mm2 即C点满足强度要求。 五、 验算柱中挠度 挠度 fc=5q风L4/(384EI)= 21.2 mm ≤ fc =L/240= 37.5 mm 六、 验算柱整体稳定 整体稳定应力 σ 计算得φb= 0.5646
29.77
二、 初选截面形式为： H 200 X 200 X 10 X 10 材质 Q345 345 其中 h= 200 , b= 200 , tw= 10 , t= 10 三、 截面惯性矩：I=1/12*tw*h'3+2(1/12*b*t3+a2A) a=(h-t)/2= 95 mm, A=b*t= 5800 mm2 Iy= 所以 Ix= 4.0993E+07 mm4 四、 验算柱截面强度 ① 验算A点强度 σ
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抗风设计计算
1.太阳能电池组件支架的抗风设计
依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。
若抗风系数选定为40m/s（相当于十级台风），依据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有565 Pa。
所以组件本身是完全可以承受40 m/s的风速而不至于损坏的。
所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。
在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓固定连接。
2.路灯灯杆的抗风设计
路灯的参数如下：
电池板倾角A=16°，灯杆高度=4米
设计选取灯杆底部焊缝宽度δ=4mm灯杆底部外径Φ218
焊缝所在面即灯杆破坏面。
灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为
PQ=【5000+（218+6）/tan16°】*sin16°=1616mm=1.616m。
所以，风载荷在灯杆破坏面上的作用矩M=F*1.616
根据40 m/s的设计最大允许风速，50W的单灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为630N。
考虑1.3的安全系数，F=1.3*630=819N。
所以，M=F*1.616=819*1.616=1323N·m。
根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W=π*（3r²δ+3rδ2+δ3）
上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。
破坏面抵抗矩W=π*（3r²δ+3rδ2+δ3）
=π*(3*105*105*4+3*105*16+64)=137404mm³
=137.404*10-6m³
风载荷在破坏面上作用矩引起的应力为=M/W
=1323（137.404*10-6）=12.5*106Pa=12.5MPa＜＜215 MPa
其中，215 MPa是Q235钢的抗弯强度。
所以灯杆及太阳能组件均满足抗风技术要求。