湘潭 · 湖南光伏钢支架

光伏钢支架结构设计与计算工具

为 Dave 的 24 块组件、约 17 kW 屋顶阵列提供的实时结构计算手册。在左侧调整参数，所有荷载、构件验算、连接节点以及完整材料清单都会随之实时更新 - 按抵御 12 级台风的标准设计。

需要调整

组件数量24N 型

阵列跨度28.8 m12 × 2

总重量2,206 kg恒载

设计风压0.85kN/m² · 12 级

结构布置图

单榀横向排架的侧立面与平面网格图。改变倾角、屋顶坡度、净空与通道宽度时，两图会按计算出的腿长实时重绘。

侧立面（含屋顶坡度）

平面图（组件 + 通道 + 主梁）

荷载分析

依据 GB 50009 的标准荷载。台风阵风按 w₀ = v²/1600 换算为风压，并与 0.35 kN/m² 的地区基本风压取大值控制设计。

恒载

0.286kN/m²

组件: 840 kg
钢支架: 1,004 kg
通道格栅: 363 kg
重力合计: 21.6 kN

风荷载

2.20kN/m² 风吸

设计 w₀: 0.85 kN/m²
高度系数 μz: 1.00
阵风系数 βgz: 1.50
坡度增大系数: × 1.15
净上掀力: 207 kN

雪荷载

0.450kN/m²

基本 s₀: 0.45 kN/m²
坡度系数 μr: 1.00
水平投影: 30.8 kN
是否控制: 否

承载力极限状态组合（垂直板面，kN/m²）

1. 重力 - 1.3 × 恒载 + 1.5 × 雪载1.05

2. 风压（向下） - 1.3 × 恒载 + 1.5 × 风压2.86

3. 风吸（上掀） - 0.9 × 恒载 − 1.5 × 风吸3.56 ◀ 控制

屋面坡向受力

屋顶坡度会让支架沿屋面产生下滑趋势，并改变风掀动态。这里把重力、雪载与风致剪力都分解到屋面坡向上，由锚栓承担。

沿屋面坡向的力

屋顶坡度: 15°
屋面下滑(重力): 5.60 kN
雪载下滑分量: 7.98 kN
风致坡向剪力: 117.6 kN
坡向合力(ULS): 195.6 kN
每底板剪力: 7.52 kN

树脂/不锈钢屋面较光滑，本计算不依赖摩擦（参考摩擦阻力约 4.2 kN），坡向力全部由锚栓抗剪承担。

前后腿长（按坡度计算）

组件倾角相对水平面 25°，屋面坡度 15°，两者共同决定立柱腿长。组件相对屋面的等效倾角为 10°。

前腿（短）500mm

后腿（长）1,053mm

屋面下的高差747 mm

水平投影深度2,788 mm

板面最高点1,800 mm

构件验算

导轨跨越相邻主梁，主梁跨越前后立柱。各构件按抗弯（σ = M/Wₓ ≤ 215 MPa，Q235）与挠度（L/200）验算。

组件导轨

40x80x2.0 RHS · 跨度 2.40 m

通过

利用率80%

受荷宽度: 0.65 m
线荷载(ULS): 2.32 kN/m
弯矩 Mₓ: 1.67 kN·m
弯曲应力: 171 MPa
挠度: 8.9 / 12.0 mm

斜主梁

80x80x3.0 SHS · 跨度 3.08 m

超限

利用率205%

受荷宽度: 2.40 m
均布荷载(ULS): 8.54 kN/m
弯矩 Mₓ: 10.10 kN·m
弯曲应力: 442 MPa
挠度: 37.7 / 15.4 mm

主梁应升级为 100×100×4.0 mm，或在坡中增设支撑以减半跨度。

主梁 / 排架13横向排架数

柱距2.40 m主梁间距

导轨条数4每排 2 条

立柱轴力6.1 kN重力，每排架

焊缝与锚固

台风工况下抗拔（上掀）与坡向抗剪同时控制。每块底板承担其份额的净上掀力与坡向剪力，由化学锚栓锚入屋面板。

锚固

底板数量: 26
每板锚栓: 4 × M12
锚固深度: 110 mm
锚栓总数: 104
抗拔需求: 8.0 kN/板
抗拔能力: 72 kN/板
抗剪需求: 7.5 kN/板
抗剪能力: 48 kN/板

拉剪复合利用率 27%，满足要求

焊缝与底板

角焊缝: 6 mm 焊脚
有效厚度: 4.2 mm
底板: 200×200×10 mm Q235 热镀锌
焊条: E43 / E50，两道焊

材料清单（BOM）

加工整套支架所需的全部材料。钢材用量随柱网、跨度与所选型材自动变化。

项目	规格	数量	长度	重量
前立柱（短腿）每腿净高约 500 mm	80×80×3.0 SHS · 热镀锌	13根	8.5 m	61 kg
后立柱（长腿）每腿净高约 1053 mm	80×80×3.0 SHS · 热镀锌	13根	15.6 m	113 kg
斜主梁	80×80×3.0 SHS · 热镀锌	13根	40.0 m	290 kg
组件导轨（檩条）共 4 条，于主梁处搭接	40×80×2.0 RHS · 热镀锌	4条	115.1 m	419 kg
斜向抗风支撑	40×80×2.0 RHS · 热镀锌	4根	10.7 m	39 kg
检修通道钢格栅中央通道宽 450 mm	30mm · 热镀锌钢格栅	13㎡	-	363 kg
立柱底板	200×200×10mm Q235 · 热镀锌	26根	-	81 kg
化学锚栓每块底板 4 颗	M12 × 110mm 304	104套	-	-
组件中压块	35mm	44套	-	-
组件边压块	35mm	8套	-	-
框架连接螺栓	M12 × 40 8.8	156套	-	-
合计			190 m	1,004 kg

型材长度为净尺寸；下料、搭接与端部损耗建议另加约 8%。钢格栅按标准 1 米板出售，请按实际向上取整。

结构设计说明书

可直接交给加工厂或复核工程师的通俗版说明。

1. 工程概况

屋面光伏支架，承托 24 块组件（2.38 m × 1.303 m，每块 35 kg），按 12 列 × 2 排横向布置，组件倾角 25°，中央设 450 mm 检修通道。项目位于湖南湘潭，既有屋面坡度 15°。支架占地约 28.78 m × 2.79 m，最低点离瓦面 500 mm。

2. 荷载

恒载按板面计 0.286 kN/m²（总重 2,206 kg）。风荷载按 GB 50009，设计风压取 0.85 kN/m² - 12 级台风阵风（36.9 m/s → 0.85 kN/m²）控制，大于 0.35 kN/m² 的地区基本风压；屋面坡度引入风掀增大系数 1.15。阵列净上掀力达 207 kN。雪载 0.450 kN/m²（s₀ 0.45，坡度系数 1.00）。控制组合为 0.9 × 恒载 − 1.5 × 风吸 = 3.56 kN/m²。

3. 屋面坡向受力与腿长

组件倾角相对水平面，屋面坡度 15°，二者共同决定立柱腿长：前腿 500 mm、后腿 1,053 mm（组件相对屋面等效倾角 10°）。沿屋面坡向的承载力组合合力 195.6 kN（重力下滑 5.60 kN + 雪载 7.98 kN + 风致剪力 117.6 kN），每块底板 7.52 kN，由锚栓抗剪承担，不计屋面摩擦。

4. 结构体系

13 榀横向排架，间距 2.40 m，每榀由前立柱（500 mm）和后立柱（1,053 mm）通过一根 80x80x3.0 斜主梁连接，主梁跨度 3.08 m。4 条 40x80x2.0 导轨通长布置（28.78 m），跨越相邻主梁 2.40 m。导轨利用率 80%（通过）；主梁利用率 205%（超限）。主梁应升级为 100×100×4.0 mm，或在坡中增设支撑以减半跨度。

5. 连接节点

主梁与立柱、导轨夹件采用 6 mm 角焊缝（E43/E50，两道焊）并配 M12 8.8 级螺栓。每根立柱坐于 200×200×10 mm Q235 热镀锌底板，用 4 颗 M12 化学锚栓锚固，锚深 110 mm。每板抗拔需求 8.0 kN（能力 72 kN）、抗剪需求 7.5 kN（能力 48 kN），满足要求。

6. 耐久性

所有钢材热镀锌（≥ 85 µm）以适应湖南潮湿气候。下料端口与焊缝用冷镀锌漆补涂。紧固件采用 304 不锈钢、压块用铝合金，避免双金属腐蚀。锚栓与螺栓扭矩每年及每次强台风后检查一次。