光伏组件及支撑结构动力分析研究(框架及立柱式一体化屋面)

摘要

随着绿色建筑和低碳节能理念越来越受到重视，光伏屋面一体化工程的发展已逐步成为一种趋势。目前，对安装于屋面上的光伏组件的计算多以静力计算为主，动力分析研究相对较少。本文采用动力分析方法，研究了风荷载和地震作用对光伏建筑屋面上光伏组件及支撑结构动力响应的影响。主要的工作有:
　　1.总结归纳了各类屋面的风振和地震研究现状，以及屋面结构设计方法和动力响应分析方法。
　　2.针对杭州地区光伏屋面一体化工程，采用ANSYS有限元软件建立光伏组件及支撑结构的有限元模型，进行动力特性分析。通过模态分析，研究两种结构形式的自振特性。
　　3.根据线性滤波法模拟脉动风速和风压，并采用时域法对计算模型进行风振响应分析。通过瞬态分析，研究结构模型在基本风速、屋面高度、截面尺寸以及地貌类别等参数发生改变后，结构位移均方根、位移响应、风振系数的响应规律。
　　4.针对实际光伏组件中有可能带有冷却系统，如散热器、冷凝水管等情况，增加了光伏结构质量。地震响应分析中，本文利用Taft波和ELcentro波两种地震波对光伏组件及支撑结构进行地震响应时程分析。最后，将地震响应与风振响应结果进行对比分析，探讨了二者对结构的控制作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 光伏屋面一体化国内外发展现状

1．3 光伏屋面一体化抗风及抗震研究现状

1．3．1 一般屋面和幕墙工程

1．3．2 光伏屋面工程

1．4 本文主要工作

第2章 光伏组件及支撑结构设计和动力分析方法

2．1 基本计算方法

2．1．1 风荷载计算

2．1．2 地震作用计算

2．1．3 软件模拟计算

2．2 光伏玻璃面板及支撑构件设计

2．2．1 光伏玻璃面板

2．2．2 支撑结构

2．3 随机振动及动力响应分析方法

2．3．1 随机振动

2．3．2 动力响应分析方法

2．3．3 动力平衡方程及其求解方法

2．4 本章小结

第3章 有限元模型的建立及动力特性分析

3．1 有限单元法概述

3．2 有限元模型及其基本参数

3．2．1 模型介绍

3．2．2 模型相关参数

3．2．3 模型建立

3．3 模态分析

3．4 本章小结

第4章 光伏组件及支撑结构的风振分析

4．1 风荷载及其性质

4．1．1 平均风特性及其时距转换

4．1．2 脉动风特性

4．1．3 风速谱

4．2 风振研究方法

4．2．1 风速模拟方法

4．2．2 AR法风速时程的模拟

4．2．3 基本假定

4．3 模型风振响应分析

4．3．1 基本工况时程分析

4．3．2 风速对风振响应的影响

4．3．3 屋面高度对风振响应的影响

4．3．4 组件质量对风振响应的影响

4．3．5 梁柱截面对风振响应的影响

4．3．6 组件厚度对风振响应的影响

4．3．7 地貌类别对风振响应的影响

4．3．8 结构形式对风振响应的影响

4．4 本章小结

第5章 光伏组件及支撑结构的地震分析

5．1 地震响应分析方法

5．2 地震波

5．2．1 选取原则

5．2．2 输入原理及其分类

5．3 模型地震响应分析

5．3．1 taft波时程分析

5．3．2 Elcentro波时程分析

5．4 地震响应与风振响应对比分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献