光伏一體化屋面支撐框架與節(jié)點的研究

【摘要】：能源是人類生活物質(zhì)發(fā)展必需利用的基礎(chǔ),能源緊缺的當今社會合理利用能源已成為刻不容緩需解決的問題。太陽能是取之不竭用之不盡的能源,而光伏建筑就是利用太陽能發(fā)電,通過將太陽能電池安裝在建筑的圍護結(jié)構(gòu)外表面來提供電力,是太陽能光伏系統(tǒng)與建筑完美的結(jié)合。本文針對光伏組件安裝在建筑屋面上這種光伏建筑一體化(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)形式,進行了屋面光伏組件的節(jié)點分析與設計,以及風荷載和溫度應力對光伏建筑屋面支撐結(jié)構(gòu)的影響。主要工作有:(1)根據(jù)實際工程參數(shù),采用ABAQUS有限元軟件建立光伏屋面一體化中光伏組件及支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型,并在風荷載作用下對模型進行靜力分析。(2)對光伏屋面一體化中光伏組件及支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型進行溫度應力分析。(3)對光伏屋面一體化中光伏組件及支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型進行非線性分析,通過不斷加大風荷載的方式進行極限強度分析。(4)進行了光伏屋面框架結(jié)構(gòu)安裝節(jié)點的設計,確定框架各構(gòu)件截面尺寸及節(jié)點拼接方式。本文的研究成果,對光伏一體化屋面支撐框架的節(jié)點分析具有指導意義,為光伏一體化屋面支撐框架結(jié)構(gòu)安裝節(jié)點設計提供了技術(shù)支撐。 【關(guān)鍵詞】：光伏一體化屋面 節(jié)點連接 有限元分析 溫度應力分析
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU318;TU18
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 光伏一體化屋面發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 光伏建筑一體化屋面11-14
• 1.2.2 光伏一體化屋面支撐框架分析進展14-16
• 1.3 有限元理論及其ABAQUS軟件介紹16-18
• 1.4 本文的工作18-19
• 第2章 光伏一體化屋面框架的靜力分析19-28
• 2.1 模型的概述及參數(shù)19-21
• 2.1.1 模型概況19-20
• 2.1.2 框架各構(gòu)件截面尺寸20
• 2.1.3 框架各構(gòu)件所采用的材料特性20
• 2.1.4 有限元模型20-21
• 2.1.5 邊界條件與載荷施加21
• 2.2 恒載和活載作用下結(jié)構(gòu)的應力和位移分析21-27
• 2.2.1 屋面框架結(jié)構(gòu)風荷載21-22
• 2.2.2 不考慮風荷載22-24
• 2.2.3 考慮風荷載24-27
• 2.3 小結(jié)27-28
• 第3章 光伏屋面框架的溫度應力分析28-54
• 3.1 有限元模型28-29
• 3.1.1 模型概述28
• 3.1.2 模型參數(shù)28-29
• 3.2 模型的理論計算29-32
• 3.2.1 熱傳導與變溫應力29-30
• 3.2.2 初應變和初應力30-31
• 3.2.3 溫度作用下結(jié)構(gòu)變形計算31-32
• 3.3 有限元計算結(jié)果分析32-52
• 3.3.1 支柱截面方向?qū)蚣軕Ψ植己涂臻g相對位移的影響32-34
• 3.3.2 框架梁尺寸對應力分布和空間相對位移的影響34-41
• 3.3.3 框架柱截面尺寸對框架應力分布和空間相對位移的影響41-48
• 3.3.4 柱高對框架應力分布的影響48-49
• 3.3.5 整體尺寸對框架應力分布的影響49-51
• 3.3.6 支柱截面為方管時的框架應力分布51-52
• 3.4 小結(jié)52-54
• 第4章 光伏一體化屋面框架的非線性分析54-66
• 4.1 非線性有限元方法概述54-56
• 4.2 模型概況56
• 4.3 荷載計算56-57
• 4.3.1 豎向荷載56-57
• 4.3.2 水平荷載57
• 4.4 計算結(jié)果分析57-65
• 4.4.1 寬度方向風荷載作用下的計算結(jié)果57-61
• 4.4.2 長度方向風荷載作用下的計算結(jié)果61-65
• 4.5 小結(jié)65-66
• 第5章 屋頂光伏組件安裝節(jié)點設計66-76
• 5.1 模型介紹66-69
• 5.1.1 模型的概況66-68
• 5.1.2 框架各構(gòu)件截面尺寸68-69
• 5.1.3 框架各構(gòu)件所采用的材料特性69
• 5.1.4 荷載計算69
• 5.2 節(jié)點設計69-76
• 5.2.1 邊跨角鋼與雙角鋼拼接節(jié)點69-71
• 5.2.2 中跨雙角鋼拼接節(jié)點71-73
• 5.2.3 角點角鋼拼接節(jié)點73-76
• 第6章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文79-80
• 參考文獻80-81

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