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测风塔

用于测量风能参数的高耸塔架结构

测风塔是一种用于测量风能参数的高耸塔架结构，即一种用于对近地面气流运动情况进行观测、记录的塔形构筑物。以前多由风力发电企业、气象、环保部门建造，用于气象观测和大气环境监测。

测风塔的含义
测风塔是作为用于风资源的数据采集的需要而新兴的一种塔型，测风塔架设在目标风场内，目的是为了分析该风场内风能资源的实际情况。
在塔体不同高度处安装有风速计、风向标以及温度、气压等监测设备。可全天候不间断地对场址风力情况进行观测，测量数据被记录并存储于安装在塔体上的数据记录仪今。需要开展3—5年风能资源观测工作，才能满足为风场内风能条件进行评估要求。测风塔架设在风电场场址内，多为折架式结构和圆筒式结构，采用钢绞线斜拉加固方式，高度一般为10—150米。根据现行国家规定，测风塔高度普遍为100M。
风荷载
基本含义
风荷载也称风的动压力，是空气流动对工程结构所产生的压力。
风荷载与基本风压、地形、地面粗糙度、距离地面高度，及建筑体型等诸因素有关。中国的地理位置和气候条件造成的大风为：夏季东南沿海多台风，内陆多雷暴及雷线大风冬季北部地区多寒潮大风，其中沿海地区的台风往往是设计工程结构的主要控制荷载。台风造成的风灾事故较多，影响范围也较大。雷暴大风可能引起小范围内的风灾事故。
分类
测风塔结构的荷载作用按照作用时间的变异性和持续性分类可分为三类：即永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
（1）永久荷载
永久荷载是指统计规律与时间参数无关，其量值在整个设计基准期内基本保持不变的荷载，一般的永久荷载由有结构自重、固定设备重、导线和线网张力、结构上的物料重、基础上的土重、土压力等。
（2）可变荷载
可变荷载是指统计规律与时间参数有关，其量值在整个设计基准期内可以变化的荷载，可变荷武一般包活有风荷载、裹冰荷载、地震作用、雪荷载、安装或检修荷载、塔楼楼面或平台的活荷载、温度变化、基础不均匀沉陷等。
（3）偶然荷载
偶然荷载是指在整个设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大的荷裁，一般有线网拉断的作用力、桅杆纤绳绝缘子或支座绝缘破坏的作用力等。按照结构的动力反应分类可以分为动力荷载和静力荷载。动力荷载由惯性力的作用，静力荷载则是荷载本身有一定的动力特性，使得结构产生的惯性力及动力效应可以忽略的荷载。
高耸结构是高大的直立式结构，因此侧向作用的荷载将对结构产生最为不利的影响，例如风荷载和地震作用，它们作用在结构上是水平力，使得结构在水平方向上产生很大的位移。
作用机理
根据大量的风实测资料显示，在风的顺向时程曲线中，包含了两种成分：一种是长周期部分，其时间常在10分钟以上；另一种是短周期部分，常只有几秒钟左右。
根据上述两种成分，实用上常把风分为平均风(即稳定风)和脉动风(常称阵风脉动)来加以分析。平均风是在给定时间间隔内，把风对建筑物的作用力速度、方向以及其它物理量都看成不随时间而改变的量，考虑风的长周期大大地大于一般结构的周期，因而其作用力相当于静力，脉动风是由于风的不规则性引起的，它的强度随时间按随机规律变化，由于周期较短，因而其作用力是动力性质的，将引起结构的振动。
平均风速是一个重要统计特征，对确定风力的大小具有决定性，平均风速是一个重要统计特征，对确定风力的大小具有决定性。风速的分布是空间的，沿着离地而高度的不同，风速应有所不同。风压沿高度变化是由地表摩擦的结果，地面越粗糙，其影响越大。高楼林立的大城市对风压的影响比广阔的海平而要大的多。实测结果表明，在一定时间间隔内，一个固定位置上的风速的平均值几乎是不变的，但却随高度的增大该值逐渐增大。如上所述，作用于一点的风速可用平均风速和脉动风速来表示，而平均风对确定风荷载大小具有决定性的意义。
结构设计
近年来，随着全球对风能资源的普遍关注和风力发电行业的迅速发展，各国政府、企业或是风电开发商开始投资兴建测风塔，为将来风电场的投资建设获取第一手风能资料。
测风塔架设在风电场场址内，多为绗架式结构和圆筒式结构，采用钢绞线斜拉加固方式，高度一般为10-150米。
在塔体不同高度处安装有风速计、风向标以及温度、气压等监测设备。
可全天候不间断地对场址风力情况进行观测，测量数据被记录并存储于安装在塔体上的数据记录仪中。
测风塔结构设计：常见的测风塔结构形式有自立式和拉线式两种。
自立式测风塔塔体下部较宽，塔架材料用量相对较大，对基础要求也较高；拉线式测风塔受力较为合理，可靠性高，塔体截面小，塔架材料用量小，但拉线基础数量多，施工工艺复杂。
测风塔塔架可采用单根钢管、三角形桁架及四边形桁架等结构形式。
单根钢管结构形式所需钢管直径大，迎风面积亦大，材料量大；三角形桁架结构形式较为稳定，塔架受风荷载作用较小，最为经济；四边形桁架结构形式较为稳定，一般情况下当三角形桁架不能满足受力及变形要求或不经济时，塔架可选用四边形桁架结构形式。
测风塔的主要功能：环境监测，风、气压、湿度等资源数据采集。
为相应的仪器设备的安装做支撑。
适用单位：发电厂前期规划、海岛测风、气象数据采集、环境监测等部门。
优点：风荷载系数小，抗风能力强。
塔身挡风面积小，利于采集数据准确客观，将实测数据和实际数据的差距降到最低。
采集塔柱采用外法兰盘连接，螺栓受拉，不易破坏，钢绞线加固。
塔柱正三角型布置,节约钢材,跟开小，占地面积小，节约土地资源，造价低廉(仅为角钢自立塔的1/3或更少).选址便利.塔身自重轻，运输和安装便捷、建设工期短,塔型随风荷载曲线变化设计，线条流畅，遇罕遇风灾不易倒塌，安全系数高.设计符合国家钢结构设计规范和塔桅设计规程，结构安全可靠.
执行标准：风电场风能资源测量方法(GB/T 18709-2002)|
抗风能力：最大抗风60米/秒；抗震烈度：8度
设计重量：〉1吨（具体重量根据地域而定，西部地区，沿海多风区与中部地区略有差异。
测风数据被用来进行风资源评估和投资前景预测。
主要参数
基本设计依据：钢结构设计规范（TJ17-74).
基本参数：设计风速：60米/每秒
垂 直 度：1/1000
适宜温度：-45C-+45C
防腐处理：热镀锌
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