风力发电机组塔架与基础/风力发电工程技术丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张燎军 等 著

图书标签:

• 风力发电
• 风力发电机组
• 塔架
• 基础
• 工程技术
• 可再生能源
• 新能源
• 结构工程
• 电力工程
• 风能

出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517046585

版次：1

商品编码：12097457

包装：平装

丛书名： 风力发电工程技术丛书

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：279

字数：439000

正文语种：中文

内容简介

　　《风力发电机组塔架与基础/风力发电工程技术丛书》是《风力发电工程技术丛书》之一，系统全面地介绍了风力发电机组塔架和基础的相关知识，内容包括塔架设计原理和方法，荷载及荷载组合，塔架结构，陆上风力发电机组基础和设计要求、地基设计计算、扩展基础设计、桩基础设计、地基处理等，海上风力发电机组型式及特点、单桩基础设计、导管架基础设计、高桩承台设计、整机模态分析及振动频率校核、基础防冲刷等。
　　《风力发电机组塔架与基础/风力发电工程技术丛书》参考国内外风力发电机组塔架与基础方面的理论方法、技术成果和典型工程案例编而成，可作为高等院校相关专业的教学参考用书，也可供从事相关专业的科研、设计、施工人员参考。

目录

前言

第1章 绪论
1．1 风能与风力发电
1．1．1 风能资源及分布
1．1．2 风力发电原理及风力发电机组系统构成
1．2 风力发电的现状及应用前景
1．2．1 国内外风力发电现状及发展前景
1．2．2 全球风电产业技术发展及趋势
1．2．3 国内风电现状、发展前景及存在的问题
1．3 风力发电机组塔架及基础的重要性

第2章 塔架设计原理和方法
2．1 设计原理
2．2 结构设计计算方法
2．3 风力发电机组结构极限限制状态分析
2．3．1 设计方法
2．3．2 极限强度分析
2．3．3 疲劳损伤分析
2．3．4 稳定性分析
2．3．5 临界挠度分析

第3章 荷载及荷载组合
3．1 作用与荷载的概念
3．2 风荷载
3．2．1 基本风速和基本风压
3．2．2 风速、风压高度变化系数
3．2．3 风荷载体型系数
3．2．4 脉动风的主要特性
3．2．5 顺风向风振
3．2．6 横风向风振
3．3 地震作用
3．3．1 震级和烈度
3．3．2 场地类别划分
3．3．3 确定地震力的方法
3．3．4 振型分解反应谱法
3．4 波浪荷载
3．4．1 波浪对风力发电机组基础的影响
3．4．2 波浪荷载计算
3．5 水流荷载
3．5．1 水流力
3．5．2 计算参数的确定
3．6 冰荷载
3．6．1 概述
3．6．2 冰荷载计算
3．7 船舶荷载
3．7．1 一般规定
3．7．2 挤靠力
3．7．3 撞击力
3．8 风力发电机组的设计荷载及组合
3．8．1 风力发电机组分级
3．8．2 风况及其他条件
3．8．3 荷载作用工况及其组合

第4章 塔架结构
4．1 塔架结构型式
4．1．1 塔架的型式、组成及特点
4．1．2 塔架高度
4．1．3 塔架结构布置
4．2 塔架设计步骤
4．3 塔架作用力及其计算方法
4．3．1 坐标系的确定
4．3．2 风轮受力计算
4．3．3 风轮受力简化计算方法
4．3．4 塔架上的作用力
4．3．5 暴风工况时塔架荷载计算
4．4 圆筒形钢塔架结构设计
4．4．1 钢塔架材料特性
4．4．2 塔架静强度、刚度验算
4．4．3 稳定性验算
4．4．4 塔架的动力特性设计
4．4．5 风力发电机组塔架的疲劳设计
4．4．6 有限元法在塔筒校核中的应用
4．4．7 塔筒校核实例
4．4．8 钢塔筒结构制造和连接
4．4．9 防腐蚀和表面防护
4．5 其他型式的塔架
4．5．1 钢筋混凝土塔架
4．5．2 桁架式塔架
4．6 塔架安装施工
4．6．1 典型的安装程序
4．6．2 塔架主要安装工艺

第5章 陆上风力发电机组基础
5．1 基础设计总述
5．1．1 基础设计发展历程
5．1．2 基础破坏典型案例及分析
5．2 风力发电机组基础型式和设计要求
5．2．1 基础受力特点和结构型式
5．2．2 基础设计要求
5．3 地基设计
5．3．1 地基设计规定
5．3．2 地基承载力计算
5．3．3 地基变形计算
5．3．4 地基稳定性计算
5．4 扩展基础设计
5．4．1 扩展基础的设计内容与计算步骤
5．4．2 荷载计算
5．4．3 矩形扩展基础计算
5．4．4 圆形扩展基础计算
5．4．5 八边形扩展基础计算
5．5 桩基础设计
5．5．1 桩基础设计要求
5．5．2 桩和桩基础设计内容
5．5．3 桩的承载力计算
5．5．4 软卧层承载力、抗拔承载力计算
5．5．5 桩基沉降计算
5．5．6 桩基承台设计
5．5．7 桩基础的设计计算
5．5．8 桩基的施工
5．6 地基处理
5．6．1 概述
5．6．2 软弱地基及其处理方法
5．6．3 特殊土地基（不良地基）及其处理方法
5．6．4 岩石锚杆基础
5．6．5 水泥土搅拌法
5．6．6 土桩及灰土桩复合地基
5．6．7 换填法
5．6．8 预压法
5．6．9 强夯法和强夯置换法
5．6．10 振冲法
5．6．11 砂石桩法
5．6．12 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法

第6章 海上风力发电机组基础
6．1 风力发电机组基础概况
6．1．1 国外海上风力发电机组基础型式及特点
6．1．2 国内海上风力发电机组基础型式及特点
6．1．3 其他基础型式及研究进展
6．2 单桩基础
6．2．1 单桩基础特点及适用范围
6．2．2 单桩基础静力计算
6．2．3 单桩基础连接设计
6．2．4 附属构件设计
6．2．5 典型案例
6．3 导管架基础
6．3．1 导管架基础特点及适用范围
6．3．2 导管架基础设计及计算
6．3．3 附属构件设计
6．3．4 典型案例
6．4 高桩承台基础
6．4．1 高桩承台基础特点及适用范围
6．4．2 高桩承台基础结构计算
6．4．3 附属构件设计
6．4．4 典型案例
6．5 整机模态分析及振动频率校核
6．6 风力发电机组基础防冲刷
6．6．1 基础周边局部冲刷计算
6．6．2 防冲刷防护处理措施

附录
附录A 圆形扩展基础工程实例
附录B 桩基础工程实例
参考文献

书籍简介 本书聚焦于风力发电工程领域中至关重要的两个组成部分：风力发电机组塔架和基础。作为风力发电技术的支柱，塔架承担着将叶片捕获的风能转化为电能的关键任务，而基础则为整个庞大的结构提供稳固的支撑，承受着来自风、浪、设备运行以及环境因素的巨大载荷。对这两大部分的深入理解与精确设计，直接关系到风力发电机组的安全、效率和经济性。 本书内容全面，旨在为风力发电工程领域的工程师、设计师、研究人员以及相关技术人员提供一份详实的技术参考和实践指导。我们将从基础理论出发，逐步深入到塔架和基础的设计、分析、施工和运维等各个环节。 第一部分：风力发电机组塔架设计与分析 本部分将详细阐述风力发电机组塔架的设计原则、结构类型以及关键的分析方法。 塔架结构概述：首先，我们将介绍不同类型的风力发电机组塔架，包括圆柱形钢塔、斜拉塔、箱形塔等，并分析它们各自的特点、适用场景及其优缺点。 载荷分析：深入探讨塔架所承受的各种载荷，包括风载荷（阵风、平均风速、风向变化）、设备载荷（机组自身重量、旋转惯性力、制动载荷）、地震载荷、冰载荷以及海洋环境下的波浪和水流载荷（针对海上风电）。我们将介绍相关的载荷计算方法和规范要求。 结构设计与优化：详细讲解塔架的材料选择（主要是钢材）、截面设计、连接方式（如法兰连接、焊接连接）以及加强筋的设计。重点介绍如何通过结构优化来平衡强度、刚度、稳定性和经济性，并降低材料消耗。 动力特性分析：塔架并非刚性结构，其动力特性对机组的疲劳寿命和运行稳定性至关重要。我们将介绍塔架的自振频率、模态分析以及风致振动响应的分析方法，包括涡激振动、颤振和参数共振等现象。 疲劳分析与寿命预测：风力发电机组长期运行在动态载荷下，疲劳是导致结构失效的重要因素。本部分将详细介绍疲劳载荷的计算、S-N曲线的应用、损伤累积理论以及塔架构件的疲劳寿命评估方法。 抗腐蚀与表面处理：特别是对于海上风电，塔架面临严重的海洋腐蚀问题。我们将探讨不同材料的防腐蚀性能、涂层体系的选择与施工要求，以及其他抗腐蚀措施。 第二部分：风力发电机组基础设计与分析 基础是风力发电机组稳固运行的基石，其设计直接关系到整个系统的安全可靠。本部分将涵盖陆上和海上风电基础的各类设计与分析。 基础类型与选择： 陆上风电基础：详细介绍重力式基础、桩基础（单桩、群桩）、承台式基础等常见类型，并分析它们在不同地质条件下的适用性、设计要点和优缺点。 海上风电基础：着重介绍单桩基础、导管架基础、吸力式基础、重力式基础（在特定条件下）以及浮式基础等，分析它们在不同水深、海况和地质条件下的适用性、结构特点和设计挑战。 土工勘察与岩土力学：强调土壤性质对基础设计的重要性。介绍常见的土工勘察方法，以及岩土力学理论在基础承载力、沉降和稳定性分析中的应用。 基础载荷传递与分析：分析塔架传递到基础的各种载荷，包括静载荷、动载荷（风载荷、设备载荷）以及环境载荷（海浪、海流）。介绍载荷的传递路径和在基础内部的分布。 基础结构设计与配筋： 陆上基础：重点讲解混凝土基础的配筋设计、厚度计算、抗剪、抗弯设计。 海上基础：详细介绍单桩基础的桩土相互作用分析、桩身设计（钢管桩、混凝土桩）、焊缝设计；导管架基础的节点设计、杆件强度校核；吸力式基础的土体固结与稳定性分析等。 基础变形与稳定性分析：包括基础的沉降分析、倾斜分析以及整体稳定性校核。对于海上基础，还将重点分析在海浪和海流作用下的动载荷以及对基础稳定性的影响。 施工技术与质量控制：介绍各类基础的施工工艺，如桩基的打设、混凝土浇筑、导管架的安装、吸力式基础的下沉等。强调施工过程中的质量控制要点，确保基础的精度和可靠性。 基础维护与监测：探讨基础的日常检查、定期维护以及结构健康监测技术，包括腐蚀监测、应力监测、变形监测等，以保障风力发电机组的长久安全运行。 第三部分：相关工程技术与发展趋势 本部分将拓展至与塔架和基础设计相关的其他重要工程技术，并展望未来的发展趋势。 风电场布局优化：简要介绍风电场整体布局对塔架和基础设计的影响，如风资源分布、地形条件、接入电网等。 材料科学与技术：探讨新型材料在塔架和基础制造中的应用，如高强度钢、复合材料等，以及它们对结构性能和成本的影响。 数字化设计与仿真技术：介绍参数化设计、有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）等先进的数字化工具在风力发电机组塔架和基础设计中的应用，以及它们如何提高设计效率和准确性。 智能化监测与运维：展望未来，介绍传感器技术、大数据分析、人工智能等在风力发电机组塔架和基础健康监测、故障诊断和预测性维护中的应用，旨在实现更高效、更安全的运维。 全生命周期设计理念：强调从设计、制造、安装、运行到退役的全生命周期管理，以及如何在各个阶段优化成本和环境影响。 本书力求内容严谨、逻辑清晰、图文并茂，通过理论分析与工程实例相结合的方式，帮助读者深入理解风力发电机组塔架与基础的设计要点和关键技术。我们希望本书能成为风力发电工程领域的一部实用性强、参考价值高的专业著作。

评分☆☆☆☆☆

同样的，对于基础部分，我希望能看到一些关于不同地质条件下基础设计的优化方案。比如，在松软土层或者斜坡地带，如何设计稳固的基础？在地震多发区，如何提高基础的抗震性能？书中的论述，或许会从理论计算入手，然后结合大量的工程实践案例，来讲解不同基础形式在不同环境下的优劣势。特别是对于近年来日益普及的陆上大功率风机，其基础的尺寸和复杂程度都远超以往，如何高效、经济地完成这些大型基础的施工，我想这本书应该会有独到的见解，也许会涉及一些新型的施工设备或者施工工艺。

评分☆☆☆☆☆

我一直在思考，随着风力发电机组的单机容量不断增大，塔架和基础所承受的载荷也呈指数级增长，这对于传统的设计理念和施工技术提出了严峻的挑战。这本书，我想应该会重点探讨如何应对这些挑战。例如，在塔架部分，如何通过优化截面形状、采用高强度材料或者引入先进的减振技术，来提高塔筒的承载能力和抗疲劳性能。在基础部分，如何通过改进桩基设计、采用新型材料或者优化施工方法，来提高基础的承载力和稳定性。同时，我也期待书中能包含一些关于风机运行过程中，塔架和基础的长期监测技术和评估方法，以及在出现结构损伤时，如何进行有效的维修和加固。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，风力发电工程的成功，离不开每一个环节的精益求精，而塔架和基础作为风机的“根基”，其技术发展水平直接决定了风力发电的可靠性和经济性。这本书的出现，在我看来，必然是对这一领域现有技术进行的一次系统性梳理和升华。我猜测，在塔架部分，它可能不仅仅停留在静态设计，还会深入探讨动载荷下的应力分析，特别是风机运行时产生的涡激振动、颤振等动力学问题，以及如何通过塔架结构优化来规避这些风险。对于我们这些在现场经常处理塔筒变形、连接处开裂等问题的工程师来说，书中如果能提供一些详细的监测技术、故障诊断方法和维修加固策略，那就太及时了。

评分☆☆☆☆☆

我对于风力发电工程中的一些新兴技术和发展趋势也保持着高度的关注。近年来，随着技术的进步，塔架和基础的设计理念也在不断更新。我希望这本书能够提及一些前沿的研究成果和应用实例，比如智能塔筒的设计（集成传感器、通信模块等）、新型材料在塔架和基础中的应用（如复合材料、超高性能混凝土等）、以及利用大数据和人工智能技术进行塔架和基础的健康监测和故障预测。这些新兴技术的发展，必将对风力发电行业的未来产生深远的影响，如果书中能对这些内容进行深入的探讨，那将极大地提升其前瞻性和指导意义。

评分☆☆☆☆☆

风电工程的生命周期管理，包括从设计、制造、安装、运行到报废的整个过程，都离不开对塔架和基础的深入理解。我希望这本书能够提供一个全面的视角，涵盖塔架和基础在各个生命周期阶段的关键技术和管理要点。例如，在设计阶段，如何进行可靠性分析和风险评估；在制造阶段，如何保证产品质量和批次一致性；在安装阶段，如何优化施工工艺和提高效率；在运行阶段，如何进行健康监测和状态评估；在后期维修加固时，如何选择最合适的技术方案。这些都是我作为一名现场工程师非常关心的问题，如果这本书能提供系统性的解答，将非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

再回到基础，我个人对海上风电的基础技术一直保持着极大的关注。随着技术的进步，海上风电场正在向更深的海域发展，这对基础的设计和施工提出了更高的要求。我希望这本书能够详细介绍不同类型海上基础（如单桩、导管架、吸力式基础、漂浮式基础等）的设计原理、施工工艺和优缺点。特别是在深远海风电领域，漂浮式基础技术的研究和应用是未来的趋势，如果书中能提供一些关于漂浮式基础的设计方法、稳定性分析以及系泊系统的相关知识，那将是极其宝贵的。另外，海上风电场的基础施工涉及到大量的海上作业，安全管理和风险控制是重中之重，我希望书中也能对这方面有深入的探讨。

评分☆☆☆☆☆

然后，我对基础部分更是充满了期待。基础的稳定性直接关系到整个风力发电机组的安全运行，尤其是在复杂的海洋环境和地质条件下，基础的设计和施工难度更是成倍增加。这本书，我想应该会涵盖重力式基础、桩基础（包括单桩、群桩）、沉井基础等多种类型。我尤其好奇它在海洋工程方面的论述，比如在深海或者复杂海况下，如何选择合适的基础形式，如何进行海洋地质勘探，如何设计桩基的承载力和抗拔性能，以及在施工过程中如何应对潮汐、波浪等不利因素。海上风电的成本很大一部分就体现在基础建设上，如果这本书能够提供一些创新性的基础设计思路，或者是一些能有效降低施工成本的实用技术，那对我们行业来说无疑是具有里程碑意义的。

评分☆☆☆☆☆

我作为一名经验丰富的风电技术人员，深知细节决定成败。在塔架的设计和制造过程中，材料的选择、焊接工艺的控制、防腐蚀处理的规范，每一个环节都至关重要。我非常期待这本书能在这些方面提供非常详尽的指导，比如不同等级钢材的选用标准、焊接接头的强度计算方法、不同涂层体系的性能对比和适用范围，甚至对不同供应商的材料和工艺进行一些客观的评价。同时，在塔筒的安装过程中，起重设备的选型、分节吊装的顺序和方法、塔筒的校准和固定，这些都是保证安装质量的关键。我希望这本书能够提供一些实际可操作的施工方案和技术要点，指导我们如何高效、安全地完成塔筒的安装。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在风电行业摸爬滚打了十年的工程师，我一直深耕于风力发电机组的运维环节，每天面对的都是那些庞大的塔筒和坚实的基座，它们是风机屹立不倒的生命线，是我工作中最为直接也最常打交道的部分。近来，我的朋友圈里频繁出现关于《风力发电机组塔架与基础/风力发电工程技术丛书》的讨论，大家都说这本书内容详实，是行业内的“宝典”，于是我按捺不住好奇心，也入手了一本。收到书的那一刻，我迫不及待地翻开，虽然我知道它的核心内容必然是关于塔架和基础的设计、施工、运维的，但我更期待它能带来一些我未曾触及的视角，或者是在我熟悉的领域里，能有更深入、更细致的讲解。 我首先关注的是塔架部分。我知道，塔架的设计并非易事，它需要考虑风载荷、疲劳寿命、材料力学、甚至地质条件的影响。这本书的论述方式，我估计会从基础的理论开始，逐步深入到各种塔筒结构的类型，比如钢制塔筒、混凝土塔筒、以及一些混合式塔筒。我特别希望它能详细地讲解不同塔筒结构在不同风资源区域、不同机组容量下的适用性分析，以及在设计过程中如何权衡成本、性能和可制造性。比如说，在设计钢制塔筒时，厚板连接的焊接工艺、防腐蚀涂层的选择和施工标准，这些都是我们现场维护时经常遇到的技术难题，如果书中能有详尽的解决方案或者案例分析，那将是极大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

最后，我想强调的是，一本优秀的工程技术书籍，不仅仅是提供理论知识，更重要的是能够指导实践。我希望这本书能够包含大量的工程案例分析，通过真实项目的经验教训，来帮助读者更好地理解理论知识的应用。这些案例可以涵盖不同类型风力发电机组的塔架和基础设计、施工、运维过程中遇到的各种问题，以及相应的解决方案。通过对这些案例的深入学习，我们能够更好地规避潜在的风险，提高工程质量，降低工程成本，从而推动风力发电行业的健康发展。我期待这本书能成为我们风电工程师手中不可或缺的工具书，为我们提供强大的技术支持。

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