国内外输电线路设计规范风荷载比较-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN国内外输电线路设计规范风荷载比较2012年第2期华中电力第25卷徐彬，冯衡，曾德森（中南电力设计院，武汉430071）摘要：面对越来越多的国外工程设计的需求，了解、熟悉并掌握国外规范与国内规范的异同，对于在国外工程中更好地采用国外规范进行设计是很有必要的。
从实际工程出发，选取国外三本主流输电线路设计规范，与我国规范GB50545-2010的风荷载计算进行分析和比较。
结果表明，国内外规范在风荷载重现期、平均时距、风载体型系数、考虑动力特性的系数以及线条和杆塔风荷载计算值上都有差别。
所得结论可供工程设计人员参考。
关键词：国内外规范；输电线路；风荷载；比较中图分类号：TM75文献标志码：A文章编号：1006-6519(2012)02-0076-06ComparationonWindLoadDesignCodesofTransmissionLineatHomeandAbroadXUBin，FENGHeng，ZENGDe-sen(CentralSouthernChinaElectricPowerDesignInstitute，Wuhan430071，China)Abstract：Asincreasingmarketofdesigningoverseaproject，，,averagewindspeedti meinterval,dragcoefficient,gustfactor,calculatedwindloadonthewireandt owerinthecodesathomeandabroad.Keywords：foreigncodes；transmissionline；windload；comparison 0引言下简称美国规范）[3]和欧盟输电线路设计规范EN50341-1:2001（以下简称欧盟规范）[4]。
在建筑市场激烈竞争日益国际化的今天，国内电力设计院和电力建设公司的涉外工程越来越多，但由于相关技术人员对国外的相关设计标准不是太熟悉，因而对参与国际化的市场竞争带来一些不利的影响。
输电线路结构是一种风敏感结构体系，深入了解并掌握国外规范与我国规范对于风荷载规定的异同，正确使用其进行工程设计成为迫切需要。
选取国内外4本主流的输电线路设计规范，从重现期、基本风速、地形地貌和高度、风载体型系数、动力特性以及风荷载值等方面，对风荷载的相关规定进行对比分析。
选取的国内外规范主要为：我国输电线路设计规范GB50545-2010（以下简称我国规范）[1]、IEC输电线路结构设计规范IEC60826:2003（以下简称国际规范）[2]、美国输电线路荷载导则ASCE74-2009（以收稿日期：2012-03-06作者简介：徐1风荷载重现期与荷载系数我国规范的风荷载重现期与电压等级有关，对于110kV~330kV输电线路和大跨越线路，风荷载的重现期取为30年；对于500kV、750kV的输电线路和大跨越线路，风荷载的重现期取为50年。
IEC标准中，风荷载重现期也与电压等级有关，最低不得低于50年，高于230kV的一般线路取150年，高于230kV、为电网主干的或者供给特殊负荷的唯一电源线路取500年。
美国规范和欧盟规范的风荷载重现期与可靠性级别有关，见表1。
由以上比较可以看出，国内外规范均规定了不同的风荷载重现期，对于同等电压等级的输电彬(1987-)男,湖北洪湖人,助理工程师,主要从事输电线路结构设计工作。
-76-第25卷华中电力2012年第2期线路，我国规范风荷载的重现期低于国外规范。
国外规范风荷载系数的取值也与重现期有关，IEC60826、ASCE74-2009和EN50341等都是以50年重现期的风荷载为基准，其他重现期的荷载系数则是相对于50年重现期的风荷载的转换系数，利用概率统计方法求得。
我国规范则没有考虑重现期对荷载系数的影响，对应于不同的重现期，风荷载的系数均取为，见表1。
内外规范的规定基本相同，只是美国规范在平均时距上与其他国家有差别。
根据国内外学者对不同时距平均风速的比较，统计得到了近似的比值关系[5-6]，见表3。
需要说明的是，表3中给出的是平均值，实际上很多因素都可能影响这个比值关系[7]。
3计算公式国内外规范均将输电线路的风荷载按作用的2基本风速（风压）的比较对于基本风压的计算，由于统计资料和统计结构构件的不同分为：作用于线条的风荷载、作用于杆塔的风荷载以及作用于绝缘子串的风荷载。
国内外规范的计算公式见表4。
从表4可以看出，国内外规范在计算风荷载标准值时，基本都考虑了基本风速（风压）、地形和高度影响、风载体型以及结构动力特性等四个方面的内容。
对于线条及地线风荷载值，大部分规范则考虑了风压沿档距不均匀性的影响。
基本风速（风压）以及地形的比较如前所述；风载体型系数则主要根据风洞试验得出；结构的动力特性则主要考虑风的脉动特性和结构在风荷载作用下的振动反应[8]。
ASCE74-2009(25年)；(50年)；(100年)；(200年)；(400年)EN50341(50年)；(150年)；(500年)时间较长，国内外规范均根据气象台、站搜集到的历年最大风速资料，然后按照某种概率分布，计算得到一定重现期、观测平均时距和基准高度下的最大风速统计值，即为基本风速，然后按照线路电压等级和地理位置确定最大设计风速，再按贝努利公式计算当地的基本风压。
总的来说，影响基本风速的因素和参数分为标准离地高度、重现期、平均时距、地貌类别、风速样本及分布函数等几类，见表2。
由表2可以看出，对于基本风速的取值，国表1规范代号风荷载分项系数w风荷载分项系数GB50545-2010(50年)；(150年)；(500年)表2规范代号基准高度基本风速平均时距统计重现期地面粗糙类别风速样本风速概率分布模型地形和高度影响风载体型系数动力特性线条杆塔线条杆塔GB50545-201010m10min30年(110～330kV)50年(500～750kV)B类年最大风速耿贝尔极值I型风压高度变化系数scs国内外输电线路规范风荷载的比较IEC60286:200310m10min50年B类年最大风速耿贝尔极值I型ASCE74-200910m3s50年C类(与我国B类对应)阵风风速耿贝尔极值I型风速高度变化系数KzEN5034110m10min50年II类(与我国B类对应)平均风速或阵风风速耿贝尔极值I型Vh/VR(Ⅱ)=kTln(h/Zo)VZZVRZ10VR=KRVRBCxcCxt1czCfCfl阵风响应系数Gw阵风响应系数GtCcCt1阵风响应系数Gq风载调整系数风载调整系数风压不均匀系数综合风载系数Gc综合风载系数Gt档距系数GL档距影响Gq和共振系数Gt档距系数Gc瞬时表3各种不同平均时距与10min时距风速的平均比值风速时距统计比值10min1表4规范代号线条杆塔绝缘子串GB50545-2010WxW0zZzscc中印规范输电线路风荷载计算公式 IEC60286:2003ASCE74-20092EN503412dLpsin2WxWsAiq0CxcGcGLdLsinq0Cxt1GtAf1q0CXiGtSi FqzGwCfdLpsinQWxqhGqGcCcdLsin2WsW1W0szAWf0Ws无qzGtCflAmlQWtQWinsqhGqGtCt1At1qhGqGinsCinsAinsA1-77-2012年第2期华中电力第25卷地形地貌和高度影响因素的比较国内外规范均对地形地貌进行了分类，并在风速（风压）高度变化系数中考虑地面粗糙度的影响。
国内外规范的地面粗糙类别近似对应关系见表5[9-10]。
我国规范、IEC标准和美国规范均采用指数率公式来计算风压高度变化系数，其基本表达式为：zKz/HTα（1）式中，z为距地面高度，K、HTα为与地面粗糙类别有关的系数，各国规范的取值有一定的差异。
欧盟规范采用对数率公式来计算风速高度变化系数，其基本表达式为：zkTlnzz0（2）式中，kT、z0为与地面粗糙类别有关的系数。
为了便于比较，根据表5中国内外规范地面粗糙类别的近似对应关系，将国内外规范风压高度变化系数随高度的变化关系绘于同一张图中，如图1所示。
其中，欧盟规范给出的是风速高度变化系数，故在进行比较时，将其平方等效为风压高度变化系数。
由图1可以看出：（1）风压高度变化系数随距地面高度的增加而增大，高度越高，增加得越快；在同一高度情况下，风压高度变化系数随地面粗糙类别A、B、C、D而减小。
（2）在常用的B类地貌情况下，我国规范、国际标准和欧盟规范的风压高度变化系数较为相近，大于美国规范的取值。
（3）总的来说，我国规范的风压高度变化系数与大部分国外规范的取值是比较相近的，只是比美国规范的取值偏高一些，考虑到美国规范基本风速的平均时距是3s，其风压高度变化系数与我国的规定有些差别，要全面地比较我国规范与美国规范的差异，还应考虑其他影响因素的影响。
表5国内外规范地面粗糙类别比较国别地面粗糙类别我国规范ABCDIEC标准ABCD美国规范DCBB欧盟规范ⅠⅡⅢⅣ风载体型系数的比较线条和绝缘子串我国规范规定，对于输电线路线条风载体型系线径小于17mm应取，线径大于或等于-78-17mm，取；IEC标准、美国规范和欧盟规范规定线条的风载体型系数取，对于绝缘子串，IEC标准和欧盟规范则取。
3我范貌国准数系化变2度高压风02040608080200距地面高度(m)我国类数系化2变度高压风2040608080200距地面高度(m)3我国规范美国规范国际标准C貌数系2化变度高压风102040608080200距地面高度(m)我国范美国范2国际准D类地貌数系化变度高1压风0距地面高度(m)图1国内外规范风压高度变化系数取值由以上比较可以看出，国内外规范均是直接规定了线条风载体型系数的取值，对于线条，我国规范取值偏高一些；对于绝缘子串，我国规范未考虑风载体型系数。
杆塔我国规范规定，杆塔风载体型系数应参照我国荷载规范GB50009-2001[11]。
GB50009-2001中第25卷华中电力2012年第2期单体建筑或是构筑物按照其类型分为38类，分别给出相应的风载体型系数。
我国输电线路杆塔规范DL/T5154-2002[12]则规定了具体的取值方法：型钢为；由型钢杆件组成的塔架为（1+）。
其中，为塔架背风面荷载降低系数，与填充系数有关。
国外规范均直接给出了杆塔风载体型系数（阻力系数）与填充系数相关的计算图表，我国规范虽然没有明确提出填充系数这个概念，但是对于角钢塔，塔架背风面荷载降低系数实际上考虑了填充系数这个因素。