ｔｈｅ妇ｋｇｒｏｕｎｄ ｒｕｌｅｓ ａｎｄ ｃｏｄｅｓ．Ｕｎｄｅｒ
ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｔｏｌｌ．Ｉｅｌ＂ＳＺ他．口ｐａｒｔ ｏｆ １０００Ｊ｜｝ｙ ＵＨＶ ｄｏｕｂｌｅ－ｃｉｒｃｕｉｔ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ，ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｌ＂，ｔｈｅ ｃｏｅｊｒｗｉｅｎｔｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ谚ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ Ｉｏｅｌ＂ｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖａｌ－
总体来看，课题组编制的风振系数计算程序 可以很好地反映时程分析计算的结果，计算是安 全、准确和便捷的。编制的该风振系数计算程序 已用于近百座各种回路铁塔及大跨越塔的风振系 数计算。 ３．２各算法风振系数的对比分析
１．不同算法计算的风振系数值对比 按照中电顾问公司给出的风振系数值、自编 的风振系数计算程序以及有限元时程分析结果计 算得到风振系数沿高度变化的曲线见图６。
本文以淮南至上海１０００ｋＶ交流特高压输电 线路中的ＳＺｌ２直线塔为工程背景，对输电高塔的 风振系数进行研究，根据数值模拟风振响应时程 分析计算出输电塔的风振系数，验证风振系数计 算程序的准确性，并将时程计算的结果与中国电 力工程顾问集团公司建议的风振系数取值和编制 的风振系数计算程序得出的风振系数值进行了综 合的对比分析，得出了适于输电高塔结构的风振 系数计算方法，可为实际的工程设计提供参考。
振系数计算方法，Biblioteka 为实际工程设计提供参考。［关键词］输电塔风振系数风振响应程序设计
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｂａｓｅｄ Ｏｔｔ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ Ｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．口ｐｒｏｇｒａｍ螂ＣＯｒｔｔ－
ｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｃｕｌｃｕ砌ｉｎｇ ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｃａｎ ｓａｃｃｅｓ＃ｕｌｌｙ ０１）ｅＦｃｏｍｅ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅｓ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｔ
ＳＰＦ＿ＥＩＡＬ ＳＴＲＬ『Ｃｎ珉ｌ＝ｓ Ｎｏ．３ ２０１０
万方数据
Ｎｏ．３ ２０１０
邓洪洲等：输电塔的风振系数计算与程序设计
风振系数值。结果证明，简单地按荷载规范的方法 来确定输电高塔的风振系数值是不合理的。
值得注意的是，自编风振系数计算程序得出 的风振系数和时程分析求得的风振系数沿高度的 变化规律一致，且在横担高度处两者的结果十分 接近，而在塔身部分则略高于时程计算的结果，是 偏于安全的。
时久且存在一定的辩不僦确Ｓ定ｒＲ性ｔｌ，Ｌ＂风Ｉｌ洞ＪＲ试Ｅ￥验№的。结３麴果罐仍
万方数据
Ｎｏ．３ ２０１０
邓洪洲等：输电塔的风振系数计算与程序设计
需进一步的处理而不能直接应用于工程实际。数 值风洞法则是基于计算流体力学，运用计算机数 值模拟结构周围的风场而对结构进行求解的技 术。对输电塔风振系数的计算，模拟中还须考虑 流体与结构的耦合作用，对计算机也有很高的要 求，目前工程实用还有困难。
系数值情况见图４。沿塔身高度，风振系数加权 一６——
图４ ８Ｚ＇Ｉ＇２塔上导线横担高度处塔身位移 及加速度时程曲线
３ ２ ２ ２ ２ ２ 籁帕鞲匠 Ｌ ｌ １ ｌ ｌ
图５风振系数计算值沿高度变化曲线
可以看出：风振系数曲线在上、中、下三个导线 横担处出现明显的突变。这是由输电塔结构特殊 的结构外形特点造成的，其在横担处的质量和挡风 面积的突变使其高度所在处的风振系数明显大于 普通沿高度截面均匀变化的高耸结构相应高度的
ｌ
从文件ＦＩＬＥｌ．ＷＩＮ中读入每个塔身段的质量、挡风面积、 高度及高度系数，组成塔架结构的集团质量体系模型
ｌ
运行子程序ＳＵＢＴＴ，计算塔架结构的第ｌ自振周期和振型
１
分别计算脉动增大系数、脉动影响系数及脉动补充系数
ｌ
计算各个分段的风振系数值及风振系数按高度的加权平均值
图ｌ输电塔风振系数计算程序流程
该程序可用于角钢塔、钢管塔以及钢管角钢 混合塔等各种回路的塔型，同时对３０度、４５度及 ６０度风工况的风振系数也能进行计算。 ３ 工程算例及程序验证
［摘要】通过基于随机振动理论对输电高塔风振系数计算的研究，针对现行规范中输电高塔风振系数计
算存在的问题，编制了风振系数计算程序。以１０００ｋＶ特高压线路ＳＺｌ２直线塔为工程背景，将时程计算 所得的风振系数值与中国电力工程顾问集团公司建议的风振系数取值和编制的风振系数计算程序得出
的风振系数值进行了对比分析，验证了自编风振系数计算程序的准确性，得出了适于输电高塔结构的风
时程分析法可以较为准确地反映结构的风振 情况。根据模拟风荷载下结构的时程响应结果对 ｓｚＴ２的风振系数进行了计算，主要处理过程及相 应的计算结果如下。
基于Ｍａｔｌａｂ，采用线性滤波法中的自回归 （Ａｕｔｏ．Ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ，Ａ１１）模型对风荷载进行模拟，风 速谱采用Ｄａｖｅｎｐｏａ谱，自相关函数采用Ｓｈｉｏｔａｍｉ
行风振响应分析。故本文
的时程计算中取２０％的湍流度和０．０２的结构阻
尼比。
图３为模拟所得的塔顶高度处的风速时程曲
线及风速谱。可以看出，模拟所得的风速谱与
Ｄａｖｅｎｐｏａ谱吻合良好，平均风速与理论值一致。
脉动风速为零均值平稳高斯过程，在１０ｍ高度处
其均方差为５．４５７，对应的湍流度为２０．４％，基本
符合目标值２０％。因此，可以认为模拟所得的脉
动风速谱能够模拟真实风场。
将模拟的风速时程转化为输电塔模型上的结
点力，通过在时间域内直接求解运动微分方程求
得结构的响应［７｜，图４给出了ＳＺｌ２塔上导线横担
高度处塔身位移及加速度时程曲线。
在已经进行风振时程响应分析的基础上，风
振系数直接根据其定义进行计算，其中峰值保证
因子取２．２。ＳＺｌ２塔时程计算求得的最终的风振
第２７卷第３期 ２０１０年６月
特种结构
ｖ０１．２７ Ｎｏ．３
Ｊｕｎｅ ２０１０
输电塔的风振系数计算与程序设计
邓洪洲１ 司瑞娟１ 吴昀２
（１．同济大学建筑工程系上海２０００９２；２．福建省电力勘测设计院福州３５０００３） （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｆｕｊｉａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００３，Ｃｈｉｎａ）
由式（２）可以知道，只要取得结构第ｌ自振周
期Ｔｌ、基本风压Ｗｏ、集团质量Ｍｉ、集团挡风面积Ａ、
第１振型系数巾ｌｉ、体型系数陆ｉ、高度系数肠的值，
ｉ麓嘲舡ＳＴＲＵＣｍＲＥＳ№．３嬲ｌ恁
就可以分别求出脉动增大系数毒１、脉动影响系数 Ｕ１、脉动补充系数ｒｌ，进而求得风振系数阮的值。
本课题组编制的风振系数程序能够十分方便 地从输电塔设计软件ＴｒＡ的计算结果文件中读 取所需的基本信息。其中，地面粗糙度、铁塔风压 计算分段数、塔身分段的质量、体型系数及挡风面 积等主要参数为直接读取；基本风压为手动输入； 而结构第１自振周期Ｔ１及振型系数可在计算 ＴＴＡ软件中，通过对塔顶作用一单位力后，对塔身 节点位移和节点力计算求得，亦可直接输人有限 元计算所得的周期和振型值进行计算。取得所有 系数后，程序根据式（２）便可直接计算出塔架的风 振系数。该程序以ＴｒＡ程序为基础，主要流程见 图ｌ。
在特高压电网中，由于导地线电压等级升高、 档距增大，结构的风振响应将更加明显。特高压 线路中的输电塔普遍高于６０ｍ（多在ｌＯＯｍ以上）， 且横担长度增大，致使塔身的质量分布十分不均， 现行的行业设计规定明显滞后于实际工程的发 展。特别是，输电塔风振系数的取值成为亟待解 决的首要问题之一…１。为解决现行规范中输电高 塔风振系数计算存在的问题，高耸结构课题组编 制了风振系数计算程序。
针对当前输电高塔风振系数计算中存在的问 题，考虑结构的第ｌ振型并计人输电塔结构横担 处质量的突变情况，本课题组编制了输电塔风振 系数计算程序。从结构风振随机振动理论出发， 根据风振系数的原始计算公式【４Ｊ：
屈＝半ｍ篾％㈤
推导【５ Ｊ得：
小和。砰警删／羔＊ｓｉ 展＝１＋￡ｌⅡｌｒｌｉ
∑肼御ｉ
黝 ２１ｉ（２）
ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ－ｉｎ－
ｄｕｅｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｅｉｅｎｔ ｏｆ ｔｒａｔｔｓｍｉ燃ｉｏｎ ｔ０１１．肥Ｉ＂￥ｉｎ ＯＵｒ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎｓ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ Ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｓｉｇｎ
ｚ麟ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｂｙ Ｃｈｉｎａ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。ａｎｄ ｗｉｔｈ ｖａｌｕｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ
ｖｅｒｉｆｉｅｄ，ａｎｄ口ｑ僦ｆｉｅ，ｉ ０．８ ｗｅｌｌ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｗａｓ
信息文件： （１）ＴＴＡ计算数据文件ＦＩＬＥＩ，及其结果文件ＦＩＬＥＩ．ＷＩＮ （２）ＴＴＡ计算单位力工况计算文件ＦＩＬＥ２。及其结果文件
ＦＩＬＥ２．ＤＩＳ、ＦＩＬＥ２．ＬＯＤ （３）信息读入文件＂ＩＴ．ＢＡＴ、ＢＺ．ＢＡＴ
Ｊ
从文件ＦＩＬＥＩ中读入电压等级、地面粗糙度类型及塔 身分段信息（包括分段类型、对称信息、塔身正面风 压增大系数、塔身侧面风压增大系数和自重增大系数）
相对而言，规范法和时程分析法是目前较为 经济实用的算法。因此，针对规范法计算风振系 数中存在的问题，结合输电高塔本身的结构特性， 用时程分析法的计算结果为检验依据，课题组编 制了便于设计应用的风振系数计算程序。 ２ 风振系数计算程序的设计