技术周刊 | 风机塔架混塔基础在盈建科软件（YJK-WTF）中应用的高频问题总结

（来源：盈建科）

概述

风机塔架混塔基础是盈建科风电机组塔架地基基础设计软件（YJK-WTF）从5.3.0版本开始新增的基础形式，由于混塔基础是近年来流行的一种新的基础形式，所以自从推出以来，广大设计师朋友们积极使用，有越来越多的设计师使用YJK-WTF进行混塔基础设计。广大设计师朋友们在使用软件进行混塔基础设计时，对于混塔基础的相关概念以及盈建科软件的参数、原理、功能等经常提出一些问题，针对这些高频问题，整理了这篇文章，希望能帮助设计师们了解软件、更高效地使用软件，提高设计效率。

一、混塔基础的基本概念

#01

什么是混塔基础？

随着装机容量的增加，叶片越来越长，这就要求塔筒也越来越高，在塔筒稳定性要求下塔筒的壁厚和直径也越来越大，这就导致塔架不易运输、安装困难。为了改善传统的塔架（格构式钢塔架、圆锥形钢塔筒、混凝土塔筒）的这一问题，近年来出现了一种新型的塔筒——钢筋混凝土钢混合塔筒，简称为混塔塔筒。其塔筒底部是预应力钢筋混凝土塔筒、顶部是钢塔筒。混塔基础就是对应混塔塔筒的基础，其有空腔，能放置设备。根据空腔底板底与扩展基础底板底标高是否一致，分为平底式混塔基础和下凸式混塔基础。

平底式

下凸式

#02

混塔基础空腔的作用？

混塔的基础需要有空腔，用来张拉混凝土塔筒的预应力，即：预留预应力张拉操作空间，同时也能放设备。

二、预应力锚索相关概念及如何在软件中设置

#01

混塔基础中预应力锚索作用？

混塔基础中预应力锚索是张拉混凝土塔筒的，同时也把塔筒和基础固定、连接在一起。

#02

体内预应力与体外预应力是如何区分的？

混塔基础，是对应钢筋混凝土-钢塔筒，钢筋混凝土部分是有预应力的，根据预应力锚索设置位置与塔筒的关系，可以分为体内预应力与体外预应力。预应力钢锚索设置在塔筒内部，即穿过塔筒壁，就是体内预应力；预应力锚索设置在塔筒壁外侧的就是体外预应力。

软件中在【预应力锚索】菜单下，选择体内预应力或体外预应力进行设置。

体内预应力

体外预应力

#03

分度圆半径是什么？

预应力锚索穿过牛腿，锚索与牛腿上下表面的交点到圆心的距离即为分度圆半径r1和分度圆半径r2。

下截图中，分度圆半径r1=3650mm，分度圆半径r2=4190-457=3733mm。

#04

预应力锚索中的参数如何输入？

下图节选自一个实际工程的总说明，我们以其中的预应力锚索数据为例进行说明。

根据《预应力混凝土用钢绞线》，公称直径是15.2mm的钢绞线，是指由7根冷拉光圆钢丝捻制而成的一根钢绞线，如下图。11根这样的钢绞线放到一个锚具中，形成一束钢绞线也就是一根锚索。一共有36根锚索，即36束钢绞线，一根锚索有一个孔道，共36个孔道，每个孔道直径是100mm。

根据以上分析，在【预应力锚索】菜单中输入锚索孔道个数36、锚索孔道直径100、单个锚具钢绞线根数11，并按总说明把锚索张拉控制应力、钢绞线极限强度值也输入。

三、牛腿是12等分计算，还是按预应力锚索的数量进行划分？

盈建科风机基础软件支持有限元算法和规范算法。有限元算法中风机荷载是通过矮墙（软件自动生成100mm高的矮墙）传递荷载，矮墙上有12个节点、划分为12段，关于竖向力、水平力、弯矩在12个节点的分配，具体可参考技术周刊2023年第43期《风机塔架基础设计中不可忽视的几个关键问题（下）》。

采用规范算法时，牛腿按锚索数量进行划分。目前是按锚索数量等分进行计算，实际由于有塔筒门洞等，锚索可能不是等分，暂时没有找到更好的办法解决，后续有更好的方法再进行完善。

其中，锚索等分的角度为θ =360°/N，N为锚索数量。如下图。

四、牛腿的纵向受力钢筋如何计算？

混塔基础空腔上部环壁可以看作柱牛腿进行计算，在问题三中，我们已经知道，牛腿根据预应力锚索的数量进行划分，每个计算单元包含一组预应力锚索。如下截图，其中S1为计算单元的扇环形净面积。

在塔筒和预应力锚索作用下，牛腿顶部受到塔筒底部传递的水平力Fh上和竖向力Fv上；牛腿底部受到锚索产生的水平力Fh下和竖向力Fv下，如下图。

#01

牛腿顶部受力

牛腿顶部在塔筒底部荷载（竖向力Fz、水平力Fr、弯矩Mr）作用下：牛腿上部竖向力Fv上取塔筒下的混凝土最大压应力对应的压力，即：

Fv上——牛腿上部竖向力设计值（kN）；

B3——塔筒直径（m）；

I ——环形构件的截面惯性矩（m3）；

S1——计算单元的扇环形净面积（m2）；

A——环形构件的有效截面面积（m2）；

Fz、Mr——塔筒底部竖向力（kN）设计值、弯矩（kN.m）设计值。

牛腿上部水平力Fh上为风机荷载传递到塔筒底部的水平力Fr，即：

Fh上——牛腿上部水平力（kN）；

Fr——塔筒底部水平力设计值（kN）。

#02

牛腿底部受力

迎风侧不脱开时，在底部锚索预拉力Pa作用下，牛腿下部的最大竖向力Fvk下和最大水平力Fh下分别为锚索预拉力在竖向和水平向的分力，即：

Fvk下——牛腿下部竖向力（kN）；

Fh下——牛腿下部水平力（kN）；

Pa——锚索预拉力设计值（kN）；

θ ——锚索与竖直方向的夹角（°）。

#03

牛腿纵向受力钢筋面积

牛腿在竖向力和水平力作用下，按《混规》9.3.11条计算牛腿的纵向受力钢筋。

根据《混规》9.3.11条，牛腿纵向受力钢筋总面积为竖向力所需的受拉钢筋截面面积As1和承受水平拉力所需的锚筋截面面积As2之和，即：

As1——竖向力所需的受拉钢筋截面面积（mm2）；

As2——水平拉力所需的锚筋截面面积（mm2）。

其中牛腿水平拉力Fh取牛腿上部水平力Fh上和下部水平力Fh下的较大值，根据《混规》9.3.11条，得到水平拉力所需的锚筋截面面积As2：

fy—— 牛腿纵向受力钢筋强度设计值（MPa）；

Fh—— 牛腿水平拉力（kN）。

牛腿竖向力Fv取牛腿上部竖向力Fvk上和下部竖向力Fvk下的较大值，根据《混规》9.3.11条，得到竖向力所需的受拉钢筋截面面积As1：

a——上部竖向力距下柱（侧墙）边缘或下部竖向力距塔筒内缘的水平距离（mm）；

#04

构造要求

对于竖向力所需的纵向受力钢筋As1的配筋率ρmin，按《混规》9.3.12条的要求，满足：

五、牛腿能按《水工混凝土结构设计规范》进行设计吗？

《混规》与《水工混凝土结构设计规范》（以下简称《水工混规》）求解牛腿纵向受力钢筋总面积的公式不同，受拉钢筋最小配筋率及一些构造要求也不相同。如求解牛腿受力钢筋中截面公式中，两个规范规定不同：《混规》公式（9.3.11）当a≤0.3h0时，取a=0.3h0。《水工混规》中，分为a≥0.2h0和a<0.2h0两种情况，分别采用公式（11.9.2-1）和公式（11.9.2-2）；且增加了γd结构系数和βs受力钢筋配筋量调整系数。

为满足设计师朋友不同的使用需求，V7.1.0 版本增加新功能，支持牛腿按《水工混规》进行设计，满足《水工混规》要求。

具体操作是：在【常规设置】菜单中点击【选择规范】按钮，在弹出的【牛腿计算】菜单中，【纵向受力钢筋面积】选择《混规》或《水工混规》，《水工混规》下需设置结构系数 γd和受力钢筋配筋量调整系数 βs。

以上就是风机塔架混塔基础在盈建科软件（YJK-WTF）中应用的高频问题总结的全部内容，相信通过这篇文章，设计师们对混塔基础概念更加清晰明确，对盈建科风机基础软件混塔基础的设计有了更进一步的了解！希望对设计师们在风机基础设计上有帮助！