第1章 绪论 1
1.1 风能与风力发电 1
1.1.1 风能资源及分布 1
1.1.2 风力发电原理及风力发电机组系统构成 2
1.2 风力发电的现状及应用前景 4
1.2.1 国内外风力发电现状及发展前景 4
1.2.2 全球风电产业技术发展及趋势 6
1.2.3 国内风电现状、发展前景及存在的问题 7
1.3 风力发电机组塔架及基础的重要性 8
第2章 塔架设计原理和方法 11
2.1 设计原理 11
2.2 结构设计计算方法 11
2.3 风力发电机组结构极限限制状态分析 12
2.3.1 设计方法 12
2.3.2 极限强度分析 13
2.3.3 疲劳损伤分析 14
2.3.4 稳定性分析 15
2.3.5 临界挠度分析 15
第3章 荷载及荷载组合 16
3.1 作用与荷载的概念 16
3.2 风荷载 17
3.2.1 基本风速和基本风压 18
3.2.2 风速、风压高度变化系数 20
3.2.3 风荷载体型系数 22
3.2.4 脉动风的主要特性 24
3.2.5 顺风向风振 30
3.2.6 横风向风振 31
3.3 地震作用 35
3.3.1 震级和烈度 35
3.3.2 场地类别划分 37
3.3.3 确定地震力的方法 37
3.3.4 振型分解反应谱法 39
3.4 波浪荷载 42
3.4.1 波浪对风力发电机组基础的影响 42
3.4.2 波浪荷载计算 43
3.5 水流荷载 45
3.5.1 水流力 45
3.5.2 计算参数的确定 46
3.6 冰荷载 48
3.6.1 概述 48
3.6.2 冰荷载计算 48
3.7 船舶荷载 52
3.7.1 一般规定 52
3.7.2 挤靠力 52
3.7.3 撞击力 52
3.8 风力发电机组的设计荷载及组合 54
3.8.1 风力发电机组分级 54
3.8.2 风况及其他条件 55
3.8.3 荷载作用工况及其组合 59
第4章 塔架结构 61
4.1 塔架结构型式 61
4.1.1 塔架的型式、组成及特点 61
4.1.2 塔架高度 63
4.1.3 塔架结构布置 64
4.2 塔架设计步骤 65
4.3 塔架作用力及其计算方法 65
4.3.1 坐标系的确定 66
4.3.2 风轮受力计算 66
4.3.3 风轮受力简化计算方法 68
4.3.4 塔架上的作用力 72
4.3.5 暴风工况时塔架荷载计算 73
4.4 圆筒形钢塔架结构设计 75
4.4.1 钢塔架材料特性 76
4.4.2 塔架静强度、刚度验算 82
4.4.3 稳定性验算 85
4.4.4 塔架的动力特性设计 89
4.4.5 风力发电机组塔架的疲劳设计 95
4.4.6 有限元法在塔筒校核中的应用 102
4.4.7 塔筒校核实例 102
4.4.8 钢塔筒结构制造和连接 106
4.4.9 防腐蚀和表面防护 110
4.5 其他型式的塔架 112
4.5.1 钢筋混凝土塔架 112
4.5.2 桁架式塔架 117
4.6 塔架安装施工 118
4.6.1 典型的安装程序 118
4.6.2 塔架主要安装工艺 120
第5章 陆上风力发电机组基础 121
5.1 基础设计总述 121
5.1.1 基础设计发展历程 121
5.1.2 基础破坏典型案例及分析 121
5.2 风力发电机组基础型式和设计要求 123
5.2.1 基础受力特点和结构型式 123
5.2.2 基础设计要求 124
5.3 地基设计 125
5.3.1 地基设计规定 125
5.3.2 地基承载力计算 126
5.3.3 地基变形计算 128
5.3.4 地基稳定性计算 130
5.4 扩展基础设计 130
5.4.1 扩展基础的设计内容与计算步骤 131
5.4.2 荷载计算 132
5.4.3 矩形扩展基础计算 134
5.4.4 圆形扩展基础计算 141
5.4.5 八边形扩展基础计算 143
5.5 桩基础设计 145
5.5.1 桩基础设计要求 146
5.5.2 桩和桩基础设计内容 146
5.5.3 桩的承载力计算 149
5.5.4 软卧层承载力、抗拔承载力计算 159
5.5.5 桩基沉降计算 160
5.5.6 桩基承台设计 162
5.5.7 桩基础的设计计算 166
5.5.8 桩基的施工 169
5.6 地基处理 170
5.6.1 概述 170
5.6.2 软弱地基及其处理方法 171
5.6.3 特殊土地基（不良地基）及其处理方法 173
5.6.4 岩石锚杆基础 179
5.6.5 水泥土搅拌法 182
5.6.6 土桩及灰土桩复合地基 186
5.6.7 换填法 188
5.6.8 预压法 193
5.6.9 强夯法和强夯置换法 195
5.6.10 振冲法 198
5.6.11 砂石桩法 201
5.6.12 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法 203
第6章 海上风力发电机组基础 206
6.1 风力发电机组基础概况 206
6.1.1 国外海上风力发电机组基础型式及特点 206
6.1.2 国内海上风力发电机组基础型式及特点 208
6.1.3 其他基础型式及研究进展 210
6.2 单桩基础 212
6.2.1 单桩基础特点及适用范围 212
6.2.2 单桩基础静力计算 212
6.2.3 单桩基础连接设计 219
6.2.4 附属构件设计 221
6.2.5 典型案例 223
6.3 导管架基础 224
6.3.1 导管架基础特点及适用范围 224
6.3.2 导管架基础设计及计算 225
6.3.3 附属构件设计 227
6.3.4 典型案例 229
6.4 高桩承台基础 230
6.4.1 高桩承台基础特点及适用范围 230
6.4.2 高桩承台基础结构计算 231
6.4.3 附属构件设计 233
6.4.4 典型案例 234
6.5 整机模态分析及振动频率校核 235
6.6 风力发电机组基础防冲刷 236
6.6.1 基础周边局部冲刷计算 236
6.6.2 防冲刷防护处理措施 238
附录 241
附录A 圆形扩展基础工程实例 241
附录B 桩基础工程实例 258
参考文献 277