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4. 重力式基础

重力式基础是最早应用于海上风电场建设的基础型式。原理是依靠其自身巨大的重量以固定风机，分为混凝土和钢沉降两种形式。适用于水深小于 10 m 的任何地质条件海床。

优点：结构简单、造价低;受海床沙砾影响不大;抗风暴和风浪袭击性能好，其稳定性和可靠性是所有基础中最好的。

缺点：需要预先海床准备，海上施工周期较长;体积大、重量大，使得安装起来不方便且运输费用高;适用水深范围过狭窄，随着水深的增加，成本急剧升高。

5. 浮动式基础(概念阶段)

固定式基础比如单桩式和重力式适应的水深只限在30m左右，无法向着更深的水域发展。而浮动式基础可适用于大于50m的水深。浮式基础按系泊系统可分为：日本的SPAR式、美国的张力腿式和荷兰的浮箱式。SPAR式基础，通过压载舱使得整个系统的重心压，低至浮心之下来保证整个风机在水中的稳定，再通过3 根悬链线来保持整个风机的位置。张力腿基础，通过系泊线的张力来固定和保持整个风机的稳定。浮箱式基础，依靠自身重力和浮力的平衡以及悬链线来保证整个风机的稳定和位置。

6. 总结：

挪威船级社(DNV)标准中定义了不同风机结构概念的设计要求。根据海水深度和经济性考虑海上风场基础的选择见下表。

目前已投人使用的基础形式有重力式、吸力式和单桩式，还有近年国外开始投人使用的三角架式和导管架式等。导管架平台在海洋油气工业中是各种水深(600 m以下) 的最佳选择平台之一，技术比较成熟，可以满足未来大型风电场建设的需要，因此有很好的应用前景。

就中国市场来说，未来一段时期内，将以近海50 m 以下水深海域开发为主要对象，所以单桩基础是中国风场未来建设的一个重点。

三、塔身结构的分类

塔身结构可分为：单柱式塔身和析架塔身。

四、海上风机的设计

海上风场设计主要包括载荷分析、基础结构设计、防腐蚀设计和防冲刷设计四个方面。

1. 载荷分析

风机基础在海洋中所受的载荷非常复杂。单从环境载荷上来看主要是作用在塔架、风叶上的风荷载和作用在基础上的波浪和水流载荷。由于此类载荷与气候息息相关，所以风场开发区域需要进行长期的勘查工作，一般需要经历2-3年，主要工作是建立监测点，记录数据，总结气象规律，作为基础选型和设计的参考依据。另外，风机本身产生的载荷通过风机支撑的传递也会影响到基础结构，例如惯性和重力载荷、空气动力载荷、运行载荷、流体动力载荷等。除此以外，还有海冰载荷、船舶冲击载荷、海泥载荷( 固定基础) 、锚链载荷( 浮式基础) 、地震载荷等。

目前，在风机基础设计中，对载荷的分析方法主要是利用设计软件进行实景模拟分析，利用分析软件建立风机结构、海风、波浪模型，进行强度和疲劳分析。

2. 防腐设计

海上风机支撑结构中的钢结构长期暴露于海洋环境中，根据钢结构在海洋环境中不同位置的腐蚀程度的不同，可以分成5 个部分: 海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。各区具有不同的特点，应采取相应的防腐措施。具体措施如下

1) 海洋大气区的防腐蚀一般采用涂层保护或喷涂金属层加封闭涂层保护。

2) 飞溅区和潮差区的平均潮位以上部位的防腐蚀一般采用重防蚀涂层或喷涂金属层加封闭涂层保护，亦可采用包覆玻璃钢、树脂砂浆以及包覆合金进行保护。

3) 潮差区平均潮位以下部位，一般采用涂层与阴极保护联合防腐蚀措施。

4) 全浸区的防腐蚀应采用阴极保护与涂层联合防腐蚀措施或单独采用阴极保护，当单独采用阴极保护时，应考虑施工期的防腐蚀措施。

5) 海泥区的防腐蚀应采用阴极保护。涂料保护、热喷涂金属保护和阴极保护都是海洋工程钢结构经常采用的防腐蚀措施。涂料涂层和金属热喷涂层涂层系统应根据构件所处的环境条件，参照有关海上钢结构防腐蚀规范进行设计。阴极保护是防止金属腐蚀的一种电化学防腐蚀保护技术，发明至今已大于100 年的历史。阴极保护在海洋工程钢结构防腐蚀领域已得到广泛应用。目前，国外有多个海上风场已经使用了阴极保护技术。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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