14.5 建筑与结构

14.5.1 风力发电机组地基基础设计应符合下列规定：

    1 海上风机地基基础设计应进行地基承载力、桩基承载力、结构强度、地基和结构变形计算、桩基打入性分析，并应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《水运工程混凝土结构设计规范》JTS 151、《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法  工作应力设计法》SY/T 10030和《港口工程桩基规范》JTS 167-4的有关规定。

    2 海上风机地基基础变形应满足风机设备对变形控制的要求。

    3 海上风机地基基础设计应进行“风机-塔筒-基础-地基”整体结构频率计算，并应满足风机设备对频率的要求。

    4 环境荷载计算应符合现行行业标准《海港水文规范》JTS 145-2和《港口工程荷载规范》JTS 144-1的有关规定。

    5 海上风机地基基础设计至少应进行正常运行荷载工况、极端荷载工况、多遇地震工况、罕遇地震工况、船舶撞击工况和疲劳强度验算工况等校核。

    6 基础型式设计应符合下列规定：

        1) 海上风机基础型式应根据风力发电场海洋水文、工程地质、风机载荷、施工安装条件、结构成本等确定；

        2) 海上风机基础可采用单桩基础、多桩承台基础、多桩导管架基础、重力式基础、负压桶基、悬浮式基础等结构型式。

14.5.2 海上变电站结构设计应符合下列规定：

    1 海上变电站结构型式应根据功能使用要求、海洋水文、工程地质、施工安装条件等确定；

    2 海上变电站结构设计可按现行行业标准《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法  工作应力设计法》SY/T 10030的有关规定执行；

    3 海上变电站的直升机平台设计可按现行行业标准《海上固定平台直升机场规划、设计和建造的推荐作法》SY/T 10038和《海上固定平台安全规则》的有关规定执行。

14.5.3 海缆登陆结构设计应符合下列规定：

    1 海缆登陆结构型式应根据登陆区域海洋水文、工程地质、海堤(护岸)结构、海缆使用要求等综合确定；

    2 海缆登陆结构型式可采用顶管、堤顶电缆沟、架空结构等型式；

    3 海缆登陆结构型式采用顶管型式时，可在登陆侧设置电缆转换井，转换井侧墙顶高程应满足海缆穿越堤防的防汛要求。

14.5.4 防腐设计应符合下列规定：

    1 应根据腐蚀性质和腐蚀程度，确定风机基础、海上变电站等结构在海洋环境下的腐蚀分区，并应针对不同的腐蚀分区分别提出风机基础、海上变电站的防腐措施。

    2 海上风机基础、海上变电站的混凝土结构和钢结构应进行防腐蚀设计，应保证结构在设计使用年限内的安全和正常使用功能。

    3 结构防腐部位划分应符合表14.5.4的规定。

表14.5.4 结构防腐部位划分

    注：1 η0值为设计高水位时的重现期50年H1％(波列累积频率为1％的波高)波峰面高度。

        2 当浪溅区上界计算值低于结构顶高程时，应取结构顶面高程为浪溅区上界。

    4 混凝土结构应采用高性能、高强度海工混凝土，其质量和配合比设计应符合现行行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275的有关规定。

    5 混凝土结构防腐可采用增加保护层厚度、提高混凝土强度等级、添加复合型防腐阻锈剂、混凝土表面涂层、环氧涂层钢筋等措施。

    6 大气区的钢结构及附属构件外表面可采用涂层保护。结构形状复杂、难以采用涂层保护时，可采用镀层保护。

    7 浪溅区和水位变动区的钢结构防腐蚀宜采用重防蚀涂层、金属热喷涂层加封闭涂层等保护措施，也可采用树脂砂浆或包覆有机复合层、包覆复合耐蚀金属层进行保护。

    8 水下区的钢结构防腐蚀可采用阴极保护和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，应考虑施工期间的防腐蚀措施。

    9 钢结构设计应考虑适当的腐蚀裕量，腐蚀裕量可按现行行业标准《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》JTS 153-3的有关规定执行。

    10 钢结构宜采用耐海水腐蚀钢。

14.5.5 防冲刷设计应符合下列规定：

    1 应根据风力发电场场址区波浪、潮流运行规律、海床表面的地质情况等因素，提出基础海床面处的防冲刷措施；

    2 基础设计应考虑冲刷对基础造成的不利影响，当不采取有效防冲刷措施时，应预留足够的冲刷深度；

    3 海上风机基础的防冲刷护面可采用块石、混凝土板、膜袋混凝土、软体排等；

    4 易冲刷海底应采取护底措施，护底范围应根据波浪、海流、冲刷强度和土质条件确定，护底宜采用块石、软体排和石笼等结构。

14.5.6 靠船和防撞设计应符合下列规定：

    1 海上风机基础和海上变电站基础应进行靠船和防撞设计；

    2 靠船设计的船型、吨位、靠泊速度等参数应根据风力发电场运行维护船舶及靠泊条件确定；

    3 防船舶撞击设计的船型、吨位、撞击速度等参数应根据风力发电场通航条件确定，必要时应开展通航安全专题评估研究；

    4 应根据风力发电场海域的海冰条件进行防海冰撞击设计；

    5 防撞措施可综合采用防撞结构和通航安全警示措施等多种手段。

14.5.7 监测设计应符合下列规定：

    1 海上风机基础及海上变电站结构应进行安全监测设计。

    2 安全监测设计应包括下列内容：

        1) 基础结构应力；

        2) 基础沉降及水平位移；

        3) 基础倾斜；

        4) 基础振动；

        5) 基础腐蚀监测。

    3 试验性风力发电场应同步进行风、波浪、海流、潮位、海冰等的观测。

    4 设置安全监测的基础数量不宜少于整个风场同一风机类型总台数的2％，且不宜少于2台。对于地形、地质条件变化较大的风力发电场应增加监测数量。

    5 监测系统应安装监测数据自动采集设备，并应通过海底电(光)缆或无线方式进行数据传输。

14.5.1 本条对风力发电机组地基基础设计作出规定。

    1 海上风力发电机组基础结构主要采用混凝土结构和钢结构两种方式。

    目前，我国海洋环境条件下的混凝土结构设计规范主要采用《港口工程混凝土结构设计规范》JTJ 267，因此，对于采用混凝土结构的海上风机基础设计可以按照该规范执行。

    采用钢结构型式的海上风力发电机组基础与海上石油固定式导管架平台具有相似的工程特点，因此可以采用目前我国海上石油平台的设计规范《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法工作应力设计法》SY/T 10030进行设计。由于该规范是等同采用了美国石油协会API的规范，因此在使用过程中应注意区别我国风力发电场的环境条件和API规范的差别。

    2 由于海上风机对正常安全运行的特殊性要求，因此，海上风机基础的变形控制应满足所采用的风机设备的具体要求，该变形控制标准应由风机设备供应商确定。

    3 避免产生共振是风机设计的重要控制目标，而地基基础的刚度通常会对系统频率产生比较显著的影响，因此，需要将海上风机的地基基础刚度耦合到上部塔架和风机中进行整体频率计算，根据计算结果判断地基基础刚度是否能避免系统共振。频率的控制要求通常取决与风机叶轮的转速和风机振动控制系统的设计，因此该要求应由风机设备供应商明确。

    4 风机荷载是风机基础设计的主要荷载，考虑到荷载具有比较大的不确定性和易变性，在现行行业标准《风电场机组地基基础设计规定(试行)》FD003中，将风机荷载的标准值乘以1.35的修正系数后作为修正标准值，用于地基和桩基础承载力计算，以确保结构的安全性。

    5 除了承受风机疲劳荷载外，海上风机基础还承受波浪疲劳荷载，因此，海上风机基础设计中应进行疲劳验算。

14.5.6 海上风机基础作为高耸结构基础，其结构防撞能力通常比较低，因此，在防撞设计中应加强进行技术和经济比较，兼顾结构安全性和经济合理性。