张维伦 晏孝强 黄日星

（东南大学土木工程学院，江苏 南京210096）

社会经济的快速发展使得全国用电量显著增加[1]。随着国家电网规模的扩大[2]，持续稳定用电成为保证经济秩序运行的一个重要保障。作为气象高敏感性行业，电力行业的正常运转很大程度上受到环境气象条件的影响。

雷暴天气是影响输电线路安全的重要因素之一[3]，而雷暴天气通常伴随着大风。强风暴对电网运行构成较大的威胁，会导致输电线路停运、断线、倒塔等严重安全事故[4]。因此，避免或减轻覆冰、雷电、大风等恶劣气象环境的风险应在输电铁塔设计工作中得到充分重视[5]。

龙卷风是极端天气的一种，而我国建筑规范与标准中尚未包含龙卷风设计的要求[6]。本文以某110kV 线路直线型铁塔为研究对象，用ANSYS 软件建立输电塔有限元数值模型，计算并比较了风向角为60°时EF1、EF2 级龙卷风和大小为设计风速的常规风作用下输电塔的响应情况，提出了按规范进行输电塔设计的改进方案。

1 强风风场结构

强对流强风根据气象要素可分为飑线、龙卷风。

龙卷风根据其风力及其破坏程度划分为EF0 到EF5 共六个等级，而EF1 和EF2 级龙卷风的发生频率较高，故本文主要研究这两个等级龙卷风作用下的响应与设计风的对比情况。

龙卷风的风场结构与常规风完全不同[7]。国际学界对龙卷风进行了大量研究[8-9]，开发了各种龙卷风实验和数值模型。

r' 为模拟点距龙卷风中心的距离，rmax为龙卷风最大切向风速半径r0所对应的坐标为模拟点位置相对于最大风速点无穷远时，龙卷风的边界层厚度。……