輸電線路桿塔視覺優化綜述

顧 俊 頡

(上海電力設計院有限公司，上海 200025)

0 引言

改革開放40年來，中國的發展以前所未有的速度令世人矚目。高樓大廈拔地而起，城市的天際線不斷變化，城區的范圍也越來越大。隨著現代化在各級城市的深入，城市化進程加快了腳步，隨之帶來了用電需求的提升。無論是大型城市還是中小型城市，用電負荷都不斷增加，對電網的建設要求不斷加大，需要在城市、郊區及農村新建較多的輸電線路以滿足日益增加的用電要求。

在城市建設日新月異、基礎設施大力建設的形勢下，為滿足人們現有和將來的生活狀況的需求，也為日益增長的工業與商業用電的需要，大部分地區的電網建設越來越多，從而產生了一系列的環境協調、視覺美觀等問題。

1 桿塔視覺優化的必要性

建筑物是城市組成的細胞、元素。輸電線路，作為城市中重要的組成部分，架空線走廊與沿線建筑物之間的視覺效果是否協調，輸電線路桿塔與周邊建筑物或景觀之間的視覺效果是否和諧，直接影響著人民對居住環境的評價，也是和諧社會是否和諧的一方面因素，也是城市發展規劃布局是否合理的一種表現。

一個成功的輸電線路設計作品，其功能布局一定是合理的，桿塔作為重要構筑物，與其周邊環境是相互依存、相互襯托的。對桿塔型式進行優化選型，保證桿塔型式及外觀與周圍環境充分協調，減小輸電線路對環境的視覺影響，從而推動電網建設與城市經濟建設的和諧發展。

2 國外桿塔視覺優化案例

2.1 德國彩色玻璃裝飾鐵塔

德國藝術學校的學生Ail Hwang, Hae-Ryan Jeong和Chung-Ki Park覺得路邊的高壓鐵塔實在太千篇一律和無聊了，所以他們三位試圖對高壓電線桿進行一番DIY創作，見圖1。運用了彩色玻璃對鐵塔下半部分進行裝飾，有一種哥特式建筑彩色玻璃窗的美感。

2.2 英國輸電塔設計大賽展覽會

2011年9月，輸電塔設計大賽展覽會在英國倫敦的Victoria & Albert博物館開幕，英國能源大臣克里斯& middot;休恩出席開幕儀式。此次輸電塔設計展會頗具規模，作為倫敦設計節一部分。據了解，此次大賽收到來自世界各地的共250份設計，其中包括來自英國皇家建筑師協會、英國國家電網公司以及英國能源部的設計方案。設計大賽部分作品，見圖2。

2.3 美國波士頓建筑設計獎——巨人鐵塔

一般來說，輸電線路桿塔既是現代社會必須的，但又是視覺丑陋的一部分。國外某設計公司采用了擬人化的設計，將輸電線路桿塔外形改變成“巨人”的形狀，打破了傳統鐵塔固有的形式特點，見圖3。該公司還針對不同的地形，設計了不同人物動作。對于平地，巨人鐵塔一般是站立或行走的姿勢，而對于山地，巨人鐵塔則是爬坡登山的姿勢。當兩個輸電線路走廊并排在一起時，巨人鐵塔采用了手拉手的形式，有時在結構上稍作區別化設計，能區分出男與女的性別差異。該項目設計人物形式多樣，創意十足，目前正冰島的土地上形成了一道特殊的風景線，也讓該作品獲得了波士頓建筑設計獎，并在多個國際建筑設計比賽中獲得獎項。巨人鐵塔設計創意的實施，為輸電線路的視覺優化展現了一種現實的可能性，并為今后輸電線路桿塔視覺優化指明了方向。

2.4 美國米老鼠塔

230 kV，塔高35 m，建成于1995年，位于佛羅里達州奧蘭多迪士尼主題公園門口，采用了米老鼠頭的外形設計的桿塔，白色涂裝，契合公園主題場景，成為公園景觀，見圖4。

3 桿塔視覺優化理論

輸電線路主要由桿塔和導線組成，而桿塔作為輸電線路中的主體部分，對視覺效果的影響尤為突出。

桿塔的視覺優化，類似于建筑的外觀優化，雖然對于事物的美感因人而異，但也并不是無原則、無依據可循的。桿塔外觀設計應遵循一定的建筑外觀設計美化理論。桿塔的視覺優化，應該和建筑的外觀優化相似，包含著多種要素的互相影響與結合。從建筑和形象藝術角度而言，桿塔的視覺優化應該包含比例關系、平衡感、重復性等要素，桿塔的視覺優化及其形象體現，需要能與環境融合，從而帶來美感[1]。所以桿塔視覺優化主要的基本的要素是：

1)比例關系。

一般情況下，比例關系通常指物體某些尺寸之間的大小、高低、角度關系，也是體現不同物體間的相對大小關系，是一種定量確定事物的尺寸衡量。對于桿塔整體而言，比例是桿塔總高與桿塔根開的關系、總高與塔身平均寬度的關系、塔身坡度變化位置與總高的關系等等。對于局部而言，比例是橫擔長度與寬度的關系、是橫擔長度與塔身寬度的關系、是塔腿長度與根開的關系等等。在建筑與藝術中的黃金分割比例，可以借鑒并運用到桿塔視覺優化中來。黃金分割的比值約為0.618，目前是美學中公認的視覺最優比列，藝術和建筑中經常采用，在桿塔結構設計中參考運用黃金比例，也是視覺優化的重要手段。因此，輸電線路桿塔設計師在確定桿塔整體與局部尺寸時，在結構安全性的前提下，可以適當考慮調整局部與整體的比例，使桿塔整體視覺更和諧，避免視覺上的突兀、不美觀。

2)平衡感。

平衡是一種力學體系的定義，泛指在力的作用下，保持靜止或勻速運動的穩定狀態。但在心理學上也存在平衡感相關的理論，物體外觀視覺上的平衡感給人們比較舒適的感受，人們更愿意接受左右對稱、下寬上窄的建筑物，給人以穩固感。這樣在建筑的視覺優化方面就有了可優化的方向。對于桿塔而言，前后對稱，左右對稱，視覺上給人以穩定感，沒有頭重腳輕，都是一種平衡感。

3)重復性。

建筑都是凝固的音樂，就像音樂音符一樣，建筑也有重復性的節奏感特點，這一點在輸電線路上體現的更為突出。對于輸電線路整體而言，導線與桿塔的組合，宛如在大地上形成的五線譜，幾乎等間距的桿塔布置，就是帶有節奏感的音符。對于桿塔來說，橫擔、塔身斜材、橫隔面就是連續而簡單的重復，產生韻律。橫擔、塔身斜材、橫隔面等除了本身的使用功能外，通過一些重復的運用及細部的形式變化，也展現了重復性的節奏感。

4 桿塔涂裝的色彩優化

色彩是最直觀的形成美感的要素，是最能引起人們共鳴的特點。可以說，色彩和諧與否，主要決定了建筑物給人的視覺感受。在藝術中，色彩真實再現對象，創造視覺空間的效果。

在構成桿塔視覺優化特征的各個因素中，色彩無疑是建立輸電線路桿塔視覺優化的基本條件。

色彩在桿塔環境中所起的作用，在很大程度上是以桿塔的外觀為載體來實現的。桿塔的視覺優化可以考慮從桿塔與環境的色彩對比入手，主要包含兩種方法。一種是強烈的對比反差，使需要表現的主體形象在周圍環境中突出顯示。例如：紅白色涂裝的鐵塔和鋼管桿放置在一起，透過體型粗糙度的對比下，形成一種深沉內斂的和諧，又使桿塔突出顯示，在需要表現其重要性的位置使用。另一種是相對柔和的對比，是主體隱藏在環境空間中。例如：綠色或迷彩色的涂裝，能讓桿塔與周邊環境相協調，相融合，視覺上給人以一種舒適的過渡感。所以，可以從色彩對比周邊環境的角度，對輸電線路桿塔進行視覺優化。

一般工程中，會將桿塔構件進行鍍鋅，起到防腐保護的作用，同時觀感上也比鐵件原本的暗黑色要美觀很多。所以一般工程的鐵塔鍍鋅后，外觀也基本能滿足人們的觀感要求。

從還原工業構筑物本身特點和節約造價為前提，桿塔的色彩涂裝以突出金屬原色為原則，但在個別節點區域可進行一定的彩色處理，處理方式分兩種：

1)漸變色處理：在整體色相不變的前提下，從下到上明度逐漸提高；或直接漸變到天空的藍色；

2)不同色彩結合搭配：通過不同色相的顏色碰撞，來強化桿塔的結構主體，帶動整個區域的活力。

5 桿塔結構形式的視覺優化

布材優化。

在滿足桿塔受力要求的前提下，在以下方面進行桿塔的布材優化，對桿塔的視覺觀感進行優化：

1)桿塔地線頂架高度/寬度的比例進行控制，避免過度纖細的觀感。

2)桿塔橫擔上、下主材的夾角盡量大于18°，使橫擔看起來較為穩健持重。

3)塔身變坡以上高度與平均寬度的比值盡量控制在10以內，塔腿坡度控制在0.09～0.14左右，使塔身主體較為勻稱，給人穩定耐久的感覺。

4)合理優化塔身斜材的布置，K型斜材與塔身主材的夾角盡量控制在35°～40°左右；交叉斜材與塔身主材的夾角盡量控制在40°～55°左右，這個角度的交叉斜材，基本滿足黃金分割定律，觀感上較優。

5)塔腿斜材與塔腿主材之間的夾角，控制在18°～30°左右，肢寬比控制在0.55～0.45左右，這樣的塔腿看起來較為勻稱，粗細得當。

如圖5所示，圖5b)是考慮了以上布材視覺上的要求，對圖5a)結構進行的優化。可以看出，圖5b)的視覺效果較優。

6 結語

“建筑是凝固的音樂”，輸電線路作為城市環境中重要且不可分割的組成部分，對城市或地區的美觀感受有著不可或缺的作用。輸電線路桿塔即要滿足其本身的使用性能，也要在視覺上與周邊環境相協調。需要從比例、平衡感、重復的韻律等要素方面，對輸電線路桿塔的色彩和結構形式進行視覺優化，以達到美化城市環境，給居民更舒適的生活條件的目的。