塔架是风力发电机组的主要支撑装置，确保其安全可靠尤为重要。目前国际风电市场普遍采用锥台型塔筒，然而随着风电机组日趋大型化，锥台型塔筒性价比变低且运输不便问题突显，因此，研究新型塔架结构具有重要的理论意义及工程实用价值。本文以内蒙古武川风电场为背景，针对塔架风荷载进行模拟，计算了塔架在脉动风和稳态风作用下的风振响应，经二者对比分析，选择适用于索塔式塔架设计的合理风荷载计算方法。此外，以该风场1.5MW风电塔架为基础，首先设计相同条件下的1.5MW索塔式风力发电塔架，并采用ANSYS一阶优化方法对其进行优化。最后对索塔式风力发电塔架与锥台型塔架进行综合对比分析。研究结果表明：采用线性滤波法模拟得到的风速功率谱与目标功率谱基本吻合，线性滤波法模拟风荷载精确可行。基于时程分析的塔架最大应力和塔顶位移与按规范计算的结果相比，在额定工况下分别增大1.36倍和1.05倍，在暴风工况下分别增大1.47倍和1.31倍，说明采用时程分析法计算风荷载时塔架设计更安全，模拟得到的风荷载能为索塔式塔架的设计提供依据。针对索塔式风力发电塔架设计，拉索的优化更为重要，当拉索与地面夹角为35.2°、拉索高度为28.9m、拉索初张力为200kN时，拉索对减小塔底弯矩的贡献最大；拉索对提高塔架刚度效果明显，原锥筒式塔架外安装拉索后塔顶位移减小40%，一阶频率增大19%。同时，通过优化设计，钢材强度利用率提高了36%且塔底直径由4m减小至3.5m。索塔式塔架用钢量相比锥台型塔筒减少15%，基础混凝土用量减少45%，材料造价降低20%。本文索塔式风力发电塔架设计及优化的研究成果，可为大功率索塔式风力发电塔架的设计及推广提供科学依据。