风振系数与顺风向风振的关系

2023-08-28 理论教育版权反馈

【摘要】：顺风向风振响应计算应按结构随机振动理论进行。对于符合1.5.4节规定的结构，可采用风振系数法计算其顺风向风荷载。屋盖结构的风振响应，宜依据风洞试验结果按随机振动理论计算确定。

1.对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，以及基本自振周期T₁大于0.25s的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。顺风向风振响应计算应按结构随机振动理论进行。对于符合1.5.4节（荷载规范第8.4.3条）规定的结构，可采用风振系数法计算其顺风向风荷载。

结构的自振周期应按结构动力学计算；近似的基本自振周期T₁可按1.5.6节（荷载规范附录F）计算。

高层建筑顺风向风振加速度可按荷载规范附录J计算。

2.对于风敏感的或跨度大于36m的柔性屋盖结构，应考虑风压脉动对结构产生风振的影响。屋盖结构的风振响应，宜依据风洞试验结果按随机振动理论计算确定。

3.对于一般竖向悬臂形结构，例如高层建筑和构架、塔架、烟囱等高耸结构，均可仅考虑结构第一振型的影响，结构的顺风向风荷载可按式（1.5-1）（荷载规范式（8.1.1-1））计算。z高度处的风振系数β_z可按下式计算：

式中 g——峰值因子，可取2.5；

I₁₀——10m高度名义湍流强度，对应A、B、C和D类地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23和0.39；

R——脉动风荷载的共振分量因子；

B_z——脉动风荷载的背景分量因子。

4.脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：

式中 f₁——结构第1阶自振频率（Hz）；

k_w——地面粗糙度修正系数，对A类、B类、C类和D类地面粗糙度分别取1.28、1.0、0.54和0.26；

ζ₁——结构阻尼比，对钢结构可取0.01，对有填充墙的钢结构房屋可取0.02，对钢筋混凝土及砌体结构可取0.05，对其他结构可根据工程经验确定。

5.脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：

（1）对体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑和高耸结构，可按下式计算：

式中 φ₁（z）——结构第1阶振型系数；

H——结构总高度（m），对A、B、C和D类地面粗糙度，H的取值分别不应大于300m、350m、450m和550m；

ρ_x——脉动风荷载水平方向相关系数；

ρ_z——脉动风荷载竖直方向相关系数；

k、a₁——系数，按表1.5-4（《荷载规范》表8.4.5-1）取值。

表1.5-4 系数k和a₁

（2）对迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化的高耸结构，式（1.5-9）计算的背景分量因子B_z应乘以修正系数θ_B和θ_v。θ_B为构筑物在z高度处的迎风面宽度B（z）与底部宽度B（0）的比值；θ_v可按表1.5-5（《荷载规范》表8.4.5-2）确定。

表1.5-5 修正系数θ_v

6．脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定：

(1)竖直方向的相关系数可按下式计算：

式中 H——结构总高度（m）；对A、B、C和D类地面粗糙度，H的取值分别不应大于300m、350m、450m和550m。

（2）水平方向相关系数可按下式计算：

式中 B——结构迎风面宽度（m），B≤2H。

（3）对迎风面宽度较小的高耸结构，水平方向相关系数可取ρ_x=1。

7.振型系数应根据结构动力计算确定。对外形、质量、刚度沿高度按连续规律变化的竖向悬臂形高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑，振型系数φ₁（z）也可根据相对高度z/H按《荷载规范》附录G确定。