8.4 !顺风向风《振和风振系数
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8?.4:.1 参考国【外规范及我》国建筑工程》。。抗风设计和理论研究!的实践情况当结构】基,本自:振周期T≥》。0.25s时以【及对于高《度超过?30m且高宽—比大于1.5—的高柔房屋由风引】起的结?构振动比较明显而】且随着结构》自振:周期的增长风—振也随?之增强因此》在设:计中:应考虑风振的影响】而且原则上还应【考虑多个振型的【影响;对于前几阶】频率比较密集的结】构例如桅杆》、屋盖等结》构需要考虑的振型可!多达10《个及以上应按—随机振动理论对结】构的响应进行计【算
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?。 对于T<0!.25s的结构和】高度小于30—m或高宽比小于1】.5的房屋原则上】也应考虑风振影【响但已?有研究?表明对这类结—构往往按构》造要求进行》结构设计结构已【。有,足够:。的刚度所以这类结】构的风振响应一【。般,不大一般《来说不?考虑风振响应—不会影响这》类结:构的抗风《安全性
!8.4.2 对如!何考虑屋盖结构【的,风振问题过去没有提!及这次修订予以【补充:需考:虑风振的屋盖—结构指的《是跨度大于36m】的柔性屋《盖结构以《及,质量轻?刚度小?的索:膜结构?
! 屋盖结构风振响】应和等效静力风荷载!计算:是一个?复杂的问题国内外】规范均没有给出一般!性计算方法》目,前,比较一致的》观点是屋盖结—构,不,宜采用与高》层建筑和《高耸结构相同的【风振系数《计算方法这》是因为高层》及高耸结构》的顺风向风振系数】方法本质上》是直接采用风速谱】估计风压谱》(准定常方法)然】后,计算结构《的顺风?向振动响应对于高】层(耸)结构的顺】。。风向风?振这种方法》是合适?的但屋盖结》构的脉动风压—除了和风速脉—动有关外还和流动分!离、:再附、?旋涡脱落等复—。杂流动现象有—关所以风压谱不能直!接用:风速谱来表示此【外屋盖结构多阶模】态及模态耦合效应比!较明显难《以简单采用风振系数!方法
】 悬挑型【大跨屋盖结构与一】般,悬臂:型,结构类似第1阶【振型对风振》响应的贡献最—大另有研《究表:明单:侧独立?悬挑型大跨》屋盖结构可按—照准定常方法计算】风振响应比》如澳:洲规范(AS/NZ!S, 1170.22】002)基于—准定常?方,法给:出悬挑型《大,跨屋盖的设》计风荷载但》需要注意《的是当存在另—一侧看台《挑篷或其《他建筑物干扰时准定!常方:法有可?能也不适用》
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8?.4.3~8.4】。.6: 对于一般悬【臂,型结构?例如框架、塔—。架、烟?囱等高耸《结,构高度大于》。30:m,且,高宽比大《于1.5的高—柔房屋由于频谱比较!稀疏第一振型起【到绝对的作用此时可!以,。仅考:虑结构的第一振型】并通过下式的风【振系数来表达
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式中?为,。顺风向单位》高度:平均风力(kN【/m)?可按下式计》算
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为顺风向】单位高度第1阶风】。振惯:。性力:。峰值(?k,N/m)对于重量】。沿高度无变化的等】截面结构采用下式】计算
《
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式中ω—。。为结构顺风向第1】阶自振?圆频率;g》为,峰值因子取为2【。.,5与原规范取值2.!2相比有《适当提高《。;σq?1为顺风向一阶广】义位移均方根当假】定相干函数与频【。率无关时σq1可按!下式计算
】
! 将风振响应近!。似取为准静态的背】景分量?及窄带共振响—应分量之和则—式(:4)与频《率有关的积》分项可近似表示【为
【
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》而式(4)中—与频率?无关的积分项乘【以φ1(z》)/μ?z(z)后以—背景分?量因:子表达
!
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将》式(2)~式(6)!代,人式(1《),就得到规范规定的风!振,系数计算《式(8?.4.3)》
【 ,。 共振因子R的一!般计算式为
!
S!f为归一化》风速谱若《采用Dav》enport—建议:的风速谱密度经【验公式?则
《
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利用》。式,(7)和式(8【)可得?到规范的共》振因子计算公式【(8.4.4-1)!
【 ?在背景因《子计算中《可采:用,Shio《tan?i提:出的与频《率无关的竖》向和水平向相干函】数
》
:
湍流】度沿高度的》分布可?按,下式计算
】
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?。 式中α为【地面粗糙度指—数对应于A、—B、C和D类地【貌分别取为0—.12、0.15、!0.22和0.30!I10为10m【高名义湍流度对应A!。、B、C和D类地面!粗,糙度:可分别取0》.12、0》.14、0》.23?和0.?。39:。取值:比原规范有适当【提高
—。
: : 式(6》)为多重《积分:式为方便使用经【过,大量试算及》回归分析采用非【线性最小二》乘法拟合得到简化】经验公式(8.【4.5)《拟合计算过》程中考虑了》迎风面?和背风面的》风压相关《性同时结合》工程经验乘以了0】.7的折《。减系数?。
】 对于体型或【质量沿高《度变化的高》耸,。结构在应用》公式(8.4.5】)时应注意如下问题!对于进深尺寸比【较均匀?的构筑物即使—迎风面宽《度沿高?度有变化计算结【果也:和按等截面计算的】结果十分接》近故对这种》情况仍可采用公式(!8.4.5)计【算背景分量因子【;对于进深尺寸和】宽度沿高度按线性】或近似于线》性变化、而重量沿】高度按连《续规律变化的构【筑,物例如截面为正方】形或三角形的—高耸:塔架及圆形截面的烟!囱计算结果》表明必须考》虑外形的《影响:对背景分量》因子予以《修正
【。
本次修订!在附录J中增加了】顺风向风振加速【度,计算的内容顺风向】风振加速度计算的理!论与:上述风振系数—计算:所采用的相同在仅考!虑第一振型情况下】加速度响《应峰值?可按下?。式计算
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》。
式中?Sq1(ω》)为顺风向第1【阶广义位移响应【功,。。率谱
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采用Da!venport【风速谱?和Shiotani!空间相?关,性公式上式可表示】为
】
【 为便于使用上式!中,的根号项用顺—风向风振加速—度的脉动系数ηa】表示:。则可得到本规范附录!J的公式(J.1】.1)经计算整理】得到ηa的计算用】表即本规范》表,J.1.《2
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8.4.7【 结构振》。型,系数:按理:应通过结构动—力分析确定为—了,简,。化在确定《风荷载?时可:采用近似公式—按结构变形特点【对高耸构筑物—可按弯曲《型考虑采用》下,述近似公式
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对?高层建筑《当以:剪力墙的工作—为主时可按弯剪型】考虑采?用下:述近:似,公式
【
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】 对:高层建筑也可进【。一步考虑框架—和剪力墙各自—的弯曲和剪》切刚度?根据不同《的综合刚度》参数λ给《出不同的振型系数】附录G对高层建筑】给出前四个振型【系数它是假设—框,。架,和,剪力墙均起主—要作用?时的情况即取λ【=3综合刚度参数】λ,可按下式确定—
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式中C—建筑物的《剪切:刚度;
《
!。 :EI:w剪力墙的》。弯曲刚度;
】
— EIN考虑墙!柱轴向变形的等效】刚度;
!
】 : C?f框架剪切刚度;】
— 《 Cw剪力墙剪切!刚,度;:
,。
!。 H房屋总高
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