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【30m?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
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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》3,6m的柔性屋盖结】构以及质量轻刚【度小:的索膜结构
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— : 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
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— 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/N【ZS 11》70:.,22002)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3】0m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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》
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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σ!q1:可按:下式:计算
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《
》 ?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》
》
?
?
而式(4)中【与频率无关的—积分项乘以φ1(z!)/μz(z—)后以?。背景分量因子表达
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》。
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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)
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】 共振因子》。。R的一?。般计算式为
【
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《Sf为归一化—。风速谱若采用D【avenport】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Sh!iota《ni提?出的与频《率无关的竖向—和水平向相干函数】
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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,0.1?2、0.1》4、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
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—。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
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— 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Sq!1(ω)为》顺风:向第1阶广义位移响!应功率?谱
】 采用D—avenport】风速谱和《S,hiota》ni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—;
【 —EIw?剪力墙?的弯曲刚度;
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! EI?。N考虑墙《柱轴向变《。形的等?效刚度;《
》。
《
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? , , Cf》框架剪切刚度;
】
】 Cw》剪力墙剪切刚度;
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! H房屋总高
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