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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.—25:s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
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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/NZ!S :1170《.2200》2)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
【。
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【30m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(kN/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;σq1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
《
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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:
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!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
】
》
Sf为归!一化风速谱》若采用Davenp!ort?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】)
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》 在背景—因,子计算中可采用Sh!iotan》i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】
:。
《
【 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0.30I!1,0,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
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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
【 :。 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《ven?port风速谱和S!h,iotani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;
】 ? E《I,N考虑墙柱轴向变形!的等效刚度;—
【
《
《 : Cf框架剪切【。刚度;
【
C!w剪力墙剪切—刚度;
【
》。 , , H房?屋总高
》