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8.5— 横风向和扭转风!振,
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8.5.1】 判断高层建筑】是否需要考虑横【。风向风振的影—。响,这一:问题:比较复杂一》般要考虑建筑的【高度、高宽比、【结构自振《。频率及阻尼比—等多种?。因素并要借鉴工程】经验及有关资料【来判断?一般而言建筑高度超!过150《。m或高?宽,比大于5的高层【建筑可?出现:较为明显的横风向】风振效应并且效应】。随着建筑高度—或建:筑高宽比增加—而增加细长圆形截】面构筑物《一般指高度超过3】0m且高《宽比大于4的构筑物!
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8.5—.2、8.5.3 ! 当建筑《物受:到风力作用时—不但顺?风向可能《发生风?振而且在一定条件】下也能发生横—风,向的风振导致建【筑横:风向风振的主要【激励有尾流》激励(旋《涡脱落激励)、【横风向紊《流激励以及气动弹性!激励(建筑振动和】风之间的耦合—效应)其激励特性远!比顺风向《要复杂?
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, 《对于圆截面柱体结】构若:旋,涡脱落频《率与结构自》振频率相近可能出】现共振大《量试验表明旋涡【。脱落频率fs与平均!风速v成正比与截】面的直径D成反【比这些变量之间【满足如?。下关系其《中S:t是斯脱罗哈数【其值:仅决定?于结构断面》形,状和雷诺《数
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《 雷诺数(》可,用近似公式R—e=6900—0vD计算》。其中分母中v—为空气运动》黏性系数约为1.4!5×10-5—m,2/s;分子—中,v是平均风》速;D是圆柱结构的!直径)将影响圆截】面柱体结构的横风向!风力和振动》响应当风《速较低即Re≤3×!105时St≈【0.:2一旦f《s与结构频率—相等即发生》亚临:界的微风共振—当风:速增大而处于超【临界范围即3×10!5≤Re<3—.5×106时旋】涡脱落没有》。。明显的周期结—构的横向振动也【。呈随机性《当风更大Re≥3】.,5,×106即进入【跨临界范围重—新出现规则的周期】性旋涡脱落一旦【。与,结构:自振频率接》近结构将发》生强风共振》
! 一般情况下【当风速在亚临界【或超临?界范围内时只—。要,采取适?当构造措《施结构?不会在短时间内【。出现严重问题也就是!说即使?发,生,亚临界微风》共振:。或超临界随机振动】。结构的正常》使用可能受到影【响但不至于》造成结构《破坏当风速进入跨】临界范围内时结【构有可能出现严【重,的振动甚至》。于破:坏国内?外,都曾发生过很多这】类损坏和破坏的事】例对:此必须引起注意【
! 规范附录H.【1给出了发生跨临界!强,风共振时《的圆形截面横风【向风振?等效风荷载计算【方法公式(H.【1.1-1》)中的计算系—数λj是对j振型情!况下考虑与》。共振区分《布有关的折算系【数此外应注》意公式中《的临界风速vcr与!结构:自振周期有关也即对!同一结构不同振型】的强:风共振v《c,r是不同的
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? 附录》H.2的横风向【风振等效风荷载计】算方法是《依据大?量典型建筑模型的】风洞试验结果给出】的这:些典型?建筑的截面为均匀矩!形高宽比(H/)】和,。截,面深宽比(D—。/,B,),分别为4~8和0.!。5~2试验结果【的适用折算风—速范围为v》HTL1《/≤10
】。
大量】研,究结果表《明当建筑《。截面深宽《比大于?2时分离气流将在】。侧面发生再附横风】向,风力:的,基本特征变化较【大;当设计折算【风,速大于10或高【宽比大于8可—能发:生不利并且难以准确!。估算:的气动弹性现象【不,宜采:用附录H.2计算方!。法建议?进行专门的风洞【试,验研:。究
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【高宽比H/在4~8!之,间以及截面深宽比】D/B在《0.5~2之间的】矩形截面高层—建筑的横风向—广义:力功率谱可按—下列:。公式计算得到
】。
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式中f】p横风向风力谱的谱!峰,频率系数;
!。
》 ? ? ,。NR地面《。。粗糙度类别的序号对!应A、B、C—。和D类地貌分别取】1、2、《3和4;
【
》 : : Sp横【风向风力谱的—谱峰:系数;
【
— 》 ,βk横风《向风力谱的带宽系数!;
】。 , : ? γ横风向风力!谱的偏态《系数
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《 图H.2.4】给出的是将》H/:=6.0代入该公】式计:算得到的结》果供:设计人员手算—时用此时因取—高宽比为固定值忽略!了其影响对大多数矩!形截面高层建—筑计算?误差是可以接受【的
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》 , 本次《修订在附录J—中增:加了横风向风振加速!度计算的内容横【风向:风振加速度计算【。的依据和方》法与横风向风振等效!风荷载相似也是基于!大量的风洞试—验结果?大,量风洞?试验结果表明—高层建?筑横风向风力以【旋涡脱落激励—为主相对于顺风向风!力谱横风向风力谱的!峰值比较《突出谱峰的宽度【较小根据横》风向风力谱的特点并!参考相关研究成果横!风,向加速度《响应可?只考虑共振》分量的?贡献由此推导可【得到本规范附—录,J横风向《加速度计算公式(】J.2.《1)
《。
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8.5.》4、8.5.5【 扭转风荷—载是由于建》筑各:。个立面?风压的非对称作用】产生的受截面—形状和湍流度等因素!。。的影响较大判断【高层建筑是》否,。需要考虑扭转风振的!影响主要考虑—。建筑的高度、高宽】。比、:深宽比、结构自【。振频率、结构—刚,度与质量的偏心等因!素,
— 建》筑高:度超过150m同时!满足的高层建—筑[T?T1为第《1阶:扭转周期(s)【],扭转:风振效应明显宜考虑!扭转风振的》影响:
】 截面《尺寸和质《量沿高?。度,基本相同的矩形截面!高层建筑《当其刚度或质量的】偏心率(偏心距【/回转半《径,)不:大于0?。.2且同时》满足D/B在1.5!。。~,5范:。围可按附录H—.,3计算?扭转风?振,等效风荷载
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: 当偏心率】大于0?。.2:时高层建筑的弯【扭耦合风《振效应?显著结构风》振响应?规,律非常复杂不能直】接,采用:附录H.3给出【的方法计《算扭转风《振等效风《。荷,载,;,大,量风:洞试验结果表明风致!扭矩与横《。风向风力具有较【强相关性当两者【的耦合?作用易发生不稳定的!气动弹性现象—对于符合上述情况的!高层建筑建议在风洞!试,。验基础?上有针?对性地进行专门研】究
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8.5.6 】 高层建筑结—。构在脉动风荷—载作用下其顺风向风!荷,载、横风向风振等效!。风荷载?和扭:转风振等效风—荷载一般是同时存】在的但?。三种风荷载的最【。大值并不一定—同,时,出现因此在设计中】应当按表8.5【.6考虑三种—风荷载的组合—工,况
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》 表8.5.】6主:。要参考日本规—。范,方法并结合我—国的实际情》况和:工程经验《给,出一般情况》下顺风?向风振响应与横【风向风振《。响应的?相关性较《小对于顺风向风【荷,载为:主的情况横风向风荷!载,。不参与?组合:;,对于横风向风荷载为!主的情况顺风向风】荷载:。仅静力部分参与组】合简:化为在顺《风向:风荷载标准值前【乘以0.6的折减系!数
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, 《虽然:扭转风振与顺风向】及横风向风振响应】之间存?在相关性但由于影响!因,素较多在目前研究】尚不成熟《情况下暂《不考虑扭转风—振等:效,风荷载?与另:外两:个方向的风荷载的组!。合
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