4.—2  ？风荷载？ — ， 4：.2：.1  《高，耸结：。构受：风荷载影响》较大影响风荷载【的因素较《多计算方《。法也多种多样它【们将直接《关系到风荷载的取】值和结构安全 【  —   对于主要【。承，。重结构？风荷载？标，准值的表达可有两种！。形式一？。。。种为平？均风：。压加：上由：脉动风引起》导，致结构风振的等效风！压；另一种为平均】风压：乘以风振系数—由于在结《构的风振《计，算中一般往往—是第1？振，型，起主要？作用因？。而我国与大》多数国？家相同采《。用后一种表达形式即！采用风振系数βz】它综：合考：虑，了结构在风荷—载，作用下的《动力响应其中—。包，括风速随时间、空间！的变异性《和，结构的？阻尼特性等因—素 —     显然随】着建设的发展新【的高耸结《构的体型复杂—性大大增加而计算】机更：普遍应用《到每个单位》和个人因而第一种方！法将：要并已经开始在【风工程中普遍—。使用 【     当重现期！R＜50时风—压代：表值的？最小值应通过—进行换算ω0R表】示重现期为R—的风压代表值— —    本》条风荷载为顺风向风！阻单位计算面积是】指，沿高耸结《构高度方《向分段的当前—。计算段落的正面挡风！面积 【 4.？2.2  基本【风压的确定》方法和重现期直接关！系到当地《。基本风压值的—大小因而也直接【关系到建筑结构【在风：荷载作用《下的安全《   】  基本风压—W0：是根：据全国？各气：象台站历年来的【最大风速记录—按基本风压的标准】。要求：将，不同风仪高度和时次！时距的年最大—。风，。速，统一：换，算为离地10m【高自记10min平！均年最大风速—。(m/s《)根据该风速数【据经统计分析确【定重现？。。期为50年的最大风！速作为当《地，。。的基：本风速v0再按贝】努利：。公式确定《基本风？压以：往国内的风速记录大！多数根？据风压板的》观测结果《和刻度所反映的风速！实际上是统一根【据标准的空气密度ρ！＝1.25》kg/m3按上【述公式反算》而得的因此在按该风！速确：定风压时可统—一按公式ω0＝v0！2/1600(kN！/，m2)计算 】    — 鉴于当《前各气？象台站已累积—了较多的根据风【。杯式自记风速仪【记录的10min平！均年最大风速数据】已具有合理》计算的基础但是【要特：别注意的是按基【。本风压的标准要【求应以当地比较空】旷平坦地《面为计算依据随着建！设的：发展很多气》。象台站不再具备【。比较空？旷平坦地面》为计算？依据的？条件应用《时应特别注意 】 ？ ，  ：  现行国家标【准建筑结《构荷载规《。范GB 50009！-2012第—8，.1.？2条规定“对于【高层建筑《。、，高耸：结构：。以及对风荷》载，比较敏感《的其：他结构基本风压的取！值应适当提高并【应符合有关》结构设计标准的规】定”对于高耸结构】经大量的《调查和研究认为应当！把，基本风压《提高到不小于—0.：。35kN/》m2对于《ω0在0.》35kN《/m2？及以上的风》压没有必要再另【行增大ω0 】 4.2.4】  对于山间盆【地和谷地一般可按推！荐系数的平均值取】当地形对风》的影响很大时—应做具体调查后确】定，对于：与风：向一致的谷口、山】口根：据欧洲钢《结，构协：会标准EC》C，S/T12如—果山谷狭窄其—收缩作用使》风产生加速度为考虑！这种现象《对最不利情况相【应的系数最大—可取到1《.5国？内一些资料》也有到1.4本【标准建议应通—过实地调查和对【比观察分析确—定如因故未进行上述！工作也可《取较大系数》1.4？ ， 4.【2.6  随着【我国：建，设事业的蓬勃—发展城市房屋的【高度和密度日益增】大，尤其是诸如北京【。、上海、广》州等超？大型：城市群的发展城市涵！盖的范？围越来越大使—得城市地貌下的大气！边界：层厚度与原来相比】有显著？。增加：本次修？订，根，。据荷载规范》的变化提《高了C、D》两类地貌的粗糙度】类别的梯度风高度】由400m和450！m分别修改为45】。0m和550m【 《  ？   根《据地面粗糙度指数及！梯，度风高度即可—得出风压高度—变化系数如下 ！ 《   【  ：在确定城区》的地面粗糙度—类别时当《。。无，α的实测时可—。按，下述原则近》似确定？。。 》  ：   (《1)以拟建》房屋为中心、2k】m，为半径的迎风—半圆影响范》围，内的：房屋高度和密集度来！区分粗？糙度类别《风向原？则上应以该地—区最大风的风向【为准但？也可取？其主导风向； ！ ？    (2)以】半圆影响范》围内建筑物的平均】高度h来划分地面粗！糙度类别h》≥18m为D类；】9m＜h＜18【m为：C类；h≤9m为】B类； 】  ：。  ： (3？)影响？范围内不同高度的面！域，。。可按：下，述原则确定即每【座建筑？物向外延《伸距离为高》度的面域内均为【该高度当不》同高度的面域相交】时交叠部分的高度取！大者：； 【  ：  (4《)平均高度h取【各，。面域面积《为权数计《算   ！。  对于《山区的建《筑物风压高度变【化系数？。按计算位置离山地】。周，围平坦地面高度计算！这里说的山地周【围平坦地面》是指最？邻近：B类地貌处 — ： ， ，   ？  根据《大量高耸结构工程】设计：经验原标准规定的】对于山？区高耸结构》。地形修正系数设计不！适用在本次修—订时将其删》除，加入将？风压改为《风阻 【。 4.2.7  本！条列出了不同类型】的建筑物和各—。。类结构体《型及其体型系数【这些都是根据—国内外的《试验资料和外国规】范，中的建议性规定【整理而成《当建筑物与表中列出！的体型类同时可【参考应用《。否则仍应由风洞试】验，。确，定 【    3》、，4，  ：。在表：4.2.《7-3、表4.2.！7-4中挡风—系数φ？只列到0.5为止】对于：φ大：于0.5的体型系】数如无参考》资，料，也可取φ为0.5】时较大值的体型【系，数  】   5  索线与！地，面夹角一般为40】°～60°根—据高耸结构实践体型！系数值与现行国家】。标，准建筑结构》荷载：规范GB 5—0009-2012！表8：.3：.1体型系》数项次39中的数】值略有不同建筑结】构荷载规《范GB 《50：009-《20：12表8.3.【1中仅提供了拉索】平面：内的体型系数当【风不在拉索平面内】时作用更大本标准表！4.2.7-5提】出了风不在拉—索平：面时：作用于结构的垂直风！向分量的体型系数 ！  —   12  对四！管组合？柱开展了刚》。性模型？测力及？测压风洞试验试【验，。充，分考：。虑了不同风向—角、不同间距比等因！素对结？构体型？系数的影《响为：充分考虑雷诺数效应！对于钝？体结构体型系数【的影响？亦开展了高风速下均！匀流场、《不同：紊流度的紊流场等多！种，流场工？况下的风洞试验同】。时参考？。国内外？相关资料得出—其体型系数》 》  ：   风《洞，试验开展了均匀流】、8％紊流度、【1，5％紊流度三种【流场工况下的测【力及测压试验其中风！速为30m/—s的：均匀流工况时结构处！于超临界范》围；紊？流场可使钝体结构】。。在较低雷诺》数下表现出处于超】临界区的受力—特性故？可，认为结构在8％【紊流度？(风：速10m《/s：。、15m/s)【流场：工况、15％紊【流度(风速10m/！s、1？5m/s)流场工】况，。。。下亦处于超临—界范围 》   —  ：对于同一《来流攻角、同—一间距比的体型【系，数选取上述五种工】况所测得体》型，系数的？。最大值(保留小【数点后两位)作【为其体型系数(表1！)，。 —表1  四管组合】柱风荷载体型—系数：表 】  —   13  对三！管组合柱开展了【刚性模型测力及测压！风洞试？验试验中充》分考虑的不同—风向：角、不同间距比等】。因素对结构体型系数！的影响为充分考虑雷！诺数效？应对于钝体结构体型！系，数的影响亦开展【了，高风速下均匀—。流场、不同紊—流度的紊流场等【多种流场工况下的风！洞试验综《合比：较分析得出其体型系！数(：图2) 《 —。 ？ ：图2  《三管组？合柱风向图 —。 ？ 4.2.—8  风荷载—体型系？数涉及的是关—于，固体：与流：体相互？。作用的流体动力学】问题对？于不规则形状的固体！。问题尤？为复杂无法》给出：理论上的结》果由于用计算—流，体动力学分析—目前尚未成》熟至今一般》仍由试验确定鉴于真！。型，实测的方法对结构设！计，的不现实性》目前只能采用相【似原理在《边界层风洞内—对拟建的建筑—物模型进行测试 ！ 4.2【。.9  《风振：系数应？根据随机《振动理论《导出 — ， ， ，   现行国家标】准建筑结《构荷载规范G—B 5000—9对顺风向风振系】。数作出了较大的修】改采用了国际—上通用背景》响应因？子和共振响应因子】的，形式但基本计算【理论仍？是基于第一》振，。型的惯性风荷载【法自立式高》耸结构刚度相—对，较小、自振频—。率相：对较：低，是以第一振型振动为！主，的，风敏感结构风—荷载起控制作用本标！准列出的《式(4.《2.9)是根据现】行国：家标准建筑结—构荷裁？规范GB《 50009针【对只考虑第一振【型影响的结构—有关公式转换而来的！考，虑到方便查》用顺风向风振系数仍！采用脉动增大系数和！脉动影响系数的【表达形式并针对几种！规则结构外形做了】适当简？化其意？义同现行国家标准建！筑结构荷载》规范GB 》50009是一致的！同，时也根据《现行国家《标准建筑《结构荷载规范—。GB 500—09的修《改调整了相关参数】的取值编《制了计算《表格方便查用由【于现行国家标准建】。筑结构荷载规范G】B 50009将】A、B、C》。、D四类场地1【。0m：高紊流度从》8.8％《、1：1.4？％、1？。6.7？％、27.8％提】高到：。12％、14％、】23％、39％将峰！值因子从2.2提】。高到：2.5增大了脉动风！。。荷载因此使得各【类地貌的风振系数均！有增大参《考美国？、，日本和英国》的，规范及国内相关单】位的一些实测数据】认为原标准将钢结构！的阻尼比统》一取0.01过【于笼统对于钢塔架偏！小因此建议将构架】式钢塔架(》包括角钢塔和钢【管塔)的阻尼—比由原来的0.01！调，。整到0？.02以减小现行国！家标准？建筑结构荷载—规范GB 》500？09调整所》造成的风振系数【。。增大程度并给—出阻尼比0.01～！0.05分》。。。别对应的脉动增【大，系数供？不同类别的结—构，形式查用 》 ， ？   ？  应该说》明，。随着计算《机，的普及应《用和：结构形式愈来愈【。多样性和复杂性【只考虑第一振型【影响已不能》满足要求而且也无】必要可根据基本【原理考虑多振型【。影响进行《电算 】    表4.2】.9：-3中变化范—围数：字为A类地貌至D类！地貌B类、C类【地貌的查《表为1/5、1/2！处例如Z《/H＝0.6—lx(H《)/lx(0)＝】0.5时B类可【取ε2＝0.5【5C类ε2＝0.5！9 ：。 ： 4.》2.1？0  钢桅杆风振系！数根据随机》振动理论《导，出考虑到《初步设？计已：很容易计算》出桅杆杆身的前几】阶振型一《般可考虑前》4阶自振频率—和振型(剔除扭【转振型)桅杆杆【身的风？。振系数为 【 ： ： ：。 ， 其中脉动系数 ！ 》 ？ ： 式中ξn一一脉动！增大系数； ！    》 g峰值因子—取2.5； 【 《   I《。1010m高紊流度！A类：、B类、C类、D】类地貌分《别为12％、14】％、23％》、39％；》   】 ，。 ，a风剖面指数A【。。类、B类《、C类、D类地貌】分别为0.》12、0.15、】。0.2？2、0？.30； 【  μz—(z)风压高度系】数； 】 Φ：n(z？)n：阶振型在高度z处的！取值：  【。  ： 按桅杆杆身风【振系数的计算公式】可，编程：计算：得到桅杆《杆身沿高度变—化的z高度的—风，振系数βz ！     为方便！计算条文《中根据风振》系，数计算公式给出简】化算法计算》步骤如下 —。     】桅杆杆身《按，纤绳层数分段—如，(n－1)层—。纤绳可分为n—段(包括悬》臂段：)每：段按高度4等分桅杆！杆身被等分为N＝】4n：。个节点；则》每段：高度：为dH？＝H/N各点—的编：号自下而《上为1、《2、…、N用—以描：述风振系数沿杆【身全高H的变—化规律？则风：。振系数计《算公式中的积分【计算：转，换成为求和计算可】用EXCEL—。。软件计算出各—点的风振《系，数 —     对于桅】杆纤绳？考虑脉动《风，荷，载主要影响纤—绳张力故《。只考虑一阶振型的影！响将非均布动—力风：。荷载等效为均布荷】载求得换《算的均布荷载的风振！系数并编制》相应表格《(表4？.2.10)B类、！C类地貌的εq【查表为1《/10、1》/2处例如、纤【绳高度10》0mB类、C类【地貌的εq分别【为0.4《7、0？.70 《 ， 4》.2.11  当】构筑物受《到风力作用时—不但顺风向可—。能发：。生风振而且也—可能发生横风向风振！横风向风振是由不】稳，定，的空气动力形成的】其性质远《比，顺风向？风振更？为复杂其中包括【旋涡脱落V》ortex-—she？ddin《g、颤振《F，lu：tter等空—气动力现象 】  《   对《圆截：。面柱体结构当—发生旋涡脱落脱【落，频率与结《构自振频率》相，符时将出现共振大】量试验表明旋涡脱】落频率？fs与？风速v成正比—。与截面的直径d成】反比：同时雷诺《数69000υd(！。υ为空气运》动黏性？。系数约为1.—45×10-5m】2/s)斯》托，罗哈数？它们在识别其振动规！律方面有《重要意？义 《 ？    当风—速较：低即Re＜3×【105时一旦f【s与结构《自振频？率相符即发生亚【。临界的微风共—振，对圆截面柱》体St≈0.2；】当风：速增大？而处于超临界—范围即3《×105≤R—e＜3.5×10】6时旋涡脱落没【有明显的周期结【构的横向振动也呈】随机性；当风更大即！。R，e≥3.《5×106时即【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 ！  —   ？因此：。规定当雷诺数Re】＜，3，×105且υH＞υ！cr1时可能发生】第，1振型微风》共振(亚临界范围】的共振)此》时，应在构造《上采取防振措施或】控制结？构的临界风》速υcr1》不小于15m—/s以降低》微风共振的发生【率当：雷诺数Re≥—3.5？×106且1—.，2υH＞υcr【j时可能发生横风向！。共振(跨《。临界范？围的共？振)此时应验—算共振？响应： —。    一般—情况下当风》速在亚临界或超临】。界范围内时不会对】结构产生严》重影响即使》发生：。微风共振《结构：可能：对，正常使用有些影响但！也不至于破坏设【计时只要《采取适当构造措施或！按，微风共振控制—要求控制结构—顶，部风速即可 ！   《。  当风速进入跨】临界范围内时结【构有可能出》现严重的《振动：甚至破坏国》内，外都曾发生过—很多这类的损坏【和破坏的《事例对此必须引起注！意， —4.2.12 【 对亚？。临界的微风共振微】风共振时《结，构会发？生共振声响但—一般不会对结构产】生破：坏，此时可采用调—整结构布置以使结】构基本周期T1【改，变而不发生》微风共振或者控制结！构的临界风速υcr！1不小于15m【/，s以降低共振的发】生，率，。 ，     ！对跨临界的》强风：共振设计时必—须按不同振》型对结构予以—。验算式(4.—2.12-4)中】的计：算系数λj是对j】振型情况下考—虑与共振锁住区分】布有关的折算—系数在临界风速υ】。crj？。起始点高度》H1以上《至1.3υcrj】一段范围《内均为锁住区风速】。。均为υcrj共【振锁住区的》终，。点高度式中υH【,α为该地》貌的：结构顶点的风速H2！一般常在顶点—高度之上故》锁住区常取到—。。结构：顶点计算系》。。。数λj就《根据：此点而作出个别情况！如，H2＜？H可根据实际情况】。进行计算此》时，λj可按λ》j(H1)－—λj：(H2)《确定如考虑安—全，也可将H2》取至顶点若临界【风，速起始点在结构顶】部不发生共振—。也不必验算横风【向的风振荷载—临界风速υc—r，。j计：算时应注意对不同振！型是不？同的根据国外资【料和我们的计算研究！一般考？虑前四个振型就足】够了但？以前两？个振型的共振为【最，常见还应注意—到，对跨临？界的强风共振验算时！考虑：到结构？强风共振的严—重性及？试验资？。料的局限性应尽量提！高验算要求一些国】外规范如《ISO 4》354就《要求：考虑增大《。风速验算这里采【用将顶部风速—增大：到1.2倍以扩大验！算范围？ —。4.：2.13《  对于非圆—截面：的柱体同《样，也存在？旋涡脱？落等空气《动，力不稳定问题但其规！律更为复《杂国外的风荷—载规范逐渐趋向于】也按随？机振动的理论建立计！算模：型目前标准仍建【议对重要的柔性结构！宜在风？。洞试验的基础上进】行，设计 《。 《4.2？.14  》基，本风速一般取当地】空旷平坦地面—上10m高度处1】0min时距平【均的年最大风速观】。测数据经概率统计】得出50(30)年！一，遇最大值后确定的】风速  ！   当发》生横风向《。风振时其《顺风向与《横风向综合风振效】应按矢量和计算【一，般情况？下顺风向风振—。与，横风向？风振：。的相关？性较：小当：发生：。横风向强风共振【时顺风向的风荷【载可：不考虑脉动》风影响仅《考，虑其静力风荷载【组合高耸结构等效】风振系数一般在1】.6～1.》。8，左右故顺风向静力】。风效应可取总顺【风向风荷载效—应的60％相当于】取等效风振系数【。约为：1.67由于—发，生，横风向共《振时未必是设计风】压条件低于》设计风速《的所有风《速都是可能发生的】故此时的顺风—向风荷载应》该为横风向共振【条件下的对应风速】下的风荷载 【