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＜5！0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＝1.25kg】/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【。＝v02/1—600(kN/m】2)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10mi！n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 5！0009-2012！。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0.35k【N/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E【CCS/T》12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4：00m和45—0m分别《修改为450m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【＜18m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 《5，0009-2—012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 ！ 》 ，  ： 1：2，  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、15【％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10【m/s、15m/】s)流？场工况？、15？。％紊流度《(风速1《0m/s、》。15m？/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GB《 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 5000【9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 50【0，09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GB 50！009将A、B【、C、？D四类？场地10m高紊流】度，从8.8《％、11.4％、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.【。0，1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【0，9调整所《造成的风振系数增】大程度并给出阻尼】比0：.01～0.0【5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.】6lx(《H)/lx》(0)＝0.—5时B类可取ε2】＝0.5《5C类？ε2＝0《.，59 【 ，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ξ】n，一一脉动增大系【数；： ，   【  g峰值因—。子取2.5； 】 ：    I101！0m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0.1【2、0.15、【0，.22、《。0.30；》 ，。 》 μz(z)风【压高度系数； 】 ？  ：Φn(？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100】mB类？、C类地貌的ε【q分别为《0.47、》0.7？。0 — 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Vor！tex？-shedding！、颤振Flut【ter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f：s与风速v成正比与！截面的直径d成反】比同时雷诺数690！00υd(υ—为空气？运动黏性《系，数约为1.45【×10？-5m2/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fs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≥3.5×10】6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】。＞υcr1》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《≥3.5×1—06：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《.2.1《2  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υcr1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】υcrj起始点高】度，H1：以上至1.3—。υcrj一段范围】内均为锁住区风速均！为υ：crj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λ【j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《λj(H1)－λ】j(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υ《crj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I】SO： ，4354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：1，0m高？度处10min【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 《