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.—2，5kg？/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＝【v02/1600(！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 5000！9-2012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/m？2对于ω0在0.3！5，kN/m《2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》ECCS/》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400！m和450m—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【、2km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 500【09-2012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 500【09-2012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、—15：m/s)《流场工况、15【％紊流度(风—速10m/》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？ 《 — ，     1—3  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 5—0009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 500—09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G？B ：50：。009是一致的同时！也根据现行国家【标准建筑《结构荷载规范GB】 ，50：009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 5》0009将A—、B：、C、D《。四类场地10—m高紊流度从8【.8％、《11.4％、16】.7：％、27.8％提】高到1？2％、？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 5《0，0，09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＝0.6l—x(H？)/lx(0—)，。＝0.5时B类可取！ε2＝0.5—5，C类ε2＝》0，.59 【 4.2.10】  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％、《2，3％、3《9％；？ —    a风剖【面指数A类、B类、！C类、D类地貌【分，别为0？.12？、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1《00mB类、—C类：地貌的εq》分别为0.》47、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Vortex】-shedd—。i，ng、颤《振Fl？u，tte？r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1.4】5×1？0-5m2/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S】t≈0.2；当【风速增大《而，处于超临界》范围即3×1—05≤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R：e＜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—υcr？1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＞υc！rj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！T，1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1《5m/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？(4.2.1—2，-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？.，3υcrj一段【范，围内均为锁住—区风速均为υ—c，rj共振锁》住区的终《点高度式中υ—。H,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)－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【υcrj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—0，m，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 》