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？。β，z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10—m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】＝v02/160】0(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 —5000《9-20《1，2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0.35【kN/m2对—于ω0在0.35】kN/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【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400m和450！m，分别修改为》450m《和550《m 【。  ：。  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＜1！8m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 ？50009》-201《2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G？B 500》0，9-2012—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 — ：   《  ：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3？0m/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10【m/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 50》009？。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》 500《09：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GB 5000】9将A、B》、C、？。D四类场地10【m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0.01！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G：B 50009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＝？0.6lx(H)/！lx(0)＝—。0.：5时B类可取ε2＝！0.55C类ε2】＝0.5《。9 ？ 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ξ》。。n一一脉《动增大？系数；？。    ！ g峰值因子取2.！5； 【  ：  I1010m】。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《、0.22、—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＝4！n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【EX：CEL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4.2.1！0)B类、C类地】貌的εq查》表为1/10、1】/2处？例如：、纤绳？高度100m—B类、C类地貌的ε！q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V—ortex》-sheddin】g、颤振Flutt！er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，690？。00υd(υ为【空气运动《黏，。性系：数约为1.45×1！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St≈0.—2；当风速增大【而处于？超临界范围即3×1！05≤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【。大即：Re≥？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υc《r1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＞υ》。cr：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T【1改变而不发生【微风共振或者控制结！构的临界风速υ【cr1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υcr】j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：H，2一般常《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】λj(H1》)－λj(H2【。)，确定如考虑》安全也可《。将H：2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ISO— 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10m高度—处，10：min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 ？