， 7《.5  高层结构风！振 ？ ，。 ， 7.5.】。1  本节内容包含！GB 5000【9，。-201《2第8.4节顺【风向风振和风振系】数及第8.5—节横风向和扭转风】振两：部分内容中高—层结：构，风振的？内容： ： 7.5.】2  参考国外规范！及我国建筑工程抗】风设：计和理？论研究的实》践情况当结构基【本自振周期T≥0】.25s时以及对于！高度超过《30m且高》宽比大于1.5的】高柔房屋由》风引起？的结：构振动比较明—显，而且随着结构—自振：周期：的增长风振》也随之增强因此在设！计中应考虑风振的】影响：而且原则上》还应考虑多个振型】。的影响；对于前几】阶频率比较密集【的结：构例如桅杆、屋盖等！结，构需要考虑的—振，型可多？达，10：个及以上应》按随机振动理—论对结？构的响应进行计算 ！ ？ ，     对于T＜！0，。.，25s的结》。。构，和高度小于》。。30m或高宽比【小于1.5的房屋】。原则上也应考—虑风振影响但已【有研究表《明对这类结》构往往按构造要求】进，行结构设计结—构已有足够》的刚度？所以：这类结？。。构的风振《响应一般不》大一般来说不考虑风！振响应不会影响这】类结：构的：抗风安全性 】 7.5.3 ！。 由于横《风向风振对建—筑物带来《的影响不可忽略本】条对将GB —。5000《。9-2012—中第8？.5.1《条，中“…宜考虑—横风向风振的影响】”进：一步严格为“…应】考，虑，横风向风《振的影响《”  】   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1《50m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：30m且高宽—比大于4的构筑物 ！ 7.5.！4  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 【7.5.5～7.5！。.9  对于一般】悬臂型结构例如框】架、塔架、烟囱等高！耸结：构高度大于3—0m且高《宽比大于1.—5的高柔房屋—由于：频谱比较稀疏—第一振型起到绝对】。。的作用？此，时可以？仅考虑结《构的第一振型—并，。通过下式的风振系数！来表达 — ， ： ，    】 式中为《顺风向单位》。高度平均风力（【kN/？m，）可按下式计算 ！ 】 ：    为》顺风向单位高度第】1阶风振惯性—力峰：值（kN《/m）对于重量沿】高度：无变化的等截面结构！釆用下式计算 ！ 》    【 ，式中ω？1为结构顺风—。。向第1阶自振—圆频率；g》为峰值因子取为2.！。5，；σq1为顺—风向一阶广义—。位移均方根当假定】。。相干函数与》频率无关《时σ：q1按下式计算【 ， ：。 》 《    将风振响】应近似取《为准静态的背景【分，量及窄带共振—响应分量之和则【式（：4）与频率有关【的积分项《可近似表示为—。 ！。    — 而式（4）中【与频率无关的—。积分项乘以后以背】。景分量因子表达 ！ ， 》 ？   ？  将式（2）～】式（6）代入—式（1）《就得到规范规定【的风振系数计算式】（7.5.6—）   ！  ：共，振因子R的》一般：计算：式为 【 【   ？ Sf为《归一化风《速谱若釆用Dave！nport建—议的：风速谱密度经验公式！则， 》 【    《。。利用式（《。7）和式（8—）可：得到：。规范的共《振因子？计算公式（7.5.！7-：1） 》     在】背景因子计算中可】采用Shio—tani提出的与】频率无关的竖向和】水平向相干》函数 ？ 》 】 ？    《 湍流度沿高—度的分布可》按下：式计算 】 ， 《 【 ，    式中a【为地：面粗糙度指数对【应于A、B》、C和D类》地貌：分别取为《0.：。1，2、0？.15？、0.？2，2和0.30I1】。0为10m高名义】湍流度对应》。A、：。B、C？和D类地面粗糙度可！分别：取0.12、0【.14、0.23和！0.3？9，。 ？     式（！6）为多重积分式为！方便使用经过—大量试算及回归分】析釆用非线》性最：小，二乘：法，拟合得到简化—经验公？式（：7.5？.8）？拟合计算过》程中考虑了迎风面和！。背风面的《风压相关性同—时，。结合工程经验—乘以了？0.7的《折，减系数？ ：  》   对于体型或】质量沿高度》变化的高耸结构在】应用公？式（：7.5.8）—时应：注意如？下问题对于进深【尺寸比较均》匀的构筑物即—使迎风面宽》度沿高度有变化计算！结果也和按等—截面计？算的结果《十分接近故对这种情！况仍可采用公式（】7.5.8）计算背！景分量因子；—对于进深尺寸—和宽度沿高度按【线性或近似于线性变！化、而重量沿高度按！连续规律《变化的构筑物例如】截面为？正方形？或三角形的高—耸，塔架及圆形截—面，的烟囱计算结果表明！必须考虑外》形的影？响对背景分》量因子予以修正【    ！ 附录J规定了顺风！向风振加速度计【。算，的内：容顺风向《风振加速度计算【。的理：论与上？述风：振系数计算所采用】的相同在仅》考虑第？一振型？情况下加速度—响应峰值可按下式】计，算 —   ！  式中Sq1（ω！）为顺？风向：第1阶广义位移响应！功率谱 【    》 釆用Daven】port风》速谱和Sh》iot？an：i空间相关性公式】上式可表示为— ！     为】便于：使用；上式》中的根号项》用顺风向风》振加速度的》脉，动系数？ηa表示则可—。。得到本规范附录【J的公式（J—.1.？1）经计算整理【得到η？a的计算用表即【本规：范表J.1.2 ！ 7.5.】。10  结构—振型系数按》理，应通过结《构动力分析确—定为了简化》在确：定风荷载时》可采用近似公式按】结，构变形？特点：对高耸构筑》物可按弯曲》型，考，虑采用？下述近似公式— ， 【  》   对高层建【筑当：以剪力墙的工作为】主时可按弯剪型考虑！采用下述近似公式 ！ 》  【  ： 对高层建筑—。也可进一步考虑框】架和剪力墙各自【的弯曲和剪切刚度】根，据不同的综合刚【度参数λ《。给出不同的振型系】数附录G对高层建筑！给出前四个振型系数！它是假设框架和剪】力墙均起主要作用】时的情况即取λ＝3！综合刚度参数—λ可按下式》。确定 】 — ，   ？式中C建筑物—的剪切刚度； 】。  》       E】Iw：剪力：墙的弯曲刚》度； 【。    《  ：  ：。 EIN考》虑墙柱轴《向变形的等效—刚度；？ 《 【   ？      C【f，框架剪切刚度； 】   【      Cw剪！力墙剪？切，刚度； 《    】     H—房，屋，总高： 《。 7.5.—11、？7.5？.12 《 ，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，    ！ 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St是斯脱罗【哈，数其值仅决》定于结？构断面形《状和雷诺数》 ？  《。   ？雷诺：数（可用近》似，公式Re《＝69000—vD：计算其中分母—中v为？空，气运动黏性》系，数约为1.45×】10：－5：m2/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×【。10：5时：St≈0.2—一旦fs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—×105≤R—e＜：3×10《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Re≥】3×106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【。范围内时只要釆取】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vcr是不同！的 ： 》    本条第3款！将横风向《风振等效风荷载计算！的公式适《用的高宽比范围【由GB 500【。09-2012规】定的“高宽比4～】8，之间”缩窄至—“高宽比4～6之间！”主要原《因，如，下 —     当基本风！压超过0.5—kPa时对于—高度在？200m以上、高宽！比在6以上时按【照，上述公式《计算时会《出现横风向风振等效！风荷载？会明显超过顺风向荷！。载的：情况：详细算？例见：。表7～表9由于风】荷载作为控制—。荷载其对《高层建筑的性能指标！。起，着决定性作用—直接：影响到？建筑物？的，建造成？本由于横《风向风振等》效风荷载会作为【主控工况进行—组合当其明显超【过顺：风向风荷载时按此进！行抗风设计》的成：本会：较大幅度增》加因此当建筑高宽比！超过6或者根据附】录H.2《。计算得到的横风向】风振等效风》荷载明显超过顺风向！风荷载？时须通过风洞试【验手段？对结：果进行校《核方能用于》工程设计 》 【 — ， ？ 《 【 ，   ？ 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（—），和截面深宽比（D】/B）分别为4【～6和0《.5～2试验结果的！适用折算《风速范围为 ！ ，。  ： ，。  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6：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 】 》    高宽—比在4～《。6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 】。 《 ： 【。     式【。中，fp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 【 ？ ，   图《H.2.4给出的是！将＝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 ！ ， ： ：    附录J【中，规定了横风向风振加！。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，岀谱峰的宽度较【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) 《 7.5【.13  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 ？ ，    — 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？能直接釆《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？性当时两《者的耦合作用易【发生不稳《定的气动弹性现【象，对于符合上述情沉】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 【 《 7.5《.14？。  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7】.5.14考虑三】种风荷载的组合工况！ ？     【GB 50009-！201？2参照日本荷—载规范给出了顺风向！风荷载、横》风向风？振等：效风荷载、》扭矩风振等》效，。风荷载的组合工况】其忽略了顺风向与】横风向？荷载之间的相关【。性即在考虑顺风向荷！载时不组合横—。风向而考虑横—风向等效风荷载时顺！风向仅？根据经验考虑静力】。荷载部分并》且，扭，转风振等效》风荷载？未与另外两》个方向的风》荷载组？合 【    本规—。范，以日本规范的原【始版本为《基础结合大》。量风洞试验数据的】风荷载分量组—合系数对日本规范】中相关？条文进行简化—。。得到表7.5.【1，4其：中因实际风洞试验】经，验表明横风向与顺】风向荷载的相—关系数大部分在1】5％～20》％之间日《本规范以及》ISO规《范定义的《组合：系数为40％本【规，。范考虑目前》情况和经验取—为， 2：0％：；同时扭转》工况时？也需考虑顺》风，。向和横风向荷载的】组合： ：