7》.，5  高层结构风振！ ？。 ？ 7？。.，5.1  本节内容！包含GB 5000！9-：。2012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＜0.2【5s的结构和高度小！于3：0m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 ！5，0009《。-2：012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《150？m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30？m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30m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ω1【为结构？顺风向第1阶—。。自，振圆频率《；，g为峰？值因子取为2.【。5；σq《1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—。σq1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，Daven》po：rt：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Sh？iot？ani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、0.22和！0.30I10为】10：m，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、0.1【4、：0.23和0.【39 【    《 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Sq】1（：ω）为顺风向第1】阶广义位移响—应功率？谱   ！  釆用Daven！por？t风速谱和S—hio？ta：ni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！η，。a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》ηa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； 》    】     EIw】剪力墙的弯曲刚度；！ ？      】   E《IN考虑墙》柱轴向变形的等【效刚度；《 》。  】       【Cf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？＝69000v【。D计算其《。中分母中v为空气运！动黏性？系，数约为1.》45×10》。－5m2/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≤【3×1？05：时S：t≈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≤Re＜【3×1？06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】 50009-【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0.5kP！a时对？于高度？在200《m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)】 ？。 7.5.1】3  ？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？.，1，4考虑三种风荷载的！组合工况 —     G！B， 5：0009-20【12参照日本—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《。7.5.14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％～2《0％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， ，20％；同时扭【转工：况时也需考》。虑顺风向和横风向荷！载的组合 》 ，