？ 7.5《  高层结构风【振 》 ， 7.5.1】  本节内容—包含：GB 500—09-2012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—3，。0m：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》 ，50009-—20：12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：（k：。N/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；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！Davenp—ort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，S，hi：otani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0.12、—0.：15、0.》22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：.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S？q1（ω）为顺风向！第1阶广义位移【响应：功率谱 ！    釆用Da】venport风】速谱和S《hiotani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； ！ 《   《。   ？  ： ，C，f框架剪切刚度； ！ ？ ，  ： ，      Cw剪！力墙剪切刚度；【    ！     H—房屋总高 】 ：。7.：5.11《、7.5.1—。2  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f《s，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＝690！00：vD计算其中分母中！v为空气运动黏【性系数约为1.4】5×10－5—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《≤3×105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3×10【5≤Re＜3—。。×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】Re≥3×10【6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v【c，r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v：cr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 50【009-20—。。1，2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《.5kPa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！f，p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   ！  GB 5000！9-201》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【7.5.14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I？SO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 》 ，