7》。.5  高》层结构风振 【 ？ 7《.5.1  —本节：内容：包含GB 》50009-2【012？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】.，25：s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 50009-！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！15：0m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30》m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】。。port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》。iotani—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.？30I10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、0.2【3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Davenp】o，rt风？速谱和Shio【tani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、7.5.1】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R】。e＝：69000》vD计？算其中分母中v【为空气运动》黏性系数《约为1？.45×1》0－：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≤【3×105》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【3×105≤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【×1：0，6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《cr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— 5：000？9-2012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？.5k？Pa时对于》高度在20》0m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； ！     】。 ，   β《k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 500》09-2012参照！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 ？