， 7.》5  高层结构风】振， 《 ？ 7.5.1  】本节内容包含—GB ？5，0009-20【12：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】30：m，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？ 50009-2】01：2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3—0m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；σ—q1：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 【。    ！ S：f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Shi【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0.1—2、0.15、0】.22和0.30】I10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0.3【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S《q1（ω）》为顺风向第1阶【广义位？移响应功《率谱 】    釆用D【。。avenpor【t风速谱《和Shiotani！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ηa！的计算用表即本规】。。。范表J.1.—2 ：。 ？。 7.5.1【0  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； 【 ？   ？     EI【N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.】1，1、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R】e＝6？9000vD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≥》3×1？06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： 50009-20！12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》1，0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； ！      ！ ，  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.《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 50—009-2012参！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％～20％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 【