扭转风振等效风荷载w 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) 临界风速v )和截面深宽比(D／B)分别为4～8和0.5～2 μ 并且效应随着建筑高度或建筑高宽比增加而增加 v 验算亚临界微风共振时取基本自振周期T 建筑高度超过150m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 H 表8.5.6中的单位高度风力F Lk 暂不考虑扭转风振等效风荷载与另外两个方向的风荷载的组合 ——结构第i振型的自振周期 扭转风振等效风荷载可按下列规定采用 若旋涡脱落频率与结构自振频率相近 宜考虑横风向风振的影响 1 T 国内外都曾发生过很多这类损坏和破坏的事例 w 谱峰的宽度较小 其由跨临界强风共振(旋涡脱落)引起的横风向风振等效风荷载w 一般情况下 当风速增大而处于超临界范围 当Re≥3.5×10 背风面风荷载标准值(kN／m 2 3 也可比照有关资料确定 Lk 试验结果的适用折算风速范围为v 为第1阶扭转周期(s)] 5 不小于15m／s 图H.2.4给出的是将H／ 对于顺风向风荷载为主的情况 0 St是斯脱罗哈数 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 其中 当结构的截面沿高度缩小时(倾斜度不大于0.02) 宜考虑扭转风振的影响 本次修订在附录J中增加了横风向风振加速度计算的内容 5 ——基本风压(kN／m 其扭转风振等效风荷载w 因此在设计中应当按表8.5.6考虑三种风荷载的组合工况 结构的横向振动也呈随机性 但由于影响因素较多 j 这些变量之间满足如下关系 大量研究结果表明 表8.5.6主要参考日本规范方法并结合我国的实际情况和工程经验给出 当风速进入跨临界范围内时 m Tk 即3×10 可按本规范附录H.2确定 结构有可能出现严重的振动 深宽比 当风速在亚临界或超临界范围内时 式中 当偏心率大于0.2时 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) ——迎风面 cr H 式中 8.5.4 其值仅决定于结构断面形状和雷诺数 2 横风向风振的等效风荷载可按下列规定采用 对于横风向风振作用效应明显的高层建筑以及细长圆形截面构筑物 cr 2 宜通过风洞试验确定 横风向和扭转风振 ) 有针对性地进行专门研究 v——计算所用风速 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 受截面形状和湍流度等因素的影响较大 但三种风荷载的最大值并不一定同时出现 时 结构不会在短时间内出现严重问题 也是基于大量的风洞试验结果 结构风振响应规律非常复杂 对于矩形截面及凹角或削角矩形截面的高层建筑 顺风向风荷载仅静力部分参与组合 ——横风向风力谱的谱峰系数 并参考相关研究成果 大量风洞试验结果表明 8.5.1 T1 对圆截面结构取0.2 对此必须引起注意 6 ——单位高度风致扭矩标准值(kN·m／m) 也即对同一结构不同振型的强风共振 Tk 分母中v为空气运动黏性系数 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 8.5.3 时 当建筑物受到风力作用时 两者的耦合作用易发生不稳定的气动弹性现象 2 当Re＜3×10 Lk 8.5.2 主要考虑建筑的高度 ／s 同时满足 结构的正常使用可能受到影响 对于体型较复杂以及质量或刚度有显著偏心的高层建筑 且同时满足 而且在一定条件下也能发生横风向的风振 高宽比H／ 表8.5.6 R H 其横风向风振等效风荷载w 对于扭转风振作用效应明显的高层建筑及高耸结构 高层建筑的弯扭耦合风振效应显著 ——横风向单位高度风力标准值(kN／m) B——迎风面宽度(m) 风致扭矩与横风向风力具有较强相关性 ρ——空气密度(kg／m 也就是说 横风向风荷载不参与组合 Lk 可取临界风速值v S w 1 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 高宽比(H／ 旋涡脱落频率f 及扭矩T 可能发生不利并且难以准确估算的气动弹性现象 只要采取适当构造措施 其顺风向风荷载 横风向风振的等效风荷载w 时 k 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 ——顺风向单位高度风力标准值(kN／m) 雷诺数 宜考虑扭转风振的影响 8.5.6 Lk 当 注 s 当风更大 计算误差是可以接受的 ＝6.0代入该公式计算得到的结果 即发生亚临界的微风共振 与结构频率相等 不但顺风向可能发生风振 可能出现共振 可发生亚临界的微风共振 导致建筑横风向风振的主要激励有 但不至于造成结构破坏 在目前研究尚不成熟情况下 ／ Tk 大于v C和D类地貌分别取1 一旦f p 对应A 不能直接采用附录H.3给出的方法计算扭转风振等效风荷载 可按下列公式确定 当风速较低 8.5.2 可按附录H.3计算扭转风振等效风荷载 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 一旦与结构自振频率接近 2 可按本规范附录H.3确定 大量风洞试验结果表明 尾流激励(旋涡脱落激励) 横风向和扭转风振 与平均风速v成正比 cr 结构自振频率及阻尼比等多种因素 8.5 横风向风力的基本特征变化较大 k1 ≤Re＜3.5×10 Dk 不宜采用附录H.2计算方法 高宽比 即使发生亚临界微风共振或超临界随机振动 且结构顶部风速v Dk 一般要考虑建筑的高度 的高层建筑[T 甚至于破坏 5 这些典型建筑的截面为均匀矩形 cr 约为1.45×10 Tk w 一般情况下顺风向风振响应与横风向风振响应的相关性较小 w 对于符合上述情况的高层建筑 可发生跨临界的强风共振 5 D——结构截面的直径(m) 2 6 则发生超临界范围的风振 当设计折算风速大于10或高宽比大于8 其激励特性远比顺风向要复杂 Tk 对于质量和刚度较对称的矩形截面高层建筑 因取高宽比为固定值 1 时 高宽比 Lk 4 γ——横风向风力谱的偏态系数 标准值应按下列公式计算 ——结构顶部风压高度变化系数 对大多数矩形截面高层建筑 结构刚度与质量的偏心等因素 对于圆截面柱体结构 -5 也可比照有关资料确定 高层建筑横风向风振加速度可按本规范附录J计算 简化为在顺风向风荷载标准值前乘以0.6的折减系数 并要借鉴工程经验及有关资料来判断 且结构顶部风速v St≈0.2 ≤10 雷诺数Re可按下列公式确定 对圆形截面的结构 8.5.5 截面尺寸和质量沿高度基本相同的矩形截面高层建筑 在4～8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 8.5.5 应按下列规定对不同雷诺数Re的情况进行横风向风振(旋涡脱落)的校核 1 8.5.1 B D/B在1.5～5范围 ——横风向风力谱的谱峰频率系数 是不同的 或控制结构的临界风速v 此时应考虑横风向风振的等效风荷载 当其刚度或质量的偏心率（偏心距/回转半径）不大于0.2 建议进行专门的风洞试验研究 即进入跨临界范围 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 忽略了其影响 此外 风荷载组合工况 L1 应注意公式中的临界风速v 对于圆形截面高层建筑及构筑物 分子中v是平均风速 建筑高度超过150m T 高层建筑结构在脉动风荷载作用下 时 大量试验表明 8.5.6 F 判断高层建筑是否需要考虑扭转风振的影响 此时 k2 相对于顺风向风力谱 的1.2倍大于v 此时 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 f cr 横风向风力谱的峰值比较突出 根据横风向风力谱的特点 供设计人员手算时用 可近似取2／3结构高度处的直径 β 宜通过风洞试验确定 可按本规范附录H.1确定 一般而言 当建筑截面深宽比大于2时 H 公式(H.1.1-1)中的计算系数λ F i 虽然扭转风振与顺风向及横风向风振响应之间存在相关性 St——斯脱罗哈数 ——横风向风力谱的带宽系数 扭转风振效应明显 3 结构将发生强风共振 ) T 分离气流将在侧面发生再附 ) p N ——横风向风振和扭转风振等效风荷载标准值(kN／m 旋涡脱落没有明显的周期 顺风向风荷载 (可用近似公式Re＝69000vD计算 和结构顶部风速v 8.5 建议在风洞试验基础上 其中 式中 w 6 2 3和4 F cr 重新出现规则的周期性旋涡脱落 6 s 横风向加速度响应可只考虑共振分量的贡献 可不作处理 H 当雷诺数为3×10 与结构自振周期有关 对于平面或立面体型较复杂的高层建筑和高耸结构 是对j振型情况下考虑与共振区分布有关的折算系数 高层建筑横风向风力以旋涡脱落激励为主 8.5.3 式中 3 可在构造上采取防振措施 对于横风向风荷载为主的情况 ) cr ——地面粗糙度类别的序号 ≤Re＜3.5×10 即Re≤3×10 8.5.4 5 与截面的直径D成反比 2 结构自振频率 Re≥3.5×10 横风向风振及扭转风振等效风荷载宜按表8.5.6考虑风荷载组合工况