顺风向风振响应计算应按结构随机振动理论进行。对于符合1.5.4节规定的结构，可采用风振系数法计算其顺风向风荷载。屋盖结构的风振响应，宜依据风洞试验结果按随机振动理论计算确定。......
2023-08-28
横风向和扭转风振研究成果
【摘要】：当Re≥3.5×106且结构顶部风速vH的1.2倍大于vcr时，可发生跨临界的强风共振，此时应考虑横风向风振的等效风荷载。
1.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，宜考虑横风向风振的影响。
2.对圆形截面的结构，应按下列规定对不同雷诺数Re的情况进行横风向风振（漩涡脱落）的校核：
（1）当Re＜3×105且结构顶部风速vH＞vcr时，可发生亚临界的微风共振。此时，可在构造上采取防振措施，或控制结构的临界风速vcr≥15m/s。
（2）当Re≥3.5×106且结构顶部风速vH的1.2倍大于vcr时，可发生跨临界的强风共振，此时应考虑横风向风振的等效风荷载。
（3）当雷诺数为3×105≤Re＜3.5×106时，则发生超临界范围的共振，可不作处理。
（4）临界风速vcr和结构顶部风速vH可按下列公式确定：
式中 Ti——结构第i振型的自振周期，验算亚临界微风共振时取基本自振周期T1；
St——斯脱罗哈数，对圆截面结构取0.2；
μH——结构顶部风压高度变化系数；
w0——基本风压（kN/m2）；
ρ——空气密度（kg/m3）。
（5）雷诺数Re可按下列公式确定：
Re=69000vD （1.5-14）
式中 v——计算所用风速，可取临界风速值vcr值（m/s）；
D——结构截面的直径（m）。当结构的截面沿高度缩小时（倾斜度不大于0.02），可近似取2/3结构高度处的直径。
3.横风向风振的等效风荷载可按下列规定采用：
（1）对于平面或立面体型较复杂的高层建筑和高耸结构，横风向风振的等效风荷载wLk宜通过风洞试验确定，也可比照有关资料确定。
（2）对于圆形截面高层建筑及构筑物，其由跨临界强风共振（漩涡脱落）引起的横风向风振等效风荷载wLk可按下列规定（荷载规范附录H.1）确定：
跨临界强风共振引起在z高度处振型j的等效风荷载标准值（kN/m2）可按下列规定确定：
1）等效风荷载标准值wLkj（kN/m2）可按下式计算：
WLk,j=|λj|υcr2φj/12800ζj (1.5-15)
式中 λj——计算系数，按表1.5-6确定；
φj（z）——在z高度处结构的第j振型系数，由计算确定或参考《荷载规范》附录G确定；
ζj——结构第j振型的阻尼比；对第1振型，钢结构取0.01，房屋钢结构取0.02；混凝土结构取0.05；对高阶振型的阻尼比，若无相关资料，可近似按第1振型的值取用。
2）临界风速起始点高度H1值
表1.5-6 λj计算用表
表1.5-6中的临界风速起始点高度H1可按下式确定：
式中 α——地面粗糙度指数，对A、B、C和D四类地面粗糙度分别取0.12、0.15、0.22和0.30；
vH——结构顶部风速（m/s），按式（1.5-13）（《荷载规范》式（8.5.3-3））计算。
横风向风振等效风荷载所考虑的高阶振型序号不大于4，对一般悬臂形结构，可只取第1或第2阶振型。
（3）对于矩形截面及凹角或削角矩形截面的高层建筑，其横风向风振等效风荷载wLk可按荷载规定附录H.2确定。
高层建筑横风向风振加速度可按荷载规范附录J计算。
4.对于扭转风振作用效应明显的高层建筑及高耸结构，宜考虑扭转风振的影响。
5.扭转风振等效风荷载可按下列规定采用：
（1）对于体型较复杂以及质量或刚度有显著偏心的高层建筑，扭转风振等效风荷载wLk宜通过风洞试验确定，也可比照有关资料确定。
（2）对于质量和刚度较对称的矩形截面高层建筑，其扭转风振等效风荷载wTk可按《荷载规范》附录H.3确定。
6.顺风向风荷载、横风向风振及扭转风振等效风荷载宜按表1.5-7（《荷载规范》表8.5.6）考虑风荷载组合工况。表1.5-7中的单位高度风力FDk、FLk及扭矩TTk标准值应按下列公式计算：
FDk=（wk1-wk2）B （1.5-17）
FLk=wLkB （1.5-18）
TTk=wTkB2 （1.5-19）
式中 FDk——顺风向单位高度风力标准值（kN/m）；
FLk——横风向单位高度风力标准值（kN/m）；
TTk——单位高度风力扭矩标准值（kN·m/m）；
wk1、wk2——迎风面、背风面风荷载标准值（kN/m2）；
wLk、wTk——横风向风振和扭转风振的等效风荷载标准值（kN/m2）。
B——迎风面宽度（m）。
表1.5-7 风荷载组合工况
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