8 4.顺风向风振和风振系数8，4 1、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，0,25s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 8、4、2 对如何考虑屋盖结构的风振问题过去没有提及 这次修订予以补充.需考虑风振的屋盖结构指的是跨度大于36m的柔性屋盖结构以及质量轻刚度小的索膜结构 屋盖结构风振响应和等效静力风荷载计算是一个复杂的问题，国内外规范均没有给出一般性计算方法。目前比较一致的观点是。屋盖结构不宜采用与高层建筑和高耸结构相同的风振系数计算方法，这是因为.高层及高耸结构的顺风向风振系数方法，本质上是直接采用风速谱估计风压谱.准定常方法，然后计算结构的顺风向振动响应。对于高层 耸.结构的顺风向风振 这种方法是合适的，但屋盖结构的脉动风压除了和风速脉动有关外，还和流动分离。再附.旋涡脱落等复杂流动现象有关.所以风压谱不能直接用风速谱来表示.此外、屋盖结构多阶模态及模态耦合效应比较明显、难以简单采用风振系数方法。悬挑型大跨屋盖结构与一般悬臂型结构类似.第1阶振型对风振响应的贡献最大.另有研究表明,单侧独立悬挑型大跨屋盖结构可按照准定常方法计算风振响应、比如澳洲规范.AS,NZS 1170,2.2002、基于准定常方法给出悬挑型大跨屋盖的设计风荷载。但需要注意的是、当存在另一侧看台挑篷或其他建筑物干扰时、准定常方法有可能也不适用、8 4，3 8，4。6.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,采用下式计算。式中.ω为结构顺风向第1阶自振圆频率，g为峰值因子.取为2。5。与原规范取值2,2相比有适当提高、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可按下式计算,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φ1.z。μz,z、后以背景分量因子表达，将式，2、式，6。代人式,1 就得到规范规定的风振系数计算式,8,4,3。共振因子R的一般计算式为。Sf为归一化风速谱。若采用Davenport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.8 4,4。1,在背景因子计算中.可采用Shiotani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α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0.30。I10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。取值比原规范有适当提高，式.6、为多重积分式.为方便使用，经过大量试算及回归分析、采用非线性最小二乘法拟合得到简化经验公式。8,4、5、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 8，4、5 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.8，4，5。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，本次修订在附录J中增加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。Sq1，ω.为顺风向第1阶广义位移响应功率谱。采用Davenport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。8，4。7,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.EIN,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