8.5.1 對于橫風(fēng)向風(fēng)振作用效應(yīng)明顯的高層建筑以及細長圓形截面構(gòu)筑物,宜考慮橫風(fēng)向風(fēng)振的影響。
8.5.2 橫風(fēng)向風(fēng)振的等效風(fēng)荷載可按下列規(guī)定采用:
1 對于平面或立面體型較復(fù)雜的高層建筑和高聳結(jié)構(gòu),橫風(fēng)向風(fēng)振的等效風(fēng)荷載wLK宜通過風(fēng)洞試驗確定,也可比照有關(guān)資料確定;
2 對于圓形截面高層建筑及構(gòu)筑物,其由跨臨界強風(fēng)共振(旋渦脫落)引起的橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載wLK可按本規(guī)范附錄H.1確定;
3 對于矩形截面及凹角或削角矩形截面的高層建筑,其橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載wLK可按本規(guī)范附錄H.2確定。
注:高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)振加速度可按本規(guī)范附錄J計算。
8.5.3 對圓形截面的結(jié)構(gòu),應(yīng)按下列規(guī)定對不同雷諾數(shù)Re的情況進行橫風(fēng)向風(fēng)振(旋渦脫落)的校核:


8.5 橫風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)風(fēng)振
8.5.1 判斷高層建筑是否需要考慮橫風(fēng)向風(fēng)振的影響這一問題比較復(fù)雜,一般要考慮建筑的高度、高寬比、結(jié)構(gòu)自振頻率及阻尼比等多種因素,并要借鑒工程經(jīng)驗及有關(guān)資料來判斷。一般而言,建筑高度超過150m或高寬比大于5的高層建筑可出現(xiàn)較為明顯的橫風(fēng)向風(fēng)振效應(yīng),并且效應(yīng)隨著建筑高度或建筑高寬比增加而增加。細長圓形截面構(gòu)筑物一般指高度超過30m且高寬比大于4的構(gòu)筑物。
8.5.2、8.5.3 當(dāng)建筑物受到風(fēng)力作用時,不但順風(fēng)向可能發(fā)生風(fēng)振,而且在一定條件下也能發(fā)生橫風(fēng)向的風(fēng)振。導(dǎo)致建筑橫風(fēng)向風(fēng)振的主要激勵有:尾流激勵(旋渦脫落激勵)、橫風(fēng)向紊流激勵以及氣動彈性激勵(建筑振動和風(fēng)之間的耦合效應(yīng)),其激勵特性遠比順風(fēng)向要復(fù)雜。

一般情況下,當(dāng)風(fēng)速在亞臨界或超臨界范圍內(nèi)時,只要采取適當(dāng)構(gòu)造措施,結(jié)構(gòu)不會在短時間內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重問題。也就是說,即使發(fā)生亞臨界微風(fēng)共振或超臨界隨機振動,結(jié)構(gòu)的正常使用可能受到影響,但不至于造成結(jié)構(gòu)破壞。當(dāng)風(fēng)速進入跨臨界范圍內(nèi)時,結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的振動,甚至于破壞,國內(nèi)外都曾發(fā)生過很多這類損壞和破壞的事例,對此必須引起注意。
規(guī)范附錄H.1給出了發(fā)生跨臨界強風(fēng)共振時的圓形截面橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載計算方法。公式(H.1.1-1)中的計算系數(shù)
是對j振型情況下考慮與共振區(qū)分布有關(guān)的折算系數(shù)。此外,應(yīng)注意公式中的臨界風(fēng)速
與結(jié)構(gòu)自振周期有關(guān),也即對同一結(jié)構(gòu)不同振型的強風(fēng)共振,
是不同的。
附錄H.2的橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載計算方法是依據(jù)大量典型建筑模型的風(fēng)洞試驗結(jié)果給出的。這些典型建筑的截面為均勻矩形,高寬比
和截面深寬比(D/B)分別為4~8和0.5~2。試驗結(jié)果的適用折算風(fēng)速范圍為
。
大量研究結(jié)果表明,當(dāng)建筑截面深寬比大于2時,分離氣流將在側(cè)面發(fā)生再附,橫風(fēng)向風(fēng)力的基本特征變化較大;當(dāng)設(shè)計折算風(fēng)速大于10或高寬比大于8,可能發(fā)生不利并且難以準(zhǔn)確估算的氣動彈性現(xiàn)象,不宜采用附錄H.2計算方法,建議進行專門的風(fēng)洞試驗研究。
高寬比
在4~8之間以及截面深寬比D/B在0.5~2之間的矩形截面高層建筑的橫風(fēng)向廣義力功率譜可按下列公式計算得到:

圖H.2.4給出的是將
=6.0代入該公式計算得到的結(jié)果,供設(shè)計人員手算時用。此時,因取高寬比為固定值,忽略了其影響,對大多數(shù)矩形截面高層建筑,計算誤差是可以接受的。
本次修訂在附錄J中增加了橫風(fēng)向風(fēng)振加速度計算的內(nèi)容。橫風(fēng)向風(fēng)振加速度計算的依據(jù)和方法與橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載相似,也是基于大量的風(fēng)洞試驗結(jié)果。大量風(fēng)洞試驗結(jié)果表明,高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)力以旋渦脫落激勵為主,相對于順風(fēng)向風(fēng)力譜,橫風(fēng)向風(fēng)力譜的峰值比較突出,譜峰的寬度較小。根據(jù)橫風(fēng)向風(fēng)力譜的特點,并參考相關(guān)研究成果,橫風(fēng)向加速度響應(yīng)可只考慮共振分量的貢獻,由此推導(dǎo)可得到本規(guī)范附錄J橫風(fēng)向加速度計算公式(J.2.1)。
8.5.4、8.5.5 扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載是由于建筑各個立面風(fēng)壓的非對稱作用產(chǎn)生的,受截面形狀和湍流度等因素的影響較大。判斷高層建筑是否需要考慮扭轉(zhuǎn)風(fēng)振的影響,主要考慮建筑的高度、高寬比、深寬比、結(jié)構(gòu)自振頻率、結(jié)構(gòu)剛度與質(zhì)量的偏心等因素。
8.5.6 高層建筑結(jié)構(gòu)在脈動風(fēng)荷載作用下,其順風(fēng)向風(fēng)荷載、橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載和扭轉(zhuǎn)風(fēng)振等效風(fēng)荷載一般是同時存在的,但三種風(fēng)荷載的最大值并不一定同時出現(xiàn),因此在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)按表8.5.6考慮三種風(fēng)荷載的組合工況。
表8.5.6主要參考日本規(guī)范方法并結(jié)合我國的實際情況和工程經(jīng)驗給出。一般情況下順風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)與橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)的相關(guān)性較小,對于順風(fēng)向風(fēng)荷載為主的情況,橫風(fēng)向風(fēng)荷載不參與組合;對于橫風(fēng)向風(fēng)荷載為主的情況,順風(fēng)向風(fēng)荷載僅靜力部分參與組合,簡化為在順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值前乘以0.6的折減系數(shù)。
雖然扭轉(zhuǎn)風(fēng)振與順風(fēng)向及橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)之間存在相關(guān)性,但由于影響因素較多,在目前研究尚不成熟情況下,暫不考慮扭轉(zhuǎn)風(fēng)振等效風(fēng)荷載與另外兩個方向的風(fēng)荷載的組合。


鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 GB149
