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8.4、順風(fēng)向風(fēng)振和風(fēng)振系數(shù)8 4 1。參考國(guó)外規(guī)范及我國(guó)建筑工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)和理論研究的實(shí)踐情況,當(dāng)結(jié)構(gòu)基本自振周期T。0 25s時(shí)，以及對(duì)于高度超過(guò)30m且高寬比大于1.5的高柔房屋.由風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)比較明顯，而且隨著結(jié)構(gòu)自振周期的增長(zhǎng),風(fēng)振也隨之增強(qiáng),因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮風(fēng)振的影響。而且原則上還應(yīng)考慮多個(gè)振型的影響、對(duì)于前幾階頻率比較密集的結(jié)構(gòu).例如桅桿。屋蓋等結(jié)構(gòu).需要考慮的振型可多達(dá)10個(gè)及以上，應(yīng)按隨機(jī)振動(dòng)理論對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于T，0.25s的結(jié)構(gòu)和高度小于30m或高寬比小于1 5的房屋,原則上也應(yīng)考慮風(fēng)振影響，但已有研究表明.對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)、往往按構(gòu)造要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)已有足夠的剛度、所以這類(lèi)結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)一般不大.一般來(lái)說(shuō) 不考慮風(fēng)振響應(yīng)不會(huì)影響這類(lèi)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)安全性.8,4.2,對(duì)如何考慮屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)振問(wèn)題過(guò)去沒(méi)有提及。這次修訂予以補(bǔ)充、需考慮風(fēng)振的屋蓋結(jié)構(gòu)指的是跨度大于36m的柔性屋蓋結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量輕剛度小的索膜結(jié)構(gòu)、屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)和等效靜力風(fēng)荷載計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外規(guī)范均沒(méi)有給出一般性計(jì)算方法 目前比較一致的觀點(diǎn)是.屋蓋結(jié)構(gòu)不宜采用與高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)相同的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算方法.這是因?yàn)?，高層及高聳結(jié)構(gòu)的順風(fēng)向風(fēng)振系數(shù)方法、本質(zhì)上是直接采用風(fēng)速譜估計(jì)風(fēng)壓譜.準(zhǔn)定常方法，然后計(jì)算結(jié)構(gòu)的順風(fēng)向振動(dòng)響應(yīng),對(duì)于高層 聳、結(jié)構(gòu)的順風(fēng)向風(fēng)振。這種方法是合適的 但屋蓋結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)風(fēng)壓除了和風(fēng)速脈動(dòng)有關(guān)外 還和流動(dòng)分離 再附 旋渦脫落等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象有關(guān),所以風(fēng)壓譜不能直接用風(fēng)速譜來(lái)表示。此外 屋蓋結(jié)構(gòu)多階模態(tài)及模態(tài)耦合效應(yīng)比較明顯、難以簡(jiǎn)單采用風(fēng)振系數(shù)方法 懸挑型大跨屋蓋結(jié)構(gòu)與一般懸臂型結(jié)構(gòu)類(lèi)似.第1階振型對(duì)風(fēng)振響應(yīng)的貢獻(xiàn)最大.另有研究表明。單側(cè)獨(dú)立懸挑型大跨屋蓋結(jié)構(gòu)可按照準(zhǔn)定常方法計(jì)算風(fēng)振響應(yīng)、比如澳洲規(guī)范,AS、NZS、1170,2，2002。基于準(zhǔn)定常方法給出懸挑型大跨屋蓋的設(shè)計(jì)風(fēng)荷載，但需要注意的是 當(dāng)存在另一側(cè)看臺(tái)挑篷或其他建筑物干擾時(shí)，準(zhǔn)定常方法有可能也不適用，8.4、3 8,4。6，對(duì)于一般懸臂型結(jié)構(gòu) 例如框架，塔架、煙囪等高聳結(jié)構(gòu) 高度大于30m且高寬比大于1，5的高柔房屋、由于頻譜比較稀疏 第一振型起到絕對(duì)的作用.此時(shí)可以?xún)H考慮結(jié)構(gòu)的第一振型。并通過(guò)下式的風(fēng)振系數(shù)來(lái)表達(dá).式中 為順風(fēng)向單位高度平均風(fēng)力。kN m 可按下式計(jì)算.為順風(fēng)向單位高度第1階風(fēng)振慣性力峰值。kN。m 對(duì)于重量沿高度無(wú)變化的等截面結(jié)構(gòu)，采用下式計(jì)算 式中 ω為結(jié)構(gòu)順風(fēng)向第1階自振圓頻率，g為峰值因子.取為2、5。與原規(guī)范取值2，2相比有適當(dāng)提高，σq1為順風(fēng)向一階廣義位移均方根，當(dāng)假定相干函數(shù)與頻率無(wú)關(guān)時(shí)，σq1可按下式計(jì)算,將風(fēng)振響應(yīng)近似取為準(zhǔn)靜態(tài)的背景分量及窄帶共振響應(yīng)分量之和。則式,4.與頻率有關(guān)的積分項(xiàng)可近似表示為。而式 4,中與頻率無(wú)關(guān)的積分項(xiàng)乘以φ1 z，μz。z，后以背景分量因子表達(dá)、將式。2 式 6。代人式。1 就得到規(guī)范規(guī)定的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算式，8、4，3，共振因子R的一般計(jì)算式為 Sf為歸一化風(fēng)速譜、若采用Davenport建議的風(fēng)速譜密度經(jīng)驗(yàn)公式，則.利用式.7、和式 8、可得到規(guī)范的共振因子計(jì)算公式,8。4.4。1,在背景因子計(jì)算中，可采用Shiotani提出的與頻率無(wú)關(guān)的豎向和水平向相干函數(shù)、湍流度沿高度的分布可按下式計(jì)算、式中α為地面粗糙度指數(shù)、對(duì)應(yīng)于A,B.C和D類(lèi)地貌。分別取為0 12.0 15。0.22和0，30、I10為10m高名義湍流度，對(duì)應(yīng)A,B，C和D類(lèi)地面粗糙度 可分別取0.12 0、14。0。23和0。39.取值比原規(guī)范有適當(dāng)提高，式。6,為多重積分式.為方便使用。經(jīng)過(guò)大量試算及回歸分析,采用非線性最小二乘法擬合得到簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式。8,4、5.擬合計(jì)算過(guò)程中.考慮了迎風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)壓相關(guān)性，同時(shí)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)乘以了0。7的折減系數(shù)，對(duì)于體型或質(zhì)量沿高度變化的高聳結(jié)構(gòu)。在應(yīng)用公式,8，4，5、時(shí)應(yīng)注意如下問(wèn)題。對(duì)于進(jìn)深尺寸比較均勻的構(gòu)筑物 即使迎風(fēng)面寬度沿高度有變化,計(jì)算結(jié)果也和按等截面計(jì)算的結(jié)果十分接近,故對(duì)這種情況仍可采用公式，8.4、5。計(jì)算背景分量因子 對(duì)于進(jìn)深尺寸和寬度沿高度按線性或近似于線性變化。而重量沿高度按連續(xù)規(guī)律變化的構(gòu)筑物，例如截面為正方形或三角形的高聳塔架及圓形截面的煙囪,計(jì)算結(jié)果表明，必須考慮外形的影響.對(duì)背景分量因子予以修正,本次修訂在附錄J中增加了順風(fēng)向風(fēng)振加速度計(jì)算的內(nèi)容.順風(fēng)向風(fēng)振加速度計(jì)算的理論與上述風(fēng)振系數(shù)計(jì)算所采用的相同。在僅考慮第一振型情況下。加速度響應(yīng)峰值可按下式計(jì)算。式中，Sq1、ω,為順風(fēng)向第1階廣義位移響應(yīng)功率譜.采用Davenport風(fēng)速譜和Shiotani空間相關(guān)性公式.上式可表示為。為便于使用 上式中的根號(hào)項(xiàng)用順風(fēng)向風(fēng)振加速度的脈動(dòng)系數(shù)ηa表示.則可得到本規(guī)范附錄J的公式,J，1，1、經(jīng)計(jì)算整理得到ηa的計(jì)算用表。即本規(guī)范表J 1.2,8、4。7。結(jié)構(gòu)振型系數(shù)按理應(yīng)通過(guò)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析確定.為了簡(jiǎn)化 在確定風(fēng)荷載時(shí).可采用近似公式 按結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn)。對(duì)高聳構(gòu)筑物可按彎曲型考慮、采用下述近似公式，對(duì)高層建筑，當(dāng)以剪力墻的工作為主時(shí),可按彎剪型考慮 采用下述近似公式。對(duì)高層建筑也可進(jìn)一步考慮框架和剪力墻各自的彎曲和剪切剛度 根據(jù)不同的綜合剛度參數(shù)λ 給出不同的振型系數(shù) 附錄G對(duì)高層建筑給出前四個(gè)振型系數(shù)。它是假設(shè)框架和剪力墻均起主要作用時(shí)的情況 即取λ 3。綜合剛度參數(shù)λ可按下式確定，式中.C、建筑物的剪切剛度.EIw,剪力墻的彎曲剛度.EIN、考慮墻柱軸向變形的等效剛度.Cf.框架剪切剛度。Cw,剪力墻剪切剛度 H.房屋總高，