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第34卷第7期建筑结构2004年7月顺风向等效风荷载及响应)))主要国家建筑风荷载规范比较洪小健顾明(同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092)[提要]详细地比较了中、美、欧、日、加、澳等国风荷载规范中顺风向响应的计算内容。
通过对基本风压、平均风速剖面、湍流强度剖面、脉动风速谱、相关函数等多个方面的详细分析比较,指出中国规范在湍流强度、响应峰值系数的选取、相关函数的选用等方面可能存在的问题,并用各国风荷载规范完整地计算比较了一幢高层建筑结构的顺风向等效设计风荷载和顺风向风振响应。
[关键词]规范风荷载风振响应湍流度相关函数峰值系数T his pape r presents the detailed c omparison on the guideline s and procedures about computing along2wind response of tall buildings in GB50009)2001,ACSE7)98,Eurocode1995,RLB2AIJ1996,NBC1995,SAA Loading Code2000.With the minute comparisons on basic wind pressure,me an velocity profile,turbule nce intensity profile,wind spec2 trum,correlation structure,it seems t hat there are several points tha t must be paid attention to,such a s turbulence in2 tensity,response peak fac tor,correlation structure in Chinese code.T he equiva lent static pressure and re sponse for a tall building are pre sente d to illustrate the overall comparison among various codes.Keywords:code;wind load;wind induced vibration response;turbulence intensity;coherence structure;peak factor一、引言5建筑结构荷载规范6(GB50009)2001)[1]明确地给出了高层建筑顺风向等效风荷载的计算方法,即有别于西方国家风荷载规范中阵风荷载因子法(GLF)的惯性荷载方法。
高层装配式建筑施工中的风振响应分析方法随着城市化进程不断加速，高层建筑在城市中得到越来越广泛的应用。
然而，由于其在施工过程中的特殊性质，风振问题成为需要解决的重要难题。
本文将介绍高层装配式建筑施工中风振响应分析的方法，并且讨论其应对风振问题的可行性。
一、高层装配式建筑风振响应分析方法在进行高层装配式建筑施工中的风振响应分析时，主要采用以下几种方法：1. 地面试验法地面试验法通常通过模拟真实场景下的气候条件和风力，利用大型模型进行试验观测。
这种方法可以帮助研究人员更好地理解和预测建筑物在不同条件下的风振响应情况。
通过不同参数调整和变化等手段，进一步优化设计方案以降低风振问题。
2. 数值模拟法数值模拟法是一种常用且有效的方法。
通过利用计算机软件对高层装配式建筑施工中的风振响应进行数值模拟，可以准确地预测建筑物在不同风速下的振动状况。
这种方法可以根据具体情况对建筑结构参数、材料特性和环境条件等进行细致分析，为设计和施工提供科学依据。
3. 桥梁测试法桥梁测试法是一种借鉴桥梁工程领域常用的方法。
通过在高层装配式建筑上安装传感器，实时监测和记录风力引起的振动数据。
这样可以获得真实而准确的风振响应结果，并及时采取相应措施来降低振动影响。
二、高层装配式建筑施工中的风振问题及其影响高层装配式建筑因其自身结构与施工方式的特殊性，容易受到外部风力作用而产生较大幅度的振动。
风振问题主要表现为以下几个方面：1. 结构安全隐患风力引起的振动可能会导致高层装配式建筑结构疲劳甚至损坏。
这种情况对于已经施工完毕的建筑物来说，可能会带来严重的安全隐患。
2. 使用舒适性下降高层装配式建筑中的风振问题也会对居住者的使用舒适性产生影响。
长期以来，人们一直在追求高楼大厦的景观和环境优势，但是由于风振问题带来的不稳定性，使得建筑物内部产生明显晃动感，降低了使用者的舒适程度。
3. 破坏周边环境风振引起的噪音和震动还有可能对周围环境造成一定影响。
高层建筑结构设计中的风荷载计算方法随着城市化进程的不断推进，高层建筑在城市中越来越普遍地出现。
高层建筑的设计不仅需要考虑力学性能，在面对自然灾害如风灾时，也需要具备足够的安全性。
因此，高层建筑结构设计中的风荷载计算方法成为了一项非常重要的研究领域。
高层建筑一般拥有较大的高度和较小的底面积，这使得它们对风荷载特别敏感。
风荷载是由气流对建筑物表面施加的力量，其大小与风速、气体密度、建筑物形状和风向等因素有关。
因此，为了准确计算风荷载，设计者需要考虑多个因素，并使用相应的计算方法。
首先，设计者需要考虑建筑物的几何形状。
建筑物的形状对于风荷载的分布有着重要的影响。
例如，圆柱形建筑物在风的作用下会受到较小的风力，而锥形建筑物则更容易受到风力的影响。
因此，在设计中需要根据建筑物的形状选择适当的风荷载计算方法。
其次，设计者还需要考虑风速和高度的影响。
风速是计算风荷载时的关键参数，而高度则会影响风速的大小。
一般而言，建筑物越高，风速越大。
因此，在风荷载计算中，设计者需要通过风洞试验或计算模拟等方法获取风速数据，并结合建筑物的高度进行计算。
同时，风向和风的变化也需要被考虑在内。
风荷载是根据设计者假设的基本风向来计算的，而现实中风的方向并不是始终不变的。
因此，在计算中，设计者需要考虑到风向的变化，并结合实际情况，合理地选择基本风向和风荷载计算方法。
此外，还有其他一些影响风荷载计算的因素，如地表粗糙度、周围建筑物和植被的遮挡效应等。
这些因素会对风的传输和分布产生影响，因此需要在计算中予以考虑。
综上所述，高层建筑结构设计中的风荷载计算涉及多个因素和多种方法。
设计者需要根据建筑物的形状、风速、高度、风向等信息，选择合适的计算方法，并结合实际情况进行计算。
通过科学准确地计算风荷载，可以确保高层建筑的结构安全，为城市的可持续发展提供有力支撑。
欢迎共阅1 风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。
1.1 单位面积上的风荷载标准值建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。
垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值（KN/m2）按下式计算：1.1.1基本风压按当地空旷平坦地面上50年一遇按公式 其中的单位为，kN/m 2。
也可以用公式1.1.2 风压高度变化系数风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。
规范以粗糙度类别场地确定之后上式前两项为常数，于是计算时变成下式：1.1.3风荷载体形系数1）单体风压体形系数（1）圆形平面；（2）正多边形及截角三角平面，n为多边形边数；（3）高宽比的矩形、方形、十字形平面；（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比的十字形、高宽比，长宽比的矩形、鼓形平面（5）未述事项详见相应规范。
23檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，不宜小于1.1.4米且高宽比的房屋，以及自振周期虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。
且可忽略扭转的结构在高度处的风振系数○1g为○2R为脉动风荷载的共振分量因子，计算方法如下：为结构阻尼比，对钢筋混凝土及砌体结构可取；为地面粗糙修正系数，取值如下：为结构第一阶自振频率（Hz）；高层建筑的基本自振周期可以由结构动力学计算确定，对于较规则的高层建筑也可采用），B为房屋宽度（m）。
○3对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑，、为系数，按下表取值：为结构第一阶振型系数，可由结构动力学确定，对于迎风面宽度较大的高层建筑，当剪力墙和框架均其主要作用时，振型系数查下表，其中H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度风高度。
为脉动风荷载水平、竖直方向相关系数，分别按下式计算:B。
高层建筑顺、横风向和扭转方向风致响应及静力等效风荷载研究国家自然科学基金重大项目(59895410)国家自然科学基金创新研究群体科学基金(50321003)教育部“高等学校骨干教师资助计划”资助博士生：叶丰指导教师：顾明教授二零零肆年肆月摘要高层建筑的发展使得结构风效应成为控制设计的主要因素，对其计算方法的准确认识是非常重要的。
本文对高层建筑顺、横、扭三个方向上的风致响应及静力等效风荷载作了深入研究，建立了一个统一、完整的高层建筑风致响应及静力等效风荷载计算体系。
主要工作包括：1)完成了十个典型高层建筑刚性模型同步测压试验，并根据风洞试验结果研究了各种高层建筑在紊流风场中表面风压分布的一些基本特性，主要考虑了风向角、截面外周各点位置、高度、截面形状等对风压系数和三分力系数的影响。
在此基础上确定了不同截面形状高层建筑的最不利风向角、此风向角对应的平均三分力系数及其偏导数，为后续的风荷载参数研究工作提供了依据。
2)将高层建筑顺、横、扭三个方向上的外加风荷载视为三种激励分量(顺、横向紊流和尾流激励)共同作用的结果，且各种激励分量可假定为互相独立的随机高斯过程。
为此，本文将刚性测压试验结果按不同激励分量予以分离，在此基础上给出了不同激励对应的力系数、形状函数以及归一化的激励谱的计算公式。
3)建立了结构顺、横、扭三个方向的风致运动方程，并根据脉动风致响应的特性给出了背景和共振响应计算方法。
前者不能按振型分解法求解，而应通过对气动力协方差与影响函数乘积积分的方法来计算；后者可只考虑一阶振型的贡献，两者应按平方和开方的原则组合得到脉动风致响应的峰值。
4)研究分析了荷载响应相关(LRC)法的优点，并将其用于计算背景等效风荷载。
共振等效风荷载可以采用结构一阶振动产生的惯性力来描述。
由于背景等效风荷载与共振等效风荷载分布不一致，故不能简单叠加。
为此，本文提出了总等效风荷载的四种计算方法并分析了各自的优缺点。
5)考察了高层建筑风致响应和静力等效风荷载的基本特性，并以截面形状、高宽比、长宽比、一阶振型指数、一阶阻尼比以及风场为主要参数分析了它们对响应和等效风荷载各种组合方法精度的影响。
高层建筑风荷载分析与计算高层建筑是现代城市中的重要标志，其稳定性和安全性对于人们的生命财产具有重要意义。
在高层建筑设计过程中，风荷载是必须考虑的重要因素之一。
本文将介绍高层建筑风荷载分析与计算的基本原理和方法。
1.了解风荷载在分析和计算高层建筑风荷载之前，我们首先需要了解什么是风荷载。
风荷载是指风对建筑物表面产生的压力和力矩，它可以分为静风荷载和动风荷载两种。
静风荷载是指风对建筑物表面产生的水平和垂直压力。
它是由于风速引起的压力差所形成的。
而动风荷载则是指风对建筑物表面产生的水平和垂直力矩，它是由于风的转动造成的。
2.风荷载计算方法高层建筑风荷载计算通常使用工程气象学和结构力学的方法。
其中，风荷载计算的关键是确定风速和其他影响因素。
风速是风荷载计算的基本参数。
根据气象学和统计方法，可以采用不同的风速计算公式来估算风速。
常用的方法包括极大风速法、特征年风速法和风洞实验法等。
除了风速，还有其他影响因素需要考虑，如气象条件、地形地貌、建筑物高度和形状等。
这些因素会影响风荷载的大小和分布。
3.高层建筑风荷载分析在高层建筑设计过程中，风荷载分析是非常重要的一环。
通过风荷载分析，可以确定建筑物各部位受到的风荷载大小，从而为结构设计提供依据。
风荷载分析的一般步骤如下：3.1风荷载分区。
将建筑物划分为不同的区域，根据风压的大小将其分类。
3.2风荷载计算。
根据所选择的风速计算方法和影响因素，计算每个区域的风荷载。
3.3风荷载分析。
根据建筑物的结构形式和材料特性，进一步分析风荷载对各结构部位的影响。
3.4结果评估。
对风荷载分析结果进行评估，检验建筑物的稳定性和安全性。
4.高层建筑风荷载计算示例为了更好地理解高层建筑风荷载计算的过程，我们以一栋50层的高层住宅为例进行说明。
根据所在地的气象条件和统计数据，确定风速计算公式和参数。
然后，将建筑物划分为不同的风荷载分区，根据设计要求和风压标准确定风荷载分区的分类。
接下来，根据所选用的风速计算公式和参数，计算每个风荷载分区的风荷载大小。
高层建筑设计中的风荷载分析与控制随着现代城市化进程的加快，高层建筑的建设成为城市发展的重要组成部分。
然而，高楼大厦容易受到风力的影响，风荷载是高层建筑设计中的一个重要问题。
本文将探讨高层建筑设计中的风荷载分析与控制的方法和技术。
一、风荷载分析风荷载分析是建筑设计的重要环节。
在高层建筑的设计过程中，需要对建筑物在风力作用下的应力和变形进行计算和分析。
风荷载分析需要考虑多个因素，如建筑物的高度和形状、风速和风向、地理位置等。
在进行风荷载分析时，一种常用的方法是使用风洞实验。
风洞实验可模拟实际风力对建筑物的作用，通过测量建筑物的振动和应力变化，评估其抗风能力。
这样的实验不仅可以得到建筑物的风荷载数据，还可以为设计工程师提供重要的参考信息。
另一种常用的分析方法是数值模拟。
利用计算流体力学（CFD）模型和计算机软件，可以对建筑物在不同风速和方向下的风荷载进行模拟和分析。
这种方法可以更加精确地预测建筑物的风荷载，帮助设计师合理设计建筑结构。
二、风荷载控制在高层建筑设计中，风荷载控制是确保建筑物安全的关键。
风荷载对建筑物的影响主要体现在结构稳定性和振动控制方面。
为了确保建筑物的稳定性，设计师通常会采用一些措施来增强建筑物的抗风能力。
例如，在设计过程中使用适当的结构形式和横截面形状，增加建筑物的承载能力；使用合适的材料，提高建筑物的抗风性能；在建筑物的顶部设置风阻板或加固设备等。
此外，要控制建筑物的振动，防止共振现象的发生。
振动对建筑物的结构和功能产生不利影响，可能导致结构破坏甚至倒塌。
因此，设计师需要在设计过程中考虑振动控制的问题。
一种常用的方法是在建筑物的结构中设置阻尼器或减振器，通过吸收和消散振动能量来降低结构的振动水平。
此外，还可以通过合理设计建筑物的空气动力特性来控制风荷载。
例如，在建筑物的外墙上设置适当的外立面，可以起到减小风压和风荷载的作用。
三、案例分析为了更好地理解高层建筑设计中的风荷载分析与控制，以下是一些实际案例的分析。
高层建筑施工中的风荷载分析与抗风设计高层建筑的施工过程中，风荷载是一个需要重视的问题。
在设计和施工阶段，风荷载的准确分析和抗风设计是确保建筑物安全稳定的重要因素。
本文将介绍高层建筑施工中的风荷载分析方法和抗风设计原则。
一、风荷载的分析方法风荷载的分析需要考虑建筑物的特点、地理位置以及使用情况等因素。
以下是几种常用的风荷载分析方法：1.1 等效静力法等效静力法是一种常用且简便的风荷载分析方法。
该方法基于静力学原理，将风荷载转化为等效的静力作用。
通过计算建筑物表面积与风速的乘积，得出等效的风压力。
然后按照建筑物的结构特点和风向等因素计算风荷载的分布情况。
1.2 风洞试验风洞试验是一种精确测量风荷载的方法。
通过在实验室中复制实际风场环境，通过测量风速和压力等数据来分析风荷载的分布情况。
这种方法可以考虑建筑物的形状、尺寸、细节等因素，提供更加准确的风荷载数据。
1.3 数值模拟数值模拟是一种基于计算机模型进行风荷载分析的方法。
通过建立建筑物的三维模型，并使用计算流体力学方法，模拟风场的流动情况，得出风荷载的分布。
这种方法可以考虑复杂的建筑物形状和细节，提供更为准确的风荷载数据。
二、抗风设计原则在进行抗风设计时，需要遵循一些重要原则，以确保高层建筑的安全性和稳定性：2.1 结构合理性高层建筑的结构设计应合理布置，结构强度和刚度满足设计要求。
采用合理的结构形式，如框架结构、筒体结构等，以提供足够的抗风能力。
2.2 强度设计高层建筑的结构应具备足够的强度，能够抵御风荷载的作用。
在设计阶段，应根据风荷载的计算结果，合理选择材料和构件的抗风性能，确保结构的安全可靠。
2.3 排列布置高层建筑的建筑形态和排布布置应考虑降低风阻力，减小风压力的作用。
合理设置建筑物的开口和凹凸部位，以降低风荷载的影响。
2.4 风挡设施在高层建筑的设计和施工过程中，可以采用风挡设施来减小风荷载的作用。
例如，在建筑物周围设置挡风墙、遮阳板等结构，以提供有效的风防措施。
