建筑结构荷载规范风振系数

风振系数及其计算取值 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT风振系数及其计算取值科技名词定义中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用。

此时风压应再乘以风振系数βz。

风振系数βz与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关。

应用学科：资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科）风振系数是指风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。

通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。

平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。

对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。

目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。

当房屋高度大于30m、高宽比大于时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。

（ PS:对于30m以下且高宽比小于的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取β（z）=。

对于低矮、刚度比较大的结构，脉动风压引起的结构振动效应比较小，一般不需要考虑脉动风振作用，而仅考虑平均风压作用。

但是为了考虑脉动风压的影响，还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数。

阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数，即脉动风压的变异效应。

门式钢架也只需要考虑阵风系数。

但是门式钢架规程中没有采用阵风系数。

而参照美国的规范弄的，这个规范里的体型系数也是参考美国的，规程中解释已经考虑了阵风系数。

这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样。

）《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）在计算风荷载时提到了这两个系数，但是在结合实际工程使用中，结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风。

对应地，风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用。

通用规范风荷放大系数
《建筑结构荷载规范》中的风振系数和阵风系数都是在平均风压基础上的放大系数。

它们都是因为要考虑风压随时间的上下波动（风荷载脉动）而引入的，只不过阵风系数用于围护结构，只取决于风场特性；而风振系数用于主要受力结构，除了风场特性之外还和结构的动力特性相关。

规范的“风荷载放大系数”是这两个系数的统称，第4.6.5条的第1款和第2款分别规定了主要受力结构和围护结构风荷载放大系数的取值要求。

主要受力结构的放大系数不能小于1.2，是对所有工程结构都适用吗？和原来荷载规范的风振系数适用范围似乎不同？
是的。

和原来荷载规范的规定有所不同，主要受力结构风荷载放大系数的规定，适用于所有工程结构。

作用于结构表面的风压时时刻刻都在发生变化，即使不考虑动力放大效应、将结构作为准静态结构（即根据Kx(t)=P(t)计算结构的响应），风荷载引起的响应也是围绕均值波动的（见下图）。

只用平均风荷载进行设计，将会低估结构的响应。

因此，所有工程结构
在进行主要受力结构设计时，都应当考虑风荷载脉动的增大效应，在平均风荷载基础上乘以放大系数。

而且根据通用规范，主要受力结构的放大系数不应小于1.2。

关于构架风振系数的探讨摘要：随着生产装置的大型化，装置中的构筑物尺寸也随之增大、增高。

风荷载作为水平荷载的重要性尤为突出。

风荷载中的风振系数对风荷载大小的影响相对较大，从风振系数的计算公式中可以分析出，结构的基本自振周期影响风振系数。

本文通过不同的结构模型，探讨风振系数与结构基本自振周期的关系。

关键词：风荷载；风振系数；基本自振周期1引言随着经济的发展，石油化工行业也随之发展迅速。

为满足生产需要，装置构筑物的尺寸也随之增大、增高。

而石化行业的构筑物作为生产装置建设的重要组成部分，其具有鲜明的行业特点。

不同于一般的民用建筑，石化行业的构筑物外形设计出于工艺布置的要求，其体型往往较一般民用建筑复杂，且其使用功能明确，服务于单台或多台石化设备，多数为敞开式无围护结构。

因此在构筑物的设计中，风荷载与地震作用作为重要的水平荷载需重点考虑。

风荷载是空气流动形成的，对构筑物的作用时不规则的，风荷载实际上是一种随机时变活荷载，但不同于一般活荷载（楼面和屋面活荷载、吊车荷载、雪荷载）为了结构设计方便，基本上都是将风荷载转为确定性的静力等效风。

因此，风引起对结构作用的风荷载是石化行业各类构筑物的重要设计荷载。

在高耸结构中，竖向荷载对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用，是结构计算中必不可少的组成部分。

风荷载计算中风振系数比较复杂，与之影响的因素较多，因此风振系数的计算相当重要。

风振系数是指风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。

通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。

平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。

对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。

2风荷载计算中风振系数的分析2.1风荷载的计算目前石化行业构筑物抗风设计中对于风荷载的取值主要依据SH/T 3077-2012《石油化工钢结构冷换框架设计规范》（本文简称《冷换规范》）附录A[1]计算。

.风荷载计算 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规范，风荷载的计算公式为：0k z s z w u u βω= （）s u ——体型系数z u ——风压高度变化系数z β——风振系数0ω——基本风压k w ——风荷载标准值体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》项次30，迎风面体型系数（压风指向建筑物内侧），背风面（吸风指向建筑外侧面），侧风面（吸风指向建筑外侧面）。

风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按照规范表确定。

本工程结构顶端高度为+=米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范条地面粗糙度为B 类。

由表高度90米和100米处的B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为和。

则米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为：对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋，以及基本自振周期T1大于的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。

本工程30层钢结构建筑。

基本周期估算为()1T =0.10~0.15n=3.0~4.5s ，应考虑脉动风对结构顺风向风振的影响，并由下式计算：1012Z z gI B β=+ （）式中：g ——峰值因子，可取10I ——10m 高度名义湍流强度，对应ABC 和D 类地面粗糙，可分别取、、和；R ——脉动风荷载的共振分量因子z B ——脉动风荷载的背景分量因子脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：式中：1f ——结构第1阶自振频率（Hz ）w k ——地面粗糙度修正系数，对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙，可分别取、、和； 1ζ——结构阻尼比，对钢结构可取，对有填充墙的钢结构房屋可取，对钢筋混凝土及砌体结构可取，对其他结构可根据工程经验确定。

经过etabs 软件分析，结构自振周期1 4.67f s =脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：式中：1()z φ——结构第1阶振型系数H ——结构总高度（m ），对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不能大于300m 、350m 、450m 和550m ；x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数；z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数；k 、1α——脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定：（1）竖直方向的相关系数可按下式计算：式中：H ——结构总高度（m ）；对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不应大于300m 、350m 、450m 和550m ；（2） 水平方向相关系数可按下式计算：式中：B ——结构迎风面宽度（m ），2B H ≤。

建筑结构荷载规范·风荷载·顺风向风振和风振系数编制日期：2002-3-1 点击：344 人次如果公式不能正确显示，您需要安装IE6和MathPlayer7.4.1对于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于30m 且高宽比大于1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。

风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。

注:近似的基本自振周期T1 可按附录E 计算。

7.4.2对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构，以及高度大于30m，高宽比大于1.5 且可忽略扭转影响的高层建筑，均可仅考虑第一振型的影响，结构的风荷载可按公式(7.1.1-1)通过风振系数来计算，结构在z 高度处的风振系数βz可按下式计算:`β_z=1+(ξv varphi_z)/μ_z`(7.4.2)式中`ξ`—脉动增大系数；`v`—脉动影响系数；`v varphi_z`—振型系数；`μ_z`—风压高度变化系数。

7.4.3脉动增大系数，可按表7.4.3 确定。

注：计算`ω_0T_1^2`时，对地面粗糙度B 类地区可直接代入基本风压，而对A 类、C 类和D 类地区应按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62 和0.32 后代入。

7.4.4脉动影响系数，可按下列情况分别确定。

1结构迎风面宽度远小于其高度的情况(如高耸结构等):1) 若外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表7.4.4-1 确定。

2) 当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，表7.4.4-1 中的脉动影响系数应再乘以修正系数`θ_B`和`θ_voθ_B`应为构筑物迎风面在z 高度处的宽度Bz 与底部宽度`B_o` 的比值；`θ_ν`可按表7.4.4-2 确定。

注：`B_H、B_o` 分别为构筑物迎风面在顶部和底部的宽度。

风振系数及其计算取值公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]风振系数及其计算取值科技名词定义中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用。

此时风压应再乘以风振系数βz。

风振系数βz与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关。

应用学科：资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科）风振系数是指风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。

通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。

平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。

对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。

目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。

当房屋高度大于30m、高宽比大于时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。

（ PS:对于30m以下且高宽比小于的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取β（z）=。

对于低矮、刚度比较大的结构，脉动风压引起的结构振动效应比较小，一般不需要考虑脉动风振作用，而仅考虑平均风压作用。

但是为了考虑脉动风压的影响，还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数。

阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数，即脉动风压的变异效应。

门式钢架也只需要考虑阵风系数。

但是门式钢架规程中没有采用阵风系数。

而参照美国的规范弄的，这个规范里的体型系数也是参考美国的，规程中解释已经考虑了阵风系数。

这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样。

）《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）在计算风荷载时提到了这两个系数，但是在结合实际工程使用中，结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风。

对应地，风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用。

第2章 风振系数计算2.1 引言在随机脉动风压的作用下，高耸结构会产生随机振动，除了顺风向的风振响应外，结构还会产生横风向的风振响应。

但在通常情况下，对于非圆截面，顺风向风振响应占据主要地位，对于一般的塔架结构，可以忽略横风向共振的作用[13]。

因此，本章主要研究输电塔结构在随机风荷载作用下的顺风向风振系数的计算。

作用于结构物上的脉动风荷载对结构产生的动力响应与结构物本身的动力特性有关。

当结构物刚性很强时，由脉动风所引起的结构物风振惯性力并不明显，可以略去，但需要考虑由脉动风所引起的瞬时阵风荷载；当结构物刚性较弱即为柔性结构时，除静力风荷载()z ω外，还应计及风振惯性力的大小，即风振动力荷载。

如果风振动力荷载用(,)d z t ω表示，则柔性结构物的总风荷载(,)W z t 表达如下[4]：(,)()(,)d W z t z z t ωω=+ （2－1）工程计算中，常采用集中风荷载的表达式，则式（2－1）改写为()()()c d P z P z P z =+ （2－2a ）或i c id P P P =+ （2－2b ） 式中，()P z ，i P —— 顺风向z 高度处第i 点的总风荷载（kN ）；()c P z ，ci P —— 顺风向z 高度处i 点总静力风荷载（kN ）； ()d P z ，di P ——顺风向z 高度处i 点风振动力荷载（kN ），其中()()d d z P z z A ω=，或()()d i d i iP z zA ω=。

在这里，()z i A A 为z 高度（第i 点）处相关的迎风面竖向投影面积（m 2）。

本章下面将讨论风振动力荷载的计算原理和表达式，以及可在实际输电塔设计中应用的风振系数的计算方法。

2.2 顺风向风振系数的计算方法2.2.1结构风振随机振动理论[4][10][7]风荷载是输电塔结构的各类荷载中起主要作用的荷载，由静、动两部分风荷载组成，动力风荷载即脉动风是一种随机动力干扰，引起结构的振动。

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）新内容有关调整部分：新规范于2002年3月1日启用，原规范（GBJ9-87）于2002年12月31日废止；新规范规定必须严格执行的强制性条文共13条，具体分配为：第1章有1条、第3章有3条、第4章有5条、第6章有2条、第7章有2条；楼面活荷载作了一些调整和增项，屋面不上人活荷载也作了一些调整；风、雪荷载由原按30年一遇重新规定为按50年一遇，同时对滁州市的风、雪荷载值也作了一点调整：10米高50年一遇基本风压值为0.35KN/M2，雪压值为0.40KN/M2，雪荷载准永久值系数为0.2，属于第Ⅱ分区；在计算风载时，风压高度变化系数根据地面粗糙度类别来确定：原规范（GBJ9-87）将地面粗糙度类别分为三类（A、B、C）。

随着我国建设事业的蓬勃发展，城市房屋的高度和密度日益增大，因此，对大城市中心地区的粗糙程度也有不同程度的提高，新规范（GB50009-2001）特将地面粗糙度改为四类（A、B、C、D），其中A、B类的有关参数不变，C类指有密集建筑群的城市市区，其粗糙度指数α由0.2改为0.22，梯度风高度HG仍取400m，新增添的D类，是指有密集建筑群且有大量高层建筑的大城市市区，其粗糙度指数α为0.3，梯度风高度HG取450m；专门规定了围护结构构件的风荷载及相关计算；在常用材料和构件的自重之“附表A”中，增设了“建筑墙板”一览表。

强制性条文部分：第1章“总则”之强制性条文：第1.0.5条：规范采用的设计基准期一律为50年；第3章“荷载分类和荷载效应组合”之强制性条文：第3.1.2条：建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值：对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。

第3.2.3条：对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从以下两种组合值中取最不利值中确定：①由可变荷载效应控制的组合；②由永久荷载效应控制的组合；第3.2.5条：基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：永久荷载的分项系数：当其效应对结构不利时；——对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；——对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；当其效应对结构有利时；——一般情况下，应取1.0；——对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9；可变荷载的分项系数：——一般情况下，应取1.4；——对标准值大于4. 0KN/M2的工业房屋楼面结构的活荷载，应取1.3；第4章“楼面和屋面活荷载”之强制性条文：第4.1.1条：民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和永久值系数应按表4.1.1的规定采用（摘录）：住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园，楼面均布活荷载的标准值取2.0 KN/M2；教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室，楼面均布活荷载的标准值取2. 0KN/M2；食堂、餐厅、一般资料档案室，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台，楼面均布活荷载的标准值取3.0KN/M2；一般的厨房，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；餐厅的厨房，楼面均布活荷载的标准值取4.0KN/M2；住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的浴室，厕所、盥洗室，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；其他民用建筑的浴室，厕所、盥洗室，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；住宅、宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；办公楼、教室、餐厅、医院门诊部的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；消防疏散楼梯和其他民用建筑的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取3.5KN/M2；对于预制楼梯踏步平板，尚应按1.5KN集中荷载验算；一般情况下的阳台，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；当人群有可能密集时，楼面均布活荷载的标准值取3.5KN/M2；第4.1.2条：设计楼面梁、墙、柱及基础时，第4.1.1条中的楼面均布活荷载的标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数：设计楼面梁时的折减系数：——当住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9；——当教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室、食堂、餐厅、一般资料档案室、礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台等的楼面梁从属面积超过50m2时，应取0.9；设计墙、柱及基础时的折减系数，参见下表：活荷载按楼层的折减系数墙、柱及基础计算截面以上的层数 1 2~3 4~5 6~8 9~20 ＞20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数 1.00 (0.90) 0.85 0.70 0.65 0.60 0.55注：当楼面梁的从属面积超过25m2时，应采用括号内的系数。