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。
1、什么是地震震级？什么是地震烈度？什么是抗震设防烈度？ 答：震级表示一次地震释放能量的多少，也是表示地震强度大小的指标。地震烈度指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。 抗震设防烈度是一个地区作为抗震设防依据的地震烈度。
2、什么是设计基本地震加速度？什么是地震动峰值加速度？
答：设计基本加速度值是指 50 年设计基准期超越概率为 10%的地震加速度的设计取值。地震动峰值加速度是指与加速度反应谱最大值相应的水平加速度
3、场地土液化产生的震害有哪些？ 答：场地土的液化不仅能够引起地面喷水冒砂、地基不均匀沉陷和地裂滑坡等地面震害，而且也能够造成建筑物墙体开裂、倾覆甚至翻倒和不均匀下沉等 一系列破坏。
4、什么是地震作用效应？什么是地震反应？ 答：结构的地震作用效应指地震作用在结构中所产生的内力和变形，主要有弯矩、剪力和轴向力、位移等。结构的地震反应指地震引起的结构振动，它包 括地震在结构
中引起的速度、加速度、位移和内力等。
5、什么是地震系数、动力系数、地震影响系数？ 答：地震系数表示地面运动的最大加速度与重力加速度之比。动力系数指单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。地震影响系数是指单质点弹性 体系上的水平地震力与结构重力之比。 （或质点绝对最大加速度与重力加速度的比值）
6、简述底部剪力法的适用条件及基本原理 .?
答：适用条件：高度不超过 40 米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构。 基本原理是先计算出作用 于结构的总水平地震作用，也就是作用于结构底部的剪力，然后将此总水平地震作用按照一定的规律再分配给各个质点。
7、砖房的震害大体分为哪几种？ 答：砖房的震害大体分为：房屋倒塌；墙体裂缝、破坏；纵、横墙连接破坏；楼盖与屋盖破坏；附属构件破坏等。
8、钢筋混凝土构造柱其功能和作用有哪些 ?
答：（1）砌体的抗剪强度可提高 10%~30%左右，提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关 ；（2）其作用主要是对砌体起约束作用，提高其变形 能力；（3）设置在震害较重、连接构件比较薄弱和易于应力集中的部位的构造柱可起到减轻震害的作用。
2 抗震设计（水平地震作用下框架结构的内力计算）
抗震计算单元及动力计算简图
取整个衡宇或抗震缝区段（设防震缝时）为计算单元，动力计算简图为串联多自由度体系。即将各楼层重力荷载代表值集中于每一层楼盖或屋盖标高处。
多自由度体系的抗震计算可采用振型分解反映谱法和底部剪力法。本工程总高不超过40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度散布比较均匀，近似于单质点体系，故采用底部剪力法。此法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，然后将其按必然规律分派给各质点。计算简图2—1 如下示：
图2—1
重力荷载代表值
按照抗震规范1.0.2 抗震设防烈度为6度及以上地域的建筑，必须进行抗震设计。
按照抗震规范5.1.3 计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数，应按表2—1采用。
组合值系数
表2—1
可变荷载种类 组合值系数
雪荷载
屋面活荷载 不计入
按实际情况计算的楼面活荷载
按等效均布荷计算的楼面活荷载 藏书库、档案库
其它民用建筑
重力荷载代表值计算：
1）屋面及楼面的永久荷载标准值
1．屋面（上人） 苏J01—2005：
a. 10厚防滑地砖铺面，干水泥擦缝，每3—6m留10宽缝
m2
b. 20厚1:水泥砂浆加建筑胶结合层找平层 20×= kN/m2
厚C20细石混凝土，内配Φ4 ＠150双向钢筋 25×= kN/m2
d.隔离层
/
e. 三粘四油沥青油毡防水层 m2
f. 冷底子油一道
/
g. 20厚1:3水泥砂浆找平层 20×= kN/m2 h.保温层 5×= kN/m2
第四节 水平地震作用计算
重力荷载代表值计算
本设计建筑高度为23.95m，以剪切表形为主，且质量和高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。首先需要计算重力荷载代表值。
屋面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值
楼面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值
其中结构和构件自重取楼面上、下各半层高度范围内（屋面处取顶层1/2）的结构和构件自重。计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构件自重和各可变荷载组合值之和。
设计时顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，纵、横梁自重，半层柱自重，女儿墙自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵、横墙体自重。
一、楼层总量
取6轴框架左侧3000mm宽度和右侧3000mm宽度的楼层的重量进行近似计算
第9标准层：
1.梁重量
⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm
线荷载：25×0.3×（0.6-0.12）+0.04×（0.6-0.12）×17=3.93KN/m
G1=3.93×（4＋3）＝27.51 KN
⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm
线荷载：25×0.25×（0.5-0.12）+0.04×（0.5-0.12）×17=2.63KN/m
G2=2.63×3×4 ＝31.56 KN
(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm
线荷载：25×0.2 ×（0.45-0.12）+0.04×（0.45-0.12）×17=1.87KN/m
G3=1.87×6 ＝11.22 KN
(4)截面尺寸：b×h=300mm×650mm
线荷载：25×0.3 ×（0.65-0.12）+0.04×（0.65-0.12）×17=4.34KN/m
G4=4.34×8 ＝34.72 KN
2.柱重量
G5= (6.01×3)×（1.8/2－0.12）=27.18KN
