8.4、顺风向风振和风振系数8.4，1,参考国外规范及我国建筑工程抗风设计和理论研究的实践情况，当结构基本自振周期T.0 25s时、以及对于高度超过30m且高宽比大于1.5的高柔房屋.由风引起的结构振动比较明显，而且随着结构自振周期的增长，风振也随之增强.因此在设计中应考虑风振的影响.而且原则上还应考虑多个振型的影响，对于前几阶频率比较密集的结构、例如桅杆、屋盖等结构、需要考虑的振型可多达10个及以上，应按随机振动理论对结构的响应进行计算 对于T。0。25s的结构和高度小于30m或高宽比小于1,5的房屋.原则上也应考虑风振影响、但已有研究表明 对这类结构 往往按构造要求进行结构设计、结构已有足够的刚度.所以这类结构的风振响应一般不大 一般来说。不考虑风振响应不会影响这类结构的抗风安全性。8.4。2 对如何考虑屋盖结构的风振问题过去没有提及 这次修订予以补充,需考虑风振的屋盖结构指的是跨度大于36m的柔性屋盖结构以及质量轻刚度小的索膜结构、屋盖结构风振响应和等效静力风荷载计算是一个复杂的问题，国内外规范均没有给出一般性计算方法，目前比较一致的观点是,屋盖结构不宜采用与高层建筑和高耸结构相同的风振系数计算方法 这是因为,高层及高耸结构的顺风向风振系数方法,本质上是直接采用风速谱估计风压谱，准定常方法,然后计算结构的顺风向振动响应、对于高层.耸,结构的顺风向风振，这种方法是合适的、但屋盖结构的脉动风压除了和风速脉动有关外 还和流动分离。再附.旋涡脱落等复杂流动现象有关，所以风压谱不能直接用风速谱来表示.此外，屋盖结构多阶模态及模态耦合效应比较明显、难以简单采用风振系数方法，悬挑型大跨屋盖结构与一般悬臂型结构类似.第1阶振型对风振响应的贡献最大、另有研究表明。单侧独立悬挑型大跨屋盖结构可按照准定常方法计算风振响应。比如澳洲规范.AS，NZS,1170、2，2002、基于准定常方法给出悬挑型大跨屋盖的设计风荷载，但需要注意的是.当存在另一侧看台挑篷或其他建筑物干扰时 准定常方法有可能也不适用。8,4 3。8,4 6,对于一般悬臂型结构.例如框架,塔架，烟囱等高耸结构.高度大于30m且高宽比大于1。5的高柔房屋,由于频谱比较稀疏。第一振型起到绝对的作用 此时可以仅考虑结构的第一振型,并通过下式的风振系数来表达 式中。为顺风向单位高度平均风力.kN。m。可按下式计算 为顺风向单位高度第1阶风振惯性力峰值、kN、m、对于重量沿高度无变化的等截面结构，采用下式计算、式中。ω为结构顺风向第1阶自振圆频率。g为峰值因子，取为2、5、与原规范取值2、2相比有适当提高、σq1为顺风向一阶广义位移均方根、当假定相干函数与频率无关时。σq1可按下式计算、将风振响应近似取为准静态的背景分量及窄带共振响应分量之和,则式，4.与频率有关的积分项可近似表示为、而式 4，中与频率无关的积分项乘以φ1。z、μz z，后以背景分量因子表达,将式,2、式，6.代人式 1，就得到规范规定的风振系数计算式、8，4，3,共振因子R的一般计算式为.Sf为归一化风速谱、若采用Davenport建议的风速谱密度经验公式,则 利用式。7、和式.8 可得到规范的共振因子计算公式，8，4.4、1。在背景因子计算中 可采用Shiotani提出的与频率无关的竖向和水平向相干函数、湍流度沿高度的分布可按下式计算 式中α为地面粗糙度指数.对应于A，B，C和D类地貌，分别取为0,12、0 15.0,22和0.30 I10为10m高名义湍流度。对应A B，C和D类地面粗糙度,可分别取0。12 0.14.0、23和0，39 取值比原规范有适当提高.式、6、为多重积分式、为方便使用.经过大量试算及回归分析,采用非线性最小二乘法拟合得到简化经验公式.8，4，5.拟合计算过程中、考虑了迎风面和背风面的风压相关性 同时结合工程经验乘以了0、7的折减系数，对于体型或质量沿高度变化的高耸结构,在应用公式 8,4、5 时应注意如下问题.对于进深尺寸比较均匀的构筑物、即使迎风面宽度沿高度有变化、计算结果也和按等截面计算的结果十分接近 故对这种情况仍可采用公式。8,4,5。计算背景分量因子。对于进深尺寸和宽度沿高度按线性或近似于线性变化 而重量沿高度按连续规律变化的构筑物、例如截面为正方形或三角形的高耸塔架及圆形截面的烟囱。计算结果表明,必须考虑外形的影响.对背景分量因子予以修正、本次修订在附录J中增加了顺风向风振加速度计算的内容 顺风向风振加速度计算的理论与上述风振系数计算所采用的相同.在仅考虑第一振型情况下.加速度响应峰值可按下式计算。式中。Sq1、ω 为顺风向第1阶广义位移响应功率谱、采用Davenport风速谱和Shiotani空间相关性公式,上式可表示为。为便于使用.上式中的根号项用顺风向风振加速度的脉动系数ηa表示 则可得到本规范附录J的公式.J、1,1 经计算整理得到ηa的计算用表，即本规范表J、1 2 8,4、7 结构振型系数按理应通过结构动力分析确定.为了简化、在确定风荷载时，可采用近似公式 按结构变形特点。对高耸构筑物可按弯曲型考虑，采用下述近似公式、对高层建筑，当以剪力墙的工作为主时.可按弯剪型考虑，采用下述近似公式,对高层建筑也可进一步考虑框架和剪力墙各自的弯曲和剪切刚度.根据不同的综合刚度参数λ，给出不同的振型系数。附录G对高层建筑给出前四个振型系数、它是假设框架和剪力墙均起主要作用时的情况，即取λ,3.综合刚度参数λ可按下式确定 式中、C.建筑物的剪切刚度.EIw,剪力墙的弯曲刚度.EIN.考虑墙柱轴向变形的等效刚度,Cf,框架剪切刚度。Cw，剪力墙剪切刚度。H.房屋总高.