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.