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2008-04-30 | 阵风系数和风振系数

风速包括两部分,10分钟平均风速+脉动风速;相应风压也包括两部分,平均风压+脉动风压。
如果结构较柔,应考虑结构共振,即乘以风振系数。对于刚度较大的结构(T<0.25s),荷载规范规定可以不考虑风振影响

问题:
1、结构刚度较大,可不考虑共振,取风振系数=1。即只考虑平均风压,而不考虑瞬间风压增大,是否正确?
2、阵风系数,是考虑瞬间风速增大时风压相应增大,对平均风压值的放大系数,和结构振动周期无关。如果结构刚度较大不考虑共振,风压应为平均风压乘以阵风系数;如刚度较小,应考虑共振,风压应为平均风压乘以风振系数。风振系数应是阵风系数基础上考虑了共振影响,应比阵风系数更大的一个值。这个说法对不对?

A: 结构刚度较大,可不考虑风荷载作用在结构上引起的动力放大,取风振系数=1。 此时不需要再考虑瞬间风压增大。考虑瞬间风压体现在阵风系数上,用于围护 结构的设计。考虑瞬间风压是由于玻璃幕墙等围护结构是脆性材料,因而将风速 的时距由10分钟变为3秒(瞬时),具体就是将平均风压乘阵风系数。 若结构刚度较小,要考虑风荷载作用在结构上引起的动力放大,即将平均风压乘风振系数, 风振系数是通过结构随机振动计算得到的等效风荷载相对于平均风压的放大,与阵风系数 无关。

B:(1)《建筑结构荷载规范》关于风荷载部分的第一条就规定,风振系数是用于结构整体设计;阵风系数是用于围护结构设计(如玻璃幕墙,膜结构等)。
(2)阵风系数与结构的动力特性无关,仅与风压时程的统计特性有关,也不能简单的认为是10分钟平均换算到3秒平均,应该是在统计的基础上、在一定失效概率的基础上的统计值,滦贵汉的硕士论文应该就是做了这个方面的工作(峰值因子的选取)。在规范中,简单的将阵风系数仅与高度有关,不能考虑建筑的干扰作用。最佳的做法应该是在风洞试验的基础上再通过统计的方法确定。
(3)结构刚度无穷大,也不能取风振系数=1。风振系数是随时间变化的风压对结构作用引起的结构响应的放大,一般认为包括三个部分:1)风压自身的脉动值对响应的放大;2)结构动力特性对响应的放大;3)气弹效应对结构的放大。结构刚度无穷大,只能认为第二项可以忽略不计(此时第3项当然也没有),脉动风压的影响还在,因此不能认为风振系数=1。
(4)对整个结构将风振系数等于一个常数,这是由于问题的复杂性才出此下策,也仅仅对某一个响应有效(GLF法),而且常常会得到一个非常大的数值。实际的等效风荷载的分布是非常复杂的,从上世纪90年代至今也有些进展(LRC法,LRC+GBJ法),但实质性的问题没有得到解决,就是还不太方便结构设计人员的应用。
(5)实际上不存在一个等效风荷载使得所有的结构响应都达到最不利状态。 

C: 结构刚度较大,则脉动风引起的结构的动态响应与平均风引起的结构的平均响应的比值小,风振系数就小。可近似取1。风振系数是对结构本身而言。阵风系数是对围护结构而言。两者不可混淆到一起。

 

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