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基于风压谱的大跨度屋盖结构抗风设计理论

时间:2023-08-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:我国《建筑结构荷载规范》[3]中采用风振系数来考虑阵风的动力效应,以平均风荷载为基向量表达等效风荷载。本节将“阵风响应包络法”与“风振系数”的概念结合起来,建立二者的联系,进一步阐述阵风响应包络法的物理意义,也为工程设计人员提供更多选择。根据“风振系数”的概念,对于多自由度的多目标等效体系,有我国《建筑结构荷载规范》[3]针对高层及高耸结构的顺风向等效静风荷载,给出了类似GRF法式的简化计算公式。

基于风压谱的大跨度屋盖结构抗风设计理论

我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)[3]中采用风振系数来考虑阵风的动力效应,以平均风荷载为基向量表达等效风荷载。虽然该规范采用了“惯性力法”,但在形式上与现行的国际上各国规范采用的阵风响应因子法(GRF)是一致的。这类方法常用于以单阶模态为主、单个目标响应控制的结构,如高层结构的顺风向振动。在规范体系的带动下,实际工程设计中,设计人员往往更容易接受这种形式简单、概念明确、以“风振系数”表达的等效静风荷载。本节将“阵风响应包络法”与“风振系数”的概念结合起来,建立二者的联系,进一步阐述阵风响应包络法的物理意义,也为工程设计人员提供更多选择。

根据“风振系数”的概念,对于多自由度的多目标等效体系,有

我国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)[3]针对高层及高耸结构的顺风向等效静风荷载,给出了类似GRF法式(5-28)的简化计算公式。结合本章阵风响应包络法式(5-10),有,

式中,为风压脉动因子,相当于脉动风荷载均方根值与平均风荷载之比的概念。基于拟定常假设有Ip=2Iu,与GRF法类似,在拟定常假设的基础上进行修正,可得到如下表达式,(www.xing528.com)

式中,κp为特征湍流修正因子,考虑特征湍流作用对拟定常假设下的脉动风压进行修正,相当于GRF法中的背景响应因子B,可根据风洞试验数据验确定。

基于风洞试验数据计算出各工况的特征湍流修正因子κp值,进行统计分析,得到如图5-11的结果。由图5-11可以看出,拟定常假设脉动风压修正因子κp也可按屋盖几何形状分为三类,分类结果与第3章一致。第Ⅰ类屋盖(尖角钝体类:平屋盖、鞍形屋盖)κp值集中在1.2附近,分布范围大致在0.8~1.2;第Ⅱ类屋盖(悬挑平板类)κp值集中在1.0附近,分布范围较广,大致在0.6~2.2;第Ⅲ类屋盖(曲面钝体类)κp值集中在0.9附近,分布范围较窄,大致在0.6~1.1。

图5-11 典型大跨度屋盖结构拟定常假设风压修正因子κp统计图

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