建筑结构荷载规范风振系数
风振系数及其计算取值
风振系数及其计算取值 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT风振系数及其计算取值科技名词定义中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用。
此时风压应再乘以风振系数βz。
风振系数βz与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关。
应用学科：资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科）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。
目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。
当房屋高度大于30m、高宽比大于时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。
（ PS:对于30m以下且高宽比小于的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取β（z）=。
对于低矮、刚度比较大的结构，脉动风压引起的结构振动效应比较小，一般不需要考虑脉动风振作用，而仅考虑平均风压作用。
但是为了考虑脉动风压的影响，还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数。
阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数，即脉动风压的变异效应。
门式钢架也只需要考虑阵风系数。
但是门式钢架规程中没有采用阵风系数。
而参照美国的规范弄的，这个规范里的体型系数也是参考美国的，规程中解释已经考虑了阵风系数。
这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样。
）《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）在计算风荷载时提到了这两个系数，但是在结合实际工程使用中，结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风。
对应地，风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用。
通用规范风荷放大系数
通用规范风荷放大系数
《建筑结构荷载规范》中的风振系数和阵风系数都是在平均风压基础上的放大系数。
它们都是因为要考虑风压随时间的上下波动（风荷载脉动）而引入的，只不过阵风系数用于围护结构，只取决于风场特性；而风振系数用于主要受力结构，除了风场特性之外还和结构的动力特性相关。
规范的“风荷载放大系数”是这两个系数的统称，第4.6.5条的第1款和第2款分别规定了主要受力结构和围护结构风荷载放大系数的取值要求。
主要受力结构的放大系数不能小于1.2，是对所有工程结构都适用吗？和原来荷载规范的风振系数适用范围似乎不同？
是的。
和原来荷载规范的规定有所不同，主要受力结构风荷载放大系数的规定，适用于所有工程结构。
作用于结构表面的风压时时刻刻都在发生变化，即使不考虑动力放大效应、将结构作为准静态结构（即根据Kx(t)=P(t)计算结构的响应），风荷载引起的响应也是围绕均值波动的（见下图）。
只用平均风荷载进行设计，将会低估结构的响应。
因此，所有工程结构
在进行主要受力结构设计时，都应当考虑风荷载脉动的增大效应，在平均风荷载基础上乘以放大系数。
而且根据通用规范，主要受力结构的放大系数不应小于1.2。
关于构架风振系数的探讨
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。
风荷载计算算例
.风荷载计算 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规范，风荷载的计算公式为：0k z s z w u u βω= （）s u ——体型系数z u ——风压高度变化系数z β——风振系数0ω——基本风压k w ——风荷载标准值体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》项次30，迎风面体型系数（压风指向建筑物内侧），背风面（吸风指向建筑外侧面），侧风面（吸风指向建筑外侧面）。
风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按照规范表确定。
本工程结构顶端高度为+=米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范条地面粗糙度为B 类。
由表高度90米和100米处的B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为和。
则米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为：对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋，以及基本自振周期T1大于的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。
本工程30层钢结构建筑。
基本周期估算为()1T =0.10~0.15n=3.0~4.5s ，应考虑脉动风对结构顺风向风振的影响，并由下式计算：1012Z z gI B β=+ （）式中：g ——峰值因子，可取10I ——10m 高度名义湍流强度，对应ABC 和D 类地面粗糙，可分别取、、和；R ——脉动风荷载的共振分量因子z B ——脉动风荷载的背景分量因子脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：式中：1f ——结构第1阶自振频率（Hz ）w k ——地面粗糙度修正系数，对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙，可分别取、、和； 1ζ——结构阻尼比，对钢结构可取，对有填充墙的钢结构房屋可取，对钢筋混凝土及砌体结构可取，对其他结构可根据工程经验确定。
经过etabs 软件分析，结构自振周期1 4.67f s =脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：式中：1()z φ——结构第1阶振型系数H ——结构总高度（m ），对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不能大于300m 、350m 、450m 和550m ；x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数；z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数；k 、1α——脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定：（1）竖直方向的相关系数可按下式计算：式中：H ——结构总高度（m ）；对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不应大于300m 、350m 、450m 和550m ；（2） 水平方向相关系数可按下式计算：式中：B ——结构迎风面宽度（m ），2B H ≤。
建筑结构荷载规范风振系数
建筑结构荷载规范·风荷载·顺风向风振和风振系数编制日期：2002-3-1 点击：344 人次如果公式不能正确显示，您需要安装IE6和MathPlayer7.4.1对于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于30m 且高宽比大于1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。
注:近似的基本自振周期T1 可按附录E 计算。
7.4.2对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构，以及高度大于30m，高宽比大于1.5 且可忽略扭转影响的高层建筑，均可仅考虑第一振型的影响，结构的风荷载可按公式(7.1.1-1)通过风振系数来计算，结构在z 高度处的风振系数βz可按下式计算:`β_z=1+(ξv varphi_z)/μ_z`(7.4.2)式中`ξ`—脉动增大系数；`v`—脉动影响系数；`v varphi_z`—振型系数；`μ_z`—风压高度变化系数。
7.4.3脉动增大系数，可按表7.4.3 确定。
注：计算`ω_0T_1^2`时，对地面粗糙度B 类地区可直接代入基本风压，而对A 类、C 类和D 类地区应按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62 和0.32 后代入。
7.4.4脉动影响系数，可按下列情况分别确定。
1结构迎风面宽度远小于其高度的情况(如高耸结构等):1) 若外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表7.4.4-1 确定。
2) 当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，表7.4.4-1 中的脉动影响系数应再乘以修正系数`θ_B`和`θ_voθ_B`应为构筑物迎风面在z 高度处的宽度Bz 与底部宽度`B_o` 的比值；`θ_ν`可按表7.4.4-2 确定。
注：`B_H、B_o` 分别为构筑物迎风面在顶部和底部的宽度。
建筑结构荷载规范
设 甲类 防 乙类 分 丙类 类 丁类
重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑 除甲乙丁类以外的一般建筑 抗震次要建筑
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2.抗震设防措施
抗震措施:除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容， 包括抗震构造措施。
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2）群体风压体型系数
对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋 相互间距较近时，由于漩涡的相互干扰， 房屋某些部位的局部风压会显著增大。为 此，《高层规程》规定，当多栋或群集的 高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相 互干扰的群体效应。一般可将单体建筑的
措
构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取
施
抗震措施。
丙类 应符合本地区抗震设防烈度度的要求
丁类 应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时 不应降低
较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。
抗震性能较好的结构类型指钢筋混凝土结构或钢结构。
坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。
当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震影响时，
不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
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3.“两阶段”抗震设计方法
第一阶段： 对绝大多数结构进行小震作用下的结构和构件承载力验
算；在此基础上对各类结构按规定要求采取抗震措施。
第二阶段： 对一些规范规定的结构进行大震作用下的弹塑性变形验
地震时，由于地震波的作用产生地面运 动，并通过房屋基础影响上部结构，使结 构产生的动态作用，这就是地震作用。地 震波会使房屋产生竖向振动和水平振动， 一般对房屋的破坏主要是由水平振动造成 的，因此设计中主要考虑水平地震作用， 只有震中附近的高烈度区或竖向振动会产 生严重后果时，才同时考虑竖向地震作用。
风振系数及其计算取值
风振系数及其计算取值公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]风振系数及其计算取值科技名词定义中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用。
此时风压应再乘以风振系数βz。
风振系数βz与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关。
应用学科：资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科）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。
目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。
当房屋高度大于30m、高宽比大于时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。
（ PS:对于30m以下且高宽比小于的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取β（z）=。
对于低矮、刚度比较大的结构，脉动风压引起的结构振动效应比较小，一般不需要考虑脉动风振作用，而仅考虑平均风压作用。
但是为了考虑脉动风压的影响，还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数。
阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数，即脉动风压的变异效应。
门式钢架也只需要考虑阵风系数。
但是门式钢架规程中没有采用阵风系数。
而参照美国的规范弄的，这个规范里的体型系数也是参考美国的，规程中解释已经考虑了阵风系数。
这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样。
）《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）在计算风荷载时提到了这两个系数，但是在结合实际工程使用中，结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风。
对应地，风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用。
风荷载计算(GB50009-2012)
1.04 1.03 1.01 1.00 0.98 0.97 0.95 0.94 0.92 0.90 0.89 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73 0.71 0.69 0.66 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65
风荷载计算书(封闭结构)
xx工程
F&A Wind
βz
合计ωk
(-)
(kN/m^2)
StoS Wind
βz
合计ωk
(-)
(kN/m^2)
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
0.609 0.600 0.592 0.583 0.575 0.566 0.557 0.547 0.538 0.528 0.518 0.508 0.498 0.487 0.476 0.465 0.453 0.441 0.428 0.415 0.402 0.388 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380
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项目名称
风荷载计算书(封闭结构)
xx工程
表3--
序号
(-) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
3-第二章 风振系数计算
第2章 风振系数计算2.1 引言在随机脉动风压的作用下，高耸结构会产生随机振动，除了顺风向的风振响应外，结构还会产生横风向的风振响应。
但在通常情况下，对于非圆截面，顺风向风振响应占据主要地位，对于一般的塔架结构，可以忽略横风向共振的作用[13]。
因此，本章主要研究输电塔结构在随机风荷载作用下的顺风向风振系数的计算。
作用于结构物上的脉动风荷载对结构产生的动力响应与结构物本身的动力特性有关。
当结构物刚性很强时，由脉动风所引起的结构物风振惯性力并不明显，可以略去，但需要考虑由脉动风所引起的瞬时阵风荷载；当结构物刚性较弱即为柔性结构时，除静力风荷载()z ω外，还应计及风振惯性力的大小，即风振动力荷载。
如果风振动力荷载用(,)d z t ω表示，则柔性结构物的总风荷载(,)W z t 表达如下[4]：(,)()(,)d W z t z z t ωω=+ （2－1）工程计算中，常采用集中风荷载的表达式，则式（2－1）改写为()()()c d P z P z P z =+ （2－2a ）或i c id P P P =+ （2－2b ） 式中，()P z ，i P —— 顺风向z 高度处第i 点的总风荷载（kN ）；()c P z ，ci P —— 顺风向z 高度处i 点总静力风荷载（kN ）； ()d P z ，di P ——顺风向z 高度处i 点风振动力荷载（kN ），其中()()d d z P z z A ω=，或()()d i d i iP z zA ω=。
在这里，()z i A A 为z 高度（第i 点）处相关的迎风面竖向投影面积（m 2）。
本章下面将讨论风振动力荷载的计算原理和表达式，以及可在实际输电塔设计中应用的风振系数的计算方法。
2.2 顺风向风振系数的计算方法2.2.1结构风振随机振动理论[4][10][7]风荷载是输电塔结构的各类荷载中起主要作用的荷载，由静、动两部分风荷载组成，动力风荷载即脉动风是一种随机动力干扰，引起结构的振动。
《建筑结构荷载规范》-新版条文说明
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）新内容有关调整部分：新规范于2002年3月1日启用，原规范（GBJ9-87）于2002年12月31日废止；新规范规定必须严格执行的强制性条文共13条，具体分配为：第1章有1条、第3章有3条、第4章有5条、第6章有2条、第7章有2条；楼面活荷载作了一些调整和增项，屋面不上人活荷载也作了一些调整；风、雪荷载由原按30年一遇重新规定为按50年一遇，同时对滁州市的风、雪荷载值也作了一点调整：10米高50年一遇基本风压值为0.35KN/M2，雪压值为0.40KN/M2，雪荷载准永久值系数为0.2，属于第Ⅱ分区；在计算风载时，风压高度变化系数根据地面粗糙度类别来确定：原规范（GBJ9-87）将地面粗糙度类别分为三类（A、B、C）。
随着我国建设事业的蓬勃发展，城市房屋的高度和密度日益增大，因此，对大城市中心地区的粗糙程度也有不同程度的提高，新规范（GB50009-2001）特将地面粗糙度改为四类（A、B、C、D），其中A、B类的有关参数不变，C类指有密集建筑群的城市市区，其粗糙度指数α由0.2改为0.22，梯度风高度HG仍取400m，新增添的D类，是指有密集建筑群且有大量高层建筑的大城市市区，其粗糙度指数α为0.3，梯度风高度HG取450m；专门规定了围护结构构件的风荷载及相关计算；在常用材料和构件的自重之“附表A”中，增设了“建筑墙板”一览表。
强制性条文部分：第1章“总则”之强制性条文：第1.0.5条：规范采用的设计基准期一律为50年；第3章“荷载分类和荷载效应组合”之强制性条文：第3.1.2条：建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值：对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
第3.2.3条：对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从以下两种组合值中取最不利值中确定：①由可变荷载效应控制的组合；②由永久荷载效应控制的组合；第3.2.5条：基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：永久荷载的分项系数：当其效应对结构不利时；——对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；——对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；当其效应对结构有利时；——一般情况下，应取1.0；——对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9；可变荷载的分项系数：——一般情况下，应取1.4；——对标准值大于4. 0KN/M2的工业房屋楼面结构的活荷载，应取1.3；第4章“楼面和屋面活荷载”之强制性条文：第4.1.1条：民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和永久值系数应按表4.1.1的规定采用（摘录）：住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园，楼面均布活荷载的标准值取2.0 KN/M2；教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室，楼面均布活荷载的标准值取2. 0KN/M2；食堂、餐厅、一般资料档案室，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台，楼面均布活荷载的标准值取3.0KN/M2；一般的厨房，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；餐厅的厨房，楼面均布活荷载的标准值取4.0KN/M2；住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的浴室，厕所、盥洗室，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；其他民用建筑的浴室，厕所、盥洗室，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；住宅、宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；办公楼、教室、餐厅、医院门诊部的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；消防疏散楼梯和其他民用建筑的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取3.5KN/M2；对于预制楼梯踏步平板，尚应按1.5KN集中荷载验算；一般情况下的阳台，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；当人群有可能密集时，楼面均布活荷载的标准值取3.5KN/M2；第4.1.2条：设计楼面梁、墙、柱及基础时，第4.1.1条中的楼面均布活荷载的标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数：设计楼面梁时的折减系数：——当住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9；——当教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室、食堂、餐厅、一般资料档案室、礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台等的楼面梁从属面积超过50m2时，应取0.9；设计墙、柱及基础时的折减系数，参见下表：活荷载按楼层的折减系数墙、柱及基础计算截面以上的层数 1 2~3 4~5 6~8 9~20 ＞20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数 1.00 (0.90) 0.85 0.70 0.65 0.60 0.55注：当楼面梁的从属面积超过25m2时，应采用括号内的系数。
风荷载计算GB500092012
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62.000
45.000
StoS Wind
(kN/m^2)
0.375 0.317 0.234
StoS Wind
LOGO
3、
在高 度
a).
b).
体型系数μ s风，压与高整度体变一化 系μ数z按μz：
GB50009-2012
项目名称
μ
c).
对于高度大于 3对0m结且构高产宽生比顺
15
26.333
16
25.000
17
23.667
18
22.333
19
21.000
20
19.667
21
18.333
22
17.000
23
15.667
24
14.333
25
13.000
26
11.667
27
10.333
28
9.000
29
7.667
30
6.333
31
5.000
32
0.000
项目名称
风荷载计算书(封闭结构)
Bz
kH
a1 x z
1( z ) z
其中： z 10
H 60eH /60 60
H
x 10
B 50eB /50 50 B
1( z )
tan
4
z H
0.7
k=
a1=
d).
高度z处风荷 载综标合准上值述计计算
结果，在高度
风振系数βz= 迎风面体型系 背风面数体μ型s系w= 侧风面数体μ型s系l=
50.3 99.9 148.9 197.1 244.6 291.4 337.4 382.7 427.1 470.8 513.7 555.7 596.9 637.1 676.5 714.9 752.4 788.8 824.3 858.6 891.8 923.9 955.3 986.7 1018.2 1049.6 1081.1 1112.5 1143.9 1175.4 1293.3 1293.3
3-第二章 风振系数计算
第2章风振系数计算2.1 引言在随机脉动风压的作用下，高耸结构会产生随机振动，除了顺风向的风振响应外，结构还会产生横风向的风振响应。
但在通常情况下，对于非圆截面，顺风向风振响应占据主要地位，对于一般的塔架结构，可以忽略横风向共振的作用[13]。
因此，本章主要研究输电塔结构在随机风荷载作用下的顺风向风振系数的计算。
作用于结构物上的脉动风荷载对结构产生的动力响应与结构物本身的动力特性有关。
当结构物刚性很强时，由脉动风所引起的结构物风振惯性力并不明显，可以略去，但需要考虑由脉动风所引起的瞬时阵风荷载；当结构物刚性较外，还应计及风振惯性力的大小，即风弱即为柔性结构时，除静力风荷载()z振动力荷载。
如果风振动力荷载用(,)d z t ω表示，则柔性结构物的总风荷载(,)W z t 表达如下[4]：(,)()(,)d W z t z z t ωω=+ （2－1）工程计算中，常采用集中风荷载的表达式，则式（2－1）改写为()()()c d P z P z P z =+ （2－2a ）或i c id P P P =+ （2－2b ） 式中，()P z ，i P —— 顺风向z 高度处第i 点的总风荷载（kN ）；()c P z ，ci P —— 顺风向z 高度处i 点总静力风荷载（kN ）； ()d P z ，di P ——顺风向z 高度处i 点风振动力荷载（kN ），其中()()d d z P z z A ω=，或()()d i d i iP z zA ω=。
在这里，()z i A A 为z 高度（第i 点）处相关的迎风面竖向投影面积（m 2）。
本章下面将讨论风振动力荷载的计算原理和表达式，以及可在实际输电塔设计中应用的风振系数的计算方法。
2.2 顺风向风振系数的计算方法2.2.1结构风振随机振动理论[4][10][7]风荷载是输电塔结构的各类荷载中起主要作用的荷载，由静、动两部分风荷载组成，动力风荷载即脉动风是一种随机动力干扰，引起结构的振动。
风振系数及其计算取值
风振系数及其计算取值科技名词定义中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用;此时风压应再乘以风振系数βz;风振系数βz与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关; 应用学科：资源科技一级学科；气候资源学二级学科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;目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应,在风压值上乘以风振系数;当房屋高度大于30m、高宽比大于时,以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构,均考虑风振; PS:对于30m以下且高宽比小于的房屋建筑,可以不考虑脉动风压影响,此时风振系数取βz=;对于低矮、刚度比较大的结构,脉动风压引起的结构振动效应比较小,一般不需要考虑脉动风振作用,而仅考虑平均风压作用;但是为了考虑脉动风压的影响,还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数;阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数,即脉动风压的变异效应; 门式钢架也只需要考虑阵风系数;但是门式钢架规程中没有采用阵风系数;而参照美国的规范弄的,这个规范里的体型系数也是参考美国的,规程中解释已经考虑了阵风系数;这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样;建筑结构荷载规范GB5009-2001在计算风荷载时提到了这两个系数,但是在结合实际工程使用中,结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风;对应地,风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用;平均风的作用可用静力方法计算,而脉动风是随机荷载,它引起结构的振动,一般采用随机振动理论对其振动进行分析; 风振系数是指结构总响应与平均风压引起的结构响应的比值;阵风系数是考虑到瞬时风较平均风大而乘的系数,一般是阵风风速与时距10min的平均风速之间的比值;风荷载影响较大的结构一般都要考虑风振系数,具体如何取值只能参考以往的相关类似工程;对于屋盖结构如大跨度的看台不应当成“围护结构”而只考虑阵风系数;对于风振系数βz,中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：高度小于30m的单层工业厂房仍可按以往实践经验不考虑风振系数,即取βz＝1;对于阵风系数βgz,中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：现行规范提供的阵风系数主要是对高层建筑的玻璃幕墙结构参考国外规范而加以制定的,但低矮房屋是否合适,仍需通过今后的设计和科研实践给以完善;门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102：2002提供的风荷载计算,是根据美国有关设计手册中的试验资料确定,更能符合实际,不妨按此参考执行;风振系数把风成份中的脉动风引起的风振效应转换成等效静力荷载所乘的系数;阵风系数是在不考虑风振系数时,考虑到瞬时风比平均风要大所乘的系数;。
GB50009-2001建筑结构荷载规范
建筑结构荷载规范GB50009-2001 第1章总则第2章术语及符号2.1术语2.2符号第3章荷载分类和荷载效应组合3.1荷载分类和荷载代表值3.2荷载组合第4章楼面和屋面活荷载4.1民用建筑楼面均布活荷载4.2工业建筑楼面活荷载4.3屋面活荷载4.4屋面积灰荷载4.5施工和检修荷载及栏杆水平荷载4.6动力系数第5章吊车荷载5.1吊车竖向和水平荷载5.2多台吊车的组合5.3吊车荷载的动力系数5.4吊车荷载的组合值,频遇值及准永久值第6章雪荷载6.1雪荷载标准值及基本雪压6.2屋面积雪分布系数第7章风荷载7.1风荷载标准值及基本风压7.2风压高度变化系数7.3风荷载体型系数7.4顺风向风振和风振系数7.5阵风系数7.6横风向风振附录A常用材料和构件的自重附录B楼面等效均布活荷载的确定方法附录C工业建筑楼面活荷载附录D基本雪压和风压的确定方法附录D.1基本雪压附录D.2基本风压附录D.3雪压和风速的统计计算附录D.4全国各城市的雪压和风压值附录D.5全国基本雪压,风压分布及雪荷载准永久值系数分区图附录E结构基本自振周期的经验公式附录E.1高耸结构附录E.2高层建筑附录F结构振型系数的近似值附录F.1结构振型系数按实际工程由结构动力学计算得出.在此仅给出截面沿高度不变的两类结构第1至第4的振型系数和截面沿高度规律变化的高耸结构第1振型系数的近似值.在一般情况下,对顺风向响应可仅考虑第1型的影响,对横风向的共振响应,应验算第1至第4振型的频率,因此列出相应的前4个振型系数.附录G本规范用词说明建筑结构荷载规范GB50009-2001第1章总则第1.0.1条为了适应建筑结构设计的需要，以符合安全实用、经济合理的要求，特制订本规范。
第1.0.2条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的结构设计。
第1.0.3条本规范是根据《建筑结构设计统一标准》(GB50068-2001)规定的原则制订的。
第1.0.4条建筑结构设计中涉及的作用包括直接作用(荷载)和间接作用(如地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化或地震等引起的作用)。
yjk 风振系数 通规
yjk 风振系数通规
在建筑结构设计中，风振系数是一个重要的参数，用于考虑风对建筑物产生的动力效应。
YJK（盈建科）是一款常用的建筑结构计算软件，它提供了设置风振系数的功能。
风振系数的取值通常根据相关的国家标准或行业规范来确定。
在YJK软件中，用户可以勾选“采用通用规范”参数，这样软件会自动执行相关规范中的条款，从而更新风振系数的取值。
具体来说，根据《工程结构通用规范》中的要求，风振系数不得小于1.2。
因此，在YJK软件中设置风振系数时，应确保该值不小于1.2，以满足规范要求。
需要注意的是，风振系数的具体取值还受到其他因素的影响，如建筑物的自振周期、阻尼比等。
因此，在进行具体的结构计算时，应根据实际情况进行综合考虑，以确定合适的风振系数取值。
总之，在YJK软件中进行风振系数设置时，应遵循相关规范的要求，并根据实际情况进行综合考虑，以确保计算结果的准确性和可靠性。
《建筑结构荷载规范》-风荷载计算
60° +1.0 +0.7 -0.4 -0.2 -0.5
15° +1.0 +0.3 +0.4 +0.5 +0.4
60° 30° +1.0 +0.4 +0.3 +0.4 +0.2
60° +1.0 +0.8 -0.3
0
-0.5
15° +1.0 +0.5 +0.7 +0.8 +0.6
90° 30° +1.0 +0.6 +0.8 +0.9 +0.7
表8.2.1 风压高度变化系数 μz
离地面或海
地面粗糙度类别
平面高度
A
B
C
D
(m)
5
1.09
1.00
0.65
0.51
10
1.28
1.00
0.65
0.51
15
1.42
1.13
0.65
0.51
20
1.52
1.23
0.74
0.51
30
1.67
1.39
0.88
0.51
40
1.79
1.52
1.00
0.60
50
33
封闭式
带下沉天窗
18
的
双坡屋面
或拱形屋面
封闭式
带下沉天窗 19
的双跨双坡
或拱形屋面
封闭式
带天窗挡风 20
板
的双跨屋面
封闭式
带天窗挡风 21
板
的双跨屋面
封闭式 22
锯齿形屋面
建筑结构荷载规范(2)
随含水率而不同
随含水率而不同 随含水率而不同 随含水率而不同 随含水率而不同 加防腐剂时为
常用厚度为 常用厚度为 常用厚度为
名
锻铁 铁矿渣 赤铁矿 钢 紫铜 赤铜 黄铜 青铜 硫化铜矿 铝 铝合金 锌 亚锌矿 铅 方铅矿 金 白金 银 锡 镍 水银 钨 镁 锑 水晶 硼砂 硫矿 石棉矿 石棉 石棉 石垩 高岭土 石膏矿 石膏
类和 类地区应按当地的基本风压分别乘以
和 后代入
脉动影响系数 可按下列情况分别确定
结构迎风面宽度远小于其高度的情况 如高耸结构等
若外形 质量沿高度比较均匀 脉动系数可按表
确定
表
脉动影响系数
总高度
粗 糙 度 类 别
当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直
线变化 而质量沿高度按连续规律变化时 表
塔架
+1.3
项次 类 别
体型及体型系数
续表
角钢塔架整体计算时的体型系数
挡风系数 风向
方形 风向
单角钢 组合角钢
三角形 风向
塔架
管子及圆钢塔架整体计算时的体型系数
当
时 按角钢塔架的 值乘以 采
用
当
时 按角钢塔架的 值乘以 采
用 中间值按插值法计算
(a) f/l>1/4
(b) f/l>1/4
的高柔房屋 均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响
风振计算应按随机振动理论进行 结构的自振周期应按结构动力
学计算
注 近似的基本自振周期 可按附录 计算
对于一般悬臂型结构 例如构架 塔架 烟囱等高耸结
构 以及高度大于
高宽比大于 且可忽略扭转影响的高
层建筑 均可仅考虑第一振型的影响 结构的风荷载可按公式
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。
结构工程笔记之风荷载体型系数
《建筑结构荷载规范》（以下简称《荷规》）第8.1.1条讲到垂直于建筑物表面的风荷载标准值应该按照下列规定确定。
1、计算主要受力构件时， ，其中各个系数的含义如下：
：风荷载标准值（KN/㎡）
：高度Z处的风振系数
：风荷载体型系数
：风压高度变化系数
：基本风压（KN/㎡）
在这里我们主要讲解风荷载体型系数 ，其他三个参数因为比较容易理解，就不在赘述。
一开始列出的六种建筑平面中，有个矩形建筑背面的风荷载体型系数是一个公式，这就说明此种情况下背风面的系数还跟建筑物的高度H和长度L相关。再比如右图不规则六边形，边长关系如图所示。
当风向不再是垂直于建筑物表面，而是有一定夹角30°。此种情
况下该建筑风荷载体型系数怎样计算。同理在划分上下部
时，最大投影面是按照与风向接触面平行的那条线，即就是
以上就是我在复习建筑荷载有关风荷载遇到的问题，以及自己对风荷载体型系数的逐步理解和之后的心得，愿与大家分享。除了风荷载体型系数之外的 三个系数都很容易搞定。 是风振系数可以按照给出的公式算出，不过题目一般会直接给出该值， 是风压高度变化系数，它与地面的粗糙度类别及离地面高度有关，地面粗糙度分为A,B,C,D四种。可以直接在规范的表格查出。 是基本风压，在《荷规》附录E中可以直接查的。所以以我个人的观点就是在计算风荷载体型系数有点难度，愿我总结的能帮助各位莘莘学子。最后愿我们共同进步！
不过是否有人有这样的疑问，既然参考依据里面参数有正有负，但是为什么公式里不论迎风面还是背风面都是加号而没有减号，有点讲不通？提到这个问题很正常，因为本人在一开始也是搞不懂这究竟是怎样一回事.后来才有所醒悟，这里的符合只是代表风向对建筑屋面的效果，如“+”代表迎风面“－”代表背风面；如果你从力的方向性考虑的话，它们是同向的。因此在公式里才都是加号。不过还有另外一种情况就是当出现“－”时是要做减法的。我将在后面介绍。
风振系数资料
其他环境因素对风振系数的影响
• 例如，地形、地貌等环境因素对风振系数产生影响
• 环境因素的变化可能导致风振系数的变化
⌛️
03
风振系数的实验研究与数
值模拟
风振系数的实验研究方法及数据处理
实验研究方法
数据处理方法
• 采用风洞试验、现场试验等方法进行实验研究
• 对实验数据进行滤波、拟合等处理，提取结构动力特性
• 通过验证的数值模拟方法可用于风振系数的计算和结构
性能评估
实验研究与数值模拟的对比分析
实验研究与数值模拟的对比
• 对比实验研究和数值模拟得到的风振系数结果
• 分析实验研究和数值模拟结果的差异和原因
实验研究与数值模拟的综合应用
• 结合实验研究和数值模拟的优点，评估结构性能
• 为风振系数的取值和优化提供依据
• 桥梁结构受到风荷载、车辆荷载等多种荷载作用
• 桥梁结构的风振系数对结构性能具有重要影响
风振系数在桥梁工程中的应用
• 用于桥梁抗风设计，评估结构在风荷载作用下的安全性能
• 用于桥梁风荷载计算，评估结构在风荷载作用下的振动响应
• 用于桥梁疲劳寿命评估，评估结构在风荷载作用下的耐久性能
风振系数在高层建筑中的应用案例分析
风振系数的计算方法
• 基于结构动力特性和风荷载特性的计算方法
• 需要考虑结构模态、风荷载谱、结构阻尼等因素
• 计算结果可用于评估结构在风荷载作用下的振动响应和疲劳寿命
风振系数在结构风工程中的作用
结构风工程的核心内容
• 研究结构在风荷载作用下的动力响应和疲劳损伤
• 风振系数是评估结构风工程性能的重要指标
结构参数对风振系数的其他影响
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建筑结构荷载规范·风荷载·顺风向风振和风振系数
编制日期：2002-3-1 点击：344 人次如果公式不能正确显示，您需要安装IE6和MathPlayer
7.4.1对于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于30m 且高宽比大于1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。
风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。
注:近似的基本自振周期T1 可按附录E 计算。
7.4.2对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构，以及高度大于30m，高宽比大于1.5 且可忽略扭转影响的高层建筑，均可仅考虑第一振型的影响，结构的风荷载可按公式(7.1.1-1)通过风振系数来计算，结构在z 高度处的风振系数βz可按下式计算:
`β_z=1+(ξv varphi_z)/μ_z`(7.4.2)
式中`ξ`—脉动增大系数；
`v`—脉动影响系数；
`v varphi_z`—振型系数；
`μ_z`—风压高度变化系数。
7.4.3脉动增大系数，可按表7.4.3 确定。
注：计算`ω_0T_1^2`时，对地面粗糙度B 类地区可直接代入基本风压，而对A 类、C 类和D 类地区应按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62 和0.32 后代入。
7.4.4脉动影响系数，可按下列情况分别确定。
1结构迎风面宽度远小于其高度的情况(如高耸结构等):
1) 若外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表7.4.4-1 确定。
2) 当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，表7.4.4-1 中的脉动影响系数应再乘以修正系数`θ_B`和`θ_voθ_B`应为构筑物迎风面在z 高度处的宽度Bz 与底部宽度`B_o` 的比值；`θ_ν`可按表7.4.4-2 确定。
注：`B_H、B_o` 分别为构筑物迎风面在顶部和底部的宽度。
2结构迎风面宽度较大时，应考虑宽度方向风压空间相关性的情况(如高层建筑等):若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可根据总高度H 及其与迎风面宽度B 的比值，按表7.4.4-3 确定。
7.4.5振型系数应根据结构动力计算确定。
对外形、质量、刚度沿高度按连续规律变化的悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑，振型系数也可根据相对高度z/H 按附录F 确定。
7.5.1计算围护结构风荷载时的阵风系数应按表7.5.1 确定。
资料来源：《建筑结构荷载规范》GB 50009—2001
7.6.1对圆形截面的结构，应根据雷诺数Re 的不同情况按下述规定进行横风向风振(旋涡脱落)的校核:
1当Re<3×105时(亚临界的微风共振)，应按下式控制结构顶部风速υH不超过临界风速υcr，υcr和υH可按下列公式确定:
`v_(cr)=D/(T_1S_t)`(7.6.1-1)
`v_H=sqrt((2000γWμHω_0)/ρ)`(7.6.1-2)
式中`T_1`—结构基本自振周期；
`S_t`—斯脱罗哈数，对圆截面结构取0.2；
`γ_W`—风荷载分项系数，取1.4；
`μ_H`—结构顶部风压高度变化系数；
`ω_0`—基本风压(`kN//m^2`)；
`ρ`—空气密度(`kg//m^3`)。
当结构顶部风速超过`υ_(cr)`时，可在构造上采取防振措施，或控制结构的临界风速`υ_(cr)` 不小于15m/s。
2Re≥3.5×106且结构顶部风速大于`υ_(cr)`时(跨临界的强风共振)，应按第7.6.2条考虑横风向风荷载引起的荷载效应。
3雷诺数Re 可按下列公式确定:
`R_e=69000vD`(7.6.1-3)
式中υ—计算高度处的风速(m/s)；
D—结构截面的直径(m)。
4当结构沿高度截面缩小时(倾斜度不大于0.02)，可近似取
2/3 结构高度处的风速和直径。
7.6.2跨临界强风共振引起在z 高处振型j 的等效风荷载可由下列公式确定:
`ω_(czj)=│λ_j│v_(cr)^2varphi_(zj)//12800ζ_j(kN//m^2)`(7.6.2-1)
式中`λ_j`—计算系数，按表7.6.2 确定；
`varphi_(zj)` —在z 高处结构的j 振型系数，由计算确定或参考附录F；
`ζ_j`—第j 振型的阻尼比；对第1 振型，钢结构取0.01，房屋钢结构取0.02，混凝土结构取0.05；对高振型的阻尼比，若无实测资料，可近似按第1 振型的值取用。
表7.6.2 中的`H_1` 为临界风速起始点高度，可按下式确定:
`H_1=H×(v_(cr)/v_H)^(1/a)`(7.6.2-2)
式中`α`—地面粗糙度指数，对A、B、C 和D 四类分别取0.12、0.16、0.22 和0.30；
`υ_H`—结构顶部风速(m/s)。
注: 校核横风向风振时所考虑的高振型序号不大于4，对一般悬臂型结构，可只取第1 或第2 个振型。
7.6.3校核横风向风振时，风的荷载总效应可将横风向风荷载效应`S_c` 与顺风向风荷载效应`S_A` 按下式组合后确定:
`S=sqrt(S_c^2+S_A^2)`(7.6.3)
7.6.4对非圆形截面的结构，横风向风振的等效风荷载宜通过空气弹性模型的风洞试验确定；也可参考有关资料确定。
. .。