风振系数及其计算取值
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。
国家体育场风振系数的计算方法(精)
国家体育场风振系数的计算方法杨庆山１田玉基１范重２刘先明２１．北京交通大学土木建筑工程学院北京１０００４４２．中国建筑设计研究院北京１０００４４攮要・根据国家体育场的风洞试验时程数据，在时域内定义并计算了国家体育场屋盖结构的结点、加载板块的风振系数。
风振系数是结构在总的风荷载作用下位移反应极值与平均风位移反应的比值。
由于在平均风作用下屋盖部分区域的位移反应过小，这些区域的风振系数出现奇异。
根据结构在风荷载作用下的动力、静力反应特点，提出了奇异区域风振系数的调整方法。
本文的风振系数计算结果为国家体育场风荷载作用下的计算分析提供了依据，为类似大跨空间结构及其他特殊体形结构风振系数的确定方法提供了先例。
关ｔ词一国家体育场，风荷载时程，加载板块，动力计算，风振系数一、前言国家体育场位于北京市中轴线东侧，成府路南侧，奥林匹克公园中心区内。
国家体育场是２００８年第２９届奥运会的主体育场，承担奥运会开、闭幕式与田径比赛，总建筑面积约为２５万平方米。
建筑的设计使用年限为１００年，其“鸟巢”结构将成为北京市的重要标志性建筑。
该建筑地面以上平面呈椭圆型，长轴为３３２．３ｍ，短轴为２９６．４ｍ。
屋盖的主结构由４８榀桁架与中间环梁构成，支承在周边２４根组合柱之上。
屋盖的顶面呈鞍形，最高点高度为６８．５ｍ，最低点高度为４２．８ｍ。
主桁架围绕屋盖中部的环梁放射形布置，与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。
由于国家体育场建筑体型复杂、与周边建筑物关系密切，在我国目前的《建筑结构荷载规范》（ＧＢ５０００９－２００１）中没有给出相应的风荷载体型系数和风振系数，故需要通过风洞试验确定建筑表面的实际风压分布情况和风振系数，为确定主体钢结构与膜结构的风荷载提供设计依据。
根据风洞实验数据，北京交通大学土木建筑工程学院杨庆山教授领导的研究组进行了国家体育场在风荷载作用下的响应分析，主要完成了国家体育场风振系数卢，的计算分析工作。
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。
风荷载取值
3.1.3 风荷载之宇文皓月创作建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和高度等多种因素有关，具体计算依照《荷载规范》第7章执行。
1、风荷载尺度值计算垂直于建筑物主体结构概况上的风荷载尺度值W K，依照公式（3.1-2）计算：βz——高度Z处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，依照《荷载规范》7.4要求取值。
多层建筑，建筑物高度＜30m，风振系数近似取１。
（1）风荷载体型系数µS风荷载体型系数，不单与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般依照《荷载规表3.1.10 建筑物体型系数取值表范》7.3要求取值，表3.1.10中列出了经常使用体型建筑物的体型系数。
注1：当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算的建筑物，风荷载体型系数可依照《高层规程》中附录A采取、或由风洞试验确定。
注4：当多栋或群集的建筑物相互间距离较近时，宜考虑风力相互干扰的群体作用效应。
一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，需要时宜通过风洞试验确定。
注3：檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载作用时，体型系数不宜小于2.0。
注4：验算概况围护结构及其连接的强度时，应依照《荷载规范》7.3.3规定，采取局部风压力体型系数。
（2）风压高度变更系数µz设置风压高度变更系数，主要是考虑建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用。
对于位于平坦或稍有起伏地形上的建筑物，其风压高度变更系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7.2要求选用，表3.1.11中列出了经常使用风压高度变更系数的取值要求。
表3.1.11 风压高度变更系数关于地面粗糙程度的分类：A类：近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类：有密集建筑群的城市市区；D类：有密集建筑群和且房屋较高的城市市区。
高层建筑风振加速度计算、计算案例、风振控制系统性能参数的确定
(A.1.3)
式中：
——迎风面体型系数；
——背风面体型系数；
【条文说明】根据广东省《建筑结构荷载规范》（DBJ 15-101-2014），对于高度超过45m的矩形截面高层建筑，迎风面及背风面体型系数可按下表取值：
D/B
≤1
1.2
2
≥4
迎风面体型系数
+0.8
背风面体型系数
-0.6
-0.5
-0.4
空气密度 也可根据所在地的海拔高度按下式近似估算：
式中： ——海拔高度（m）；
当取 时，式（A.1.1-2）可以转换为：
将上式代入式（A.1.1-1）可得：
A.1.2
(A.1.2)
式中：
——顺风向一阶频率（Hz），可按照《建筑结构荷载规范》（DBJ 15-101-2014）附录F.2近似确定；
【条文说明】峰值因子为与结构自振频率相关的量，根据本公式计算高层结构周期1～7s时对应的加速度峰值因子数值介于3.18～3.74之间，大于国标标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）和广东省《建筑结构荷载规范》（DBJ 15-101-2014）峰值因子2.5。
——湍流尺度 在参考高度H处的值（m）；
——建筑顶部H处风速（m/s），按本规程式（A.1.1-2）计算；
——迎风面宽度（m）；
——建筑顶部高度（m）。
A.1.7
(A.1.7)
式中：
——楼层总数；
——第 层质量（kg）；
——第 层顺风向一阶振型系数。
【条文说明】当无法获得实际振型系数 、 、 时，可取 进行计算，其中 为 层高度。
附录A
1 顺风向风振加速度计算
A.1.1
(A.1.1-1)
风荷载取值
3、1、3 风荷载建筑物受到得风荷载作用大小,与建筑物所处得地理位置、建筑物得形状与高度等多种因素有关,具体计算按照《荷载规范》第7章执行。
1、风荷载标准值计算垂直于建筑物主体结构表面上得风荷载标准值W K ,按照公式(3、1-2)计算:βz ——高度Z 处得风振系数,主要就是考虑风作用得不规则性,按照《荷载规范》7、4要求取值。
多层建筑,建筑物高度＜30m,风振系数近似取１。
(1)风荷载体型系数µS风荷载体型系数,不但与建筑物得平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成得角度有关,而且还与建筑物得立面处理、周围建筑物得密集程度与高低等因素有关,一般按照《荷载规表3、1、10 建筑物体型系数取值表注1:当计算重要且复杂得建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算得建筑物,风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A 采用、或由风洞试验确定。
注4:当多栋或群集得建筑物相互间距离较近时,宜考虑风力相互干扰得群体作用效应。
一般可将单体建筑得体型系数乘以相互干扰增大系数,该系数可参考类似条件得试验资料确定,必要时宜通过风洞试验确定。
注3:檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件,计算局部上浮风荷载作用时,体型系数不宜小于2、0。
注4:验算表面围护结构及其连接得强度时,应按照《荷载规范》7、3、3规定,采用局部W W z s z k μμβ=)21.3(-风压力体型系数。
(2)风压高度变化系数µz设置风压高度变化系数,主要就是考虑建筑物随着高度得增加风荷载得增大作用。
对于位于平坦或稍有起伏地形上得建筑物,其风压高度变化系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7、2要求选用,表3、1、11中列出了常用风压高度变化系数得取值要求。
表3、1、11 风压高度变化系数A类:近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;B类:田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏得乡镇与城市郊区;C类:有密集建筑群得城市市区;D类:有密集建筑群与且房屋较高得城市市区。
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。
第6-讲风荷载(二)-2
10
90
1.4679
1.121
1.3
0.7
134.7678
横风向风振-涡激共振的产生
一、横风向风振的产生原因
横风向风振是由于不稳定的空气动力作用造成 横风向风振与结构的截面形状和雷诺数有关
二、雷诺数的定义
空气流动过程中惯性力与粘性力之比，雷诺数相同流体的动
力特性相似
Re v2 D2 vD vD v D2 D
H1
H
(
vcr
1
)
vH
100( 32.59)1/0.16 42.87
18.02m
H2
H
(1.3vcr
1
)
v0
10(1.332.59)1/0.16 29.67
92.67m
一般情况下取H2=H，即该烟囱共振区范围为18.02~100m。
横风向风振-横风向风振验算
（4）强风共振等效风荷载 跨临界强风共振引起在Z高度处第1阵型的等效风荷载可由下列公式确定：
跨临界强风共振引起在z高度处阵型j的等效风荷载可由下列公式计算。
v
2 /12800
czj
j cr zj
j
λj-计算系数，按附表采用，φzj-在Z高度处结构的j阵型系数由附表确定。 ξj-第j阵型的阻尼比,对于第一阵型,钢结构去0.01,混凝土结构取0.05; 对高阵型的阻尼比,若无实测资料,可近似按第1阵型的值取用.
0.2065 0.3101 0.3879 0.4628 0.5381 0.6144 0.6918 0.7729 0.8570 1.0000
1.1463 1.2198 1.2749 1.3057 1.327 1.3510 1.3718 1.3947 1.4185 1.4679
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;。
风荷载取值电子版本
风荷载取值3.1.3 风荷载建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和高度等多种因素有关，具体计算按照《荷载规范》第7章执行。
1、风荷载标准值计算垂直于建筑物主体结构表面上的风荷载标准值W K ，按照公式（3.1-2）计算：βz ——高度Z 处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，按照《荷载规范》7.4要求取值。
多层建筑，建筑物高度＜30m ，风振系数近似取１。
（1）风荷载体型系数µS风荷载体型系数，不但与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般按照《荷载规表3.1.10 建筑物体型系数取值表W W z s z k μμβ=)21.3(-范》7.3要求取值，表3.1.10中列出了常用体型建筑物的体型系数。
注1：当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算的建筑物，风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A采用、或由风洞试验确定。
注4：当多栋或群集的建筑物相互间距离较近时，宜考虑风力相互干扰的群体作用效应。
一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。
注3：檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载作用时，体型系数不宜小于2.0。
注4：验算表面围护结构及其连接的强度时，应按照《荷载规范》7.3.3规定，采用局部风压力体型系数。
（2）风压高度变化系数µz设置风压高度变化系数，主要是考虑建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用。
对于位于平坦或稍有起伏地形上的建筑物，其风压高度变化系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7.2要求选用，表3.1.11中列出了常用风压高度变化系数的取值要求。
表3.1.11 风压高度变化系数关于地面粗糙程度的分类：A 类：近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类：有密集建筑群的城市市区；D 类：有密集建筑群和且房屋较高的城市市区。
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。
风荷载取值
建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和高度等多种因素有关，具体计算按照《荷载规范》第7章执行。
1、风荷载标准值计算垂直于建筑物主体结构表面上的风荷载标准值W K，按照公式（3.1-2）计算：βz——高度Z处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，按照《荷载规范》7.4要求取值。
多层建筑，建筑物高度＜30m，风振系数近似取１。
（1）风荷载体型系数μS风荷载体型系数，不但与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般按照《荷载规注1：当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算的建筑物，风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A采用、或由风洞试验确定。
注4：当多栋或群集的建筑物相互间距离较近时，宜考虑风力相互干扰的群体作用效应。
一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。
注3：檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载作用时，体型系数不宜小于2.0。
注4：验算表面围护结构及其连接的强度时，应按照（2）风压高度变化系数μz设置风压高度变化系数，主要是考虑建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用。
风压高度变化系数关于地面粗糙程度的分类：A类：近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类：有密集建筑群的城市市区；D类：有密集建筑群和且房屋较高的城市市区。
（3）基本风压值W0基本风压值W0，单位kN/m2，以当地比较空旷平坦场地上离地10m高、统计所得50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定的风压值，各地的基本风压可按照《荷载规范》附录D中的全国基本风压分布图查用，主要城镇基本风压取值参考表。
2、基本风压的取值年限《荷载规范》在附录D中分别给出了n=10年、n=50年、n=100年一遇的基本风压标准值，工程设计中根据建筑物的使用性质与功能要求，一般按照下列方法选用风压标准值的取值年限：①临时性建筑物：取n=10年一遇的基本风压标准值；②一般的工业与民用建筑物：取n=50年一遇的基本风压标准值；③特别重要的建筑物、或对风压作用比较敏感的建筑物（建筑物高度大于60m）：取主要城镇基本风压（kN/m2）取值参考表n=100年一遇的基本风压标准值；在没有100年一遇基本风压标准值的地区，可近似将50年一遇的基本风压值标准值乘以1.1（经验系数）以后采用。
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
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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
风振系数计算x范文
风振系数计算x范文风振系数是指风对建筑物或结构物产生的剧烈振动的影响程度，其计算通常涉及建筑结构力学和风力学的知识。
本文将详细介绍风振系数的计算方法和相关的背景知识。
1.引言风是一种具有较大动能的气体流动，具有较高的速度和压强变化，对建筑物或结构物产生的压力和力矩会引起振动。
为了评估结构物在风环境中的稳定性和安全性，需要对风振效应进行计算和分析。
风振系数是评估风振效应的重要参数之一2.风力与结构物相互作用风力与结构物的相互作用是风振效应的本质。
结构物受到风力作用后会发生共振现象，产生许多频率和振型的振动模态。
其中，结构物的基频振动模态是最主要的，也是最容易引起共振的。
结构物的振动模态可通过有限元分析等方法获取。
在计算风振系数时，通常选取结构物的基频振动模态，并评估其振动量。
3.风振系数的计算方法3.1完全含阻尼情况下的风振系数完全含阻尼情况下的风振系数是指在结构物阻尼消耗风能的情况下计算的。
其计算方法如下：Cf=F/(0.5*ρ*V^2*A)其中，Cf为风振系数，F为结构物所受到的风力，ρ为空气密度，V 为风速，A为结构物所受到的风力作用面积。
3.2无阻尼情况下的风振系数无阻尼情况下的风振系数是指在结构物不考虑阻尼的情况下计算的。
其计算方法如下：Cf=F/(0.5*ρ*V^2*A*Wn^2)其中，Wn为结构物的基频振动频率。
值得注意的是，结构物的实际阻尼通常是不完全的，因此无阻尼情况下的风振系数只是理论计算时的一种参考。
4.风振系数的影响因素风振系数的大小受到多种因素的影响-结构物的形状和尺寸：不同形状和尺寸的结构物受到风力作用的方式和程度不同，因此其风振系数也会有所差异。
-风速：风速的大小直接影响结构物所受到的风力大小，从而影响风振系数的计算结果。
-结构物的阻尼：结构物的阻尼会消耗部分风能，影响风振系数的计算结果。
-结构物的刚度：结构物的刚度越大，其振动模态频率越高，从而影响风振系数的计算结果。
风荷载取值
3.1.3 风荷载建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和高度等多种因素有关，具体计算按照《荷载规范》第7章执行。
1、风荷载标准值计算垂直于建筑物主体结构表面上的风荷载标准值W K ，按照公式（3.1-2）计算：βz ——高度Z 处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，按照《荷载规范》7.4要求取值。
多层建筑，建筑物高度＜30m ，风振系数近似取１。
（1）风荷载体型系数µS风荷载体型系数，不但与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般按照《荷载规表3.1.10 建筑物体型系数取值表范》7.3要求取值，表3.1.10中列出了常用体型建筑物的体型系数。
注1：当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算的建筑物，风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A 采用、或由风洞试验确定。
注4：当多栋或群集的建筑物相互间距离较近时，宜考虑风力相互干扰的群体作用效应。
一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验W W z s z k μμβ=)21.3(-资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。
注3：檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载作用时，体型系数不宜小于2.0。
注4：验算表面围护结构及其连接的强度时，应按照《荷载规范》7.3.3规定，采用局部风压力体型系数。
（2）风压高度变化系数µz设置风压高度变化系数，主要是考虑建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用。
对于位于平坦或稍有起伏地形上的建筑物，其风压高度变化系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7.2要求选用，表3.1.11中列出了常用风压高度变化系数的取值要求。
表3.1.11 风压高度变化系数地面粗糙度类别离地面或海平面高度（m ）A B C D 5101520 1.171.381.521.63 1.001.001.141.250.740.740.740.840.620.620.620.62304050601.801.922.032.121.421.561.671.771.001.131.251.350.620.730.840.93附注：对位于山区的建筑物，按照本表确定的风压高度变化系数必须考虑地形条件的修正，详《荷载规范》7.2.2。
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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1.5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1.5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）=1.0。
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。