建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載技術(shù)

建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載技術(shù)

一、風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)二、計(jì)算機(jī)分析技術(shù)三、計(jì)算風(fēng)工程技術(shù)一、風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)1.2大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載1.3雙塔樓高層建筑的風(fēng)荷載

1.1風(fēng)洞試驗(yàn)方法1.1風(fēng)洞試驗(yàn)方法

目前用于結(jié)構(gòu)風(fēng)工程的風(fēng)洞一般可分為兩類。一類是試驗(yàn)段長(zhǎng)度達(dá)20m~30m的邊界層風(fēng)洞，亦稱為長(zhǎng)風(fēng)洞；另一類是航空風(fēng)洞，這種風(fēng)洞試驗(yàn)段較短，不足以形成大氣邊界層，因而需要在試驗(yàn)段入口處加設(shè)被動(dòng)裝置，如格柵、障礙物、擋板和尖塔等。1.1.1風(fēng)洞簡(jiǎn)介圖1.1香港科技大學(xué)的風(fēng)洞平面圖圖1.2風(fēng)洞中的被動(dòng)裝置1.1.2風(fēng)洞模擬

A）風(fēng)速剖面模擬離地面不同高度處的風(fēng)速用指數(shù)規(guī)律描述：

在大氣邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中，要求風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)速剖面按一定的幾何縮尺比等同于實(shí)際的風(fēng)速剖面。

（1.1）圖1.3風(fēng)洞模擬的B類大氣邊界層風(fēng)速剖面

B）湍流度模擬

大氣邊界的空氣流動(dòng)，有著無數(shù)強(qiáng)度不同的渦流，湍流度就是表征這種渦流強(qiáng)度特性的參數(shù)。國(guó)際風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)ISO指出，在離地面高度30m處的大氣湍流強(qiáng)度近似與地面粗糙度指數(shù)α相等。湍流度隨地面高度的變化采用以下理論公式描述：

（1.2）圖1.4風(fēng)洞模擬的B類大氣邊界層湍流度剖面

C）試驗(yàn)結(jié)果1)風(fēng)壓系數(shù)風(fēng)洞試驗(yàn)就是在利用在風(fēng)洞與結(jié)構(gòu)實(shí)物的無量綱數(shù)如風(fēng)壓系數(shù)相似來確定實(shí)物的風(fēng)壓值。模型試驗(yàn)中各測(cè)點(diǎn)風(fēng)壓系數(shù)的計(jì)算方法系按目前國(guó)內(nèi)外風(fēng)工程慣用的方法。

風(fēng)壓系數(shù)計(jì)算公式：

式中：是建筑物表面某測(cè)點(diǎn)i的風(fēng)壓系數(shù)； 是測(cè)點(diǎn)i的風(fēng)壓值； 參考點(diǎn)靜壓力值； 是參考點(diǎn)的風(fēng)速。（1.3）2）體型系數(shù)與風(fēng)壓系數(shù)的轉(zhuǎn)換

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GBJ5009-2001）的規(guī)定，在不考慮陣風(fēng)脈動(dòng)和風(fēng)振效應(yīng)時(shí)，作用在建筑物表面某一點(diǎn)“i”的風(fēng)壓計(jì)算公式為：

式中為標(biāo)準(zhǔn)地貌的基本風(fēng)壓；為i點(diǎn)的風(fēng)載體型系數(shù)；為i點(diǎn)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)。（1.4）而由風(fēng)洞試驗(yàn)得出的風(fēng)壓計(jì)算公式為：

參考點(diǎn)處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，因此有，代入有：

對(duì)比式（1.4）與式（1.6）便可得體型系數(shù)與風(fēng)壓系數(shù)的轉(zhuǎn)換公式：（1.5）（1.6）（1.7）3)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果通過風(fēng)洞試驗(yàn)，可得以下有關(guān)風(fēng)荷載參數(shù)：1.各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓系數(shù)、風(fēng)壓以及體型系數(shù)；2.局部體型系數(shù)和整體體型系數(shù)；3.結(jié)構(gòu)最不利受風(fēng)的位置；4.受風(fēng)最不利的風(fēng)向角；5.各測(cè)點(diǎn)的脈動(dòng)風(fēng)壓；

1.2大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和建筑技術(shù)的進(jìn)步，大跨屋蓋結(jié)構(gòu)越來越廣泛地被應(yīng)用于航站樓、大劇院以及足球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等大型公共建筑中。這些建筑通常采用自重小、柔度大的全鋼結(jié)構(gòu)作為屋蓋的支撐體系，致使風(fēng)荷載成為其主要的控制荷載，大跨結(jié)構(gòu)的屋面遭強(qiáng)風(fēng)破壞的例子時(shí)有報(bào)道。1.2.1平屋面的風(fēng)壓

平屋面作為屋蓋結(jié)構(gòu)最基本的形式，其風(fēng)壓分布可以作為一般大跨結(jié)構(gòu)的參考。當(dāng)風(fēng)遇到平屋面尖銳的屋面棱角時(shí)，會(huì)形成流動(dòng)分離，然后在分離層形成離散的旋渦，脫落于屋面下方的尾流中。當(dāng)風(fēng)向同分離線垂直時(shí)，會(huì)沿著分離線形成一個(gè)柱狀渦；當(dāng)風(fēng)向與分離線傾斜時(shí)，會(huì)形成兩個(gè)錐形渦。

圖1.5柱狀渦示意圖圖1.6錐形渦示意圖圖1.7平屋面在柱狀渦作用下的風(fēng)壓系數(shù)分布圖1.8燙平屋面推在錐狀渦麗作用下的果風(fēng)壓系數(shù)字分布平屋面妹的風(fēng)壓千分布特喂點(diǎn)為：1.在圖迎風(fēng)邊皺緣由于慨受柱狀奴渦或錐并形渦作肺用而產(chǎn)掛生極大的負(fù)風(fēng)檢壓；2.在其故他區(qū)域由煎于尾流作窮用風(fēng)壓較眨小。因此在平禍屋面的設(shè)趣計(jì)中，尤黨其要注意折由柱狀渦獨(dú)和錐形渦蠟產(chǎn)生的極早大負(fù)壓區(qū)渾，一般屋察面板及其正同主體連在接件的破嘉壞均發(fā)生僵于此。1.2.兆2復(fù)雜壇屋面的風(fēng)帆壓某航站樓赴，縱向長(zhǎng)談約190揭m，進(jìn)深汁約120私m，高約廁32m。套航站樓為馬左右對(duì)稱薦結(jié)構(gòu)，陸贏側(cè)面為雙窮層式立交逝橋通道，安空側(cè)有兩皮個(gè)橢圓形瓜的登機(jī)指教廊。航站免樓屋面連同綿起伏，符變化不一。對(duì)于大跨企結(jié)構(gòu)，復(fù)秋雜的屋面薯形狀對(duì)屋獎(jiǎng)面的風(fēng)壓擺分布的影響響很大，面現(xiàn)以某航數(shù)站樓為例濫。圖1.9版某航站樓奔模型圖1.脆10市航站樓謹(jǐn)屋面高線度示意混圖（m捉）注：圖中例上三角表親高度極大估值，下三誕角表極小孩值0°圖1.1像1航站偵樓上表面鳳在0o風(fēng)向的朋風(fēng)壓系數(shù)也分布圖1.港12閑航站樓告上表面償在45o風(fēng)向的拜風(fēng)壓系數(shù)照分布45°可以發(fā)宏現(xiàn)以下廟分布特磨點(diǎn)：在0o風(fēng)向，蒙較大負(fù)壓遮等壓線的仿形狀與屋態(tài)面輪廓線籠的形狀相否似，尤其蒸在輪廓線宣的兩個(gè)缺辱口處風(fēng)壓嬸等壓線的芒形狀基本權(quán)上等同于裂缺口形狀氧。在45o風(fēng)向，兩個(gè)超錐形渦講基本上粥形成。在尾流區(qū)殘，凸出的籮屋面（風(fēng)滑為過）呈帝現(xiàn)局部負(fù)風(fēng)壓黑的最大值，凹案進(jìn)的屋面呈現(xiàn)局部負(fù)風(fēng)壓余的最小值。風(fēng)洞試驗(yàn)律可以準(zhǔn)確綿反應(yīng)復(fù)雜己屋面的風(fēng)栗荷載分布渣，因此對(duì)剖于重要的扒建筑物宜棗采用風(fēng)洞豬試驗(yàn)確定吵風(fēng)荷載。1.2蝕.3眾四周敞剖開的體艱育場(chǎng)屋鍋面體育場(chǎng)挑姨篷為敞開劍結(jié)構(gòu)，上兔下表面均萌受風(fēng)作用拍，因此采胖用風(fēng)壓合牙力來表示丈挑篷結(jié)構(gòu)谷所受的總釋風(fēng)載：Cpu(t)杰，Cpd(t)戒分別對(duì)悠應(yīng)測(cè)點(diǎn)潑上、下獅表面的抽風(fēng)壓系腹數(shù)時(shí)程斥。（1.雞8）合成風(fēng)扛壓系數(shù)翅時(shí)程的及統(tǒng)計(jì)值以計(jì)算：風(fēng)對(duì)挑伙篷的整貓?bào)w作用源主要是浴向上的鴉升力作搜用，引入總體升籃力系數(shù)CF概念：A為挑篷嶺的整體夾面積，α為測(cè)點(diǎn)偏表面的越法線方遞向。（1.簽9）（1.船10）（1.昆11）某體育場(chǎng)瞞實(shí)例：某體育篇場(chǎng)東西瓦看臺(tái)等窩高，兩規(guī)側(cè)罩棚網(wǎng)對(duì)稱布?jí)胖?，看買臺(tái)和罩墊棚均采冰用由東屆西中軸居線向南勞北兩側(cè)殿跌落的個(gè)方式?？瘱|西向治長(zhǎng)約200m，南北向尚長(zhǎng)約220m，建筑冶面積1791付0m2，可容拼納觀眾2000否0人。挑篷采海用輕鋼醉結(jié)構(gòu)，揮支撐于封鋼筋混遲凝土立來柱上挑揉篷各處駕沿軸線況方向均卵有10o朝外的殿排水坡度普，挑篷的懂最高處為表26.8花m。在距耗體育場(chǎng)邊曾緣約50英m處，有泊一座小山魔包，其最艷高處約為次50m。圖1.13慌溫嶺市體育場(chǎng)漸風(fēng)洞試必驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.14西看臺(tái)剖均面簡(jiǎn)圖圖1.1棕5體育仁場(chǎng)風(fēng)向角晚及干擾體補(bǔ)示意圖A）單羨體建筑的弦風(fēng)壓和升童力（以R震挑篷為例賓）90°上表面下表面合力圖1.抖169汪0o下R盤挑篷風(fēng)直壓系數(shù)噴分布90o類風(fēng)向角乳下挑篷平：1.上表固面呈現(xiàn)很資大的負(fù)壓剛，并由迎艦風(fēng)方向向插背風(fēng)方向珠遞減，是加由于沿挑蛙篷的迎風(fēng)洲跡線產(chǎn)生跪氣流分離鑼所致。2.下圾表面可低以觀察律到明顯墾的兜風(fēng)幣效應(yīng)，標(biāo)主要是住看臺(tái)與表挑篷形咱成相對(duì)怕較封閉桂的空間恒，使氣昌流受阻受，形成潮正壓。3.風(fēng)壓描合力的大烏小與上表足面接近，俊僅比上表戲面略大，結(jié)而分布模奶式也幾乎清相同。圖1.息17西各風(fēng)向援角下R挑篷的升翠力系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)歲：1.上表泥面的升力侮系數(shù)全為邪負(fù)值，風(fēng)縣向角在0雪o和18制0o時(shí)升迎力達(dá)到最雄小值。2.下尊表面的騾升力系厚數(shù)有正腳有負(fù)。貼風(fēng)向在遣0o與形180逝o之間蕩為正，湖在18以0o與婆360粱o之間固為負(fù)。3.風(fēng)末壓合力沸，整體漿表現(xiàn)為于向上的豆升力作灰用。在祖0o與狠180邪o之間字，“上隔吸下頂消”，膏為大的論升力系娘數(shù)。在算180紋o和3痰60o茫之間，跌上下表盒面風(fēng)壓餅抵消，考升力系樹數(shù)較小廁。4.所遵有的風(fēng)脅向角下捧，上表具面的升系力系數(shù)據(jù)比下表呼面大出斃許多，已風(fēng)壓合襯力主要抽是由上騰表面的佳風(fēng)壓控關(guān)制。遠(yuǎn).B）考鐘慮山體的擾干擾作用圖1.18有、無止干擾下R挑篷上下曬表面的升主力系數(shù)圖1.19有、無干稿擾下R挑篷風(fēng)吊壓合力寨的升力北系數(shù)定義風(fēng)廚向角：0o－1杏05o就之間，軍干擾體哥位于R廚挑篷的必下方，羽稱為下剝游位置見；120o默－195殺o之間，良干擾體位模于R挑篷數(shù)的右側(cè)，每風(fēng)從兩者謀中間穿過權(quán)，稱為平炒行位置；210o中－360捆o之間，鬧干擾體位侮于R挑篷丘的上方，壇稱為上游要位置。圖1.雪20嘆R挑篷上干工擾因子的宅分布注：干膨擾因子IF為封有無干隆擾體時(shí)畢升力系千數(shù)之比表1.嘉1R壓挑篷的攪升力系辭數(shù)隨干乒擾體位賠置的變橋化結(jié)論：對(duì)于臨澇近的挑剩篷，干棄擾體在震上游時(shí)嬌減少風(fēng)呈對(duì)挑篷括的升力由作用；埋在平行匙位置增圈加對(duì)挑外篷的升販力作用燥，在下侮游時(shí)減呆少對(duì)挑鄙篷的升桌力作用理。干擾體童的形狀嘉與位置援很大影坊響了待扮測(cè)建筑之物上的龜平均風(fēng)費(fèi)壓與脈禾動(dòng)風(fēng)壓帶，因此雀對(duì)于簡(jiǎn)渣單干擾闊情況可學(xué)參考過說去的結(jié)撐論和經(jīng)盡驗(yàn)予以蛾處理，胳但是對(duì)鞭于復(fù)雜制情況最鏟好采用蘇風(fēng)洞試思驗(yàn)方法壇來確定襪。1.2奮.4噴已完成搞的大跨霉結(jié)構(gòu)的初風(fēng)洞試趕驗(yàn)（1）體趕育場(chǎng)館：史臺(tái)州體育熔中心體育礦場(chǎng)和游泳崗館、湖州體育攀館、嘉興陰體育場(chǎng)、蕩溫嶺體育訓(xùn)場(chǎng)等（2）機(jī)游場(chǎng)航站樓拳：寧波機(jī)始場(chǎng)、青島主流亭機(jī)場(chǎng)踩航站樓、井性岡山機(jī)場(chǎng)扶、重慶江銳北機(jī)場(chǎng)等（3）展誦覽中心：劉安徽國(guó)際貓會(huì)議中心溪和上海明情珠會(huì)議展樹覽中心匹等（4）恒文化活讓動(dòng)中心丈：杭州刺大劇院羅、紹興受藝術(shù)中丹心、西湖文疤化廣場(chǎng)招等（5）悼交通運(yùn)棋輸中心甘：杭州訂客運(yùn)中方心站等圖1.視21谷臺(tái)罰州體育之中心主浮體育場(chǎng)籠建筑模鎮(zhèn)型圖1.2膜2勇臺(tái)州體育徒中心主體勒育場(chǎng)風(fēng)洞墳試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.臭23驚臺(tái)卷州體育摘中心游向泳館風(fēng)逼洞試驗(yàn)鑰模型圖1.及24揚(yáng)湖州蠟體育館津風(fēng)洞試噸驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.2棗5絨嘉興體育外場(chǎng)風(fēng)洞試合驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.盯26嗚溫吳嶺體育獻(xiàn)場(chǎng)風(fēng)洞佳試驗(yàn)?zāi)Ｔ┬蛨D1.2覆7青烈島流亭機(jī)砍場(chǎng)航站樓施風(fēng)洞試驗(yàn)種模型圖1.2弱8重拼慶江北機(jī)掘場(chǎng)風(fēng)洞試勢(shì)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.葬29臥井岡跪山機(jī)場(chǎng)急風(fēng)洞試央驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.陳30肚上跳海明珠滋會(huì)議展嚼覽中心壟風(fēng)洞試則驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.遠(yuǎn)31量紹興活藝術(shù)中柏心風(fēng)洞袋試驗(yàn)?zāi)Ｍ葱蛨D1.認(rèn)32花杭察州大劇貪院風(fēng)洞畏試驗(yàn)?zāi)ｈT型圖1.棚33限西梳湖文化扎廣場(chǎng)風(fēng)鉛洞試驗(yàn)毯模型圖1.3醉4橋杭州客運(yùn)藝中心站風(fēng)奪洞試驗(yàn)?zāi)ＹR型1.3葬雙塔樓高海層建筑的版風(fēng)荷載雙塔樓高文層建筑由挨于具有優(yōu)陷美的建筑量造型和較膊高的土地休使用率，構(gòu)是一種較濕常見的高價(jià)層建筑形錯(cuò)式。由于堤雙塔之間壟風(fēng)通道變甜窄而產(chǎn)生的的狹縫效歷應(yīng)以及兩壤個(gè)塔樓的演相互氣動(dòng)獲干擾，致翅使該類建謝筑的風(fēng)荷線載變得非緊常復(fù)雜?，F(xiàn)在常推用的結(jié)別構(gòu)設(shè)計(jì)殘軟件如PKPM、SATW懷E等，結(jié)構(gòu)江的風(fēng)荷載啦主要是通漁過基本風(fēng)凡壓和一個(gè)呼整體的體怒型系數(shù)來建干預(yù)，但圓是不能在贊同一結(jié)構(gòu)燥層上分面嚼或者分區(qū)箱域輸入體叨型系數(shù)。雙塔樓建漢筑的風(fēng)洞廳試驗(yàn)可以李給出各個(gè)歡風(fēng)向下雙計(jì)塔樓的風(fēng)盼壓分布，界但是由于華各個(gè)測(cè)點(diǎn)騎是分散的與，難于直柴接把風(fēng)洞犁試驗(yàn)的結(jié)愈果輸入到刻設(shè)計(jì)軟件徹中。高層建筑儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，一阿般由兩向漆正交的柱躲網(wǎng)構(gòu)成，瓣通常把水毅平荷載在烈這兩個(gè)方汁向上進(jìn)行比分解，以紀(jì)便于內(nèi)力梢計(jì)算。對(duì)米于風(fēng)荷載意，迎風(fēng)面穴和背風(fēng)面鞏的合力倆為式中孩、環(huán)為迎風(fēng)濃面和背風(fēng)燙面的體型朗系數(shù)，筆為迎風(fēng)陰方向上的臥整體體型鴿系數(shù)，豪為風(fēng)壓爸高度系數(shù)線，為躍基本風(fēng)壓慎。（1.1覽2）工程設(shè)計(jì)紗軟件中如PKPM、SAT悄WE等，采唉用的體載型系數(shù)市就是上疏式定義掠的整體政體型系越數(shù)盤。實(shí)際上風(fēng)盒荷載合力芹相當(dāng)于順糟風(fēng)方向上威的風(fēng)載合員力，即考的慮在同一漏高度截面粱上布置的軌所有測(cè)點(diǎn)由，其所測(cè)痰得的風(fēng)壓跡按面積積杰分并沿縱死向和橫向螞分解，求旺得這兩個(gè)束方向上的蒼合力如果史在風(fēng)洞試顏驗(yàn)中求出戀某個(gè)方向嗎的合力，麥反過來就育可以推算孝出該方向耳上的整體駝體型系數(shù)積。根據(jù)風(fēng)徹洞試驗(yàn)逝原理，薪可得某反測(cè)點(diǎn)i的風(fēng)壓動(dòng)計(jì)算公休式為式中以為風(fēng)洞宴試驗(yàn)所得樹的i點(diǎn)的風(fēng)壓丙系數(shù)，脹為參考橫點(diǎn)風(fēng)壓，戴為試罩驗(yàn)參考點(diǎn)我高度所對(duì)云應(yīng)風(fēng)壓高槳度系數(shù)。（1.動(dòng)13）對(duì)于某脊個(gè)z高度的走塔樓截儉面，沿賴外輪廓樸布置n個(gè)測(cè)點(diǎn)流，則單后位高度練上沿縱財(cái)向和橫蒜向的合主力為式中澇，捆分殺別為塔疑樓建筑黎縱向和唐橫向的斑風(fēng)荷載腔合力，蒜為測(cè)肚點(diǎn)的法鋸向與縱雕向的夾哀角，肝為測(cè)例點(diǎn)i控制的水代平方向上瞧的長(zhǎng)度。（1.1續(xù)4）（1.1經(jīng)5）式中氧、住分別為縱制向和橫向哨的整體體懸型系數(shù)，嗽、霧分別為縱峰向和橫向李的參考長(zhǎng)六度，可取塑塔樓建筑嫌在縱向和搬橫向上的乳迎風(fēng)面寬衡度。（1.1眼6）（1.1鳥7）對(duì)稱雙動(dòng)塔樓建辦筑的實(shí)息例某對(duì)稱雙疼塔樓為2裕8層建筑抄，總高度傻為113頁.4m，曲結(jié)構(gòu)層最房誠(chéng)高處為9必9.9m友。由于該紡雙塔樓俯建筑的宅對(duì)稱性佩，取其他中的一慎個(gè)塔樓肌布置測(cè)看點(diǎn)，分挖別在23m、43m、63m、80m、95m高度處布雜置相同的眨測(cè)點(diǎn)，圖1.3煌5更雙塔樓立映面示意圖圖1.3湖6雙塔跪樓測(cè)點(diǎn)及機(jī)風(fēng)向角示瓜意圖風(fēng)壓合力青的計(jì)算圖1.3倡7縱向合力Fa沿風(fēng)向土角分布圖1.3霧8橫向合力Fc沿風(fēng)向漏角分布結(jié)論：縱向合罰力，關(guān)農(nóng)于90斤°和2矮70°梯風(fēng)向?qū)ξ莘Q，橫侵向合力時(shí)關(guān)于0粥°和1蒜80°沙風(fēng)向角消對(duì)稱?？v向和橫至向合力，光各高度截申面上的風(fēng)喊壓合力值婦相差不大萄?？v向合力扶，最大值移不是出現(xiàn)貞在90°汗和270離°風(fēng)向，景而是出現(xiàn)圍在225失°和31病5°風(fēng)向砌，說明了鄙雙塔結(jié)構(gòu)細(xì)的相互干險(xiǎn)擾作用。整體體姐型系數(shù)漫的計(jì)算圖1.39縱向體型閱系數(shù)μsa沿風(fēng)向角純分布圖1.40橫向體型純系數(shù)μsc沿風(fēng)向竿角分布圖1.4筑1平均整莫體體型未系數(shù)沿秋風(fēng)向角尸分布注：平圓均整體勾體型系喉數(shù)為沿鴿高度方微向取算希術(shù)平均霸。結(jié)論：縱向體型萬系數(shù)的最轉(zhuǎn)大值在225°和315°風(fēng)向，曬橫向體型銹系數(shù)的最短大值在0°和180°風(fēng)向。規(guī)范給錫出的矩品形截面浴高層建絹筑的整菌體體型籍系數(shù)為1.3。對(duì)照上牙圖，由風(fēng)腐洞試驗(yàn)結(jié)錘果反算的利平均整體娘體型系數(shù)垃較規(guī)范數(shù)千據(jù)為小，哪主要是由鴨于未考慮季整個(gè)受風(fēng)居面上風(fēng)壓芝分布不均申勻，同時(shí)據(jù)規(guī)范中的擱數(shù)據(jù)一般抓均有一定西的富余度既。由于高層香結(jié)構(gòu)上風(fēng)筆壓分布的慚不平均，內(nèi)風(fēng)會(huì)對(duì)高義層結(jié)構(gòu)會(huì)歸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)齒作用，扭木矩：其中Di是扭力臂燒，為測(cè)點(diǎn)左到扭心的剝距離。扭矩的徒計(jì)算（1.恐18）圖1.42扭矩T沿風(fēng)向角堵分布結(jié)論：在90°和270°風(fēng)向，墓由于對(duì)稱我性，扭矩功接近于零握，同時(shí)關(guān)托于90°和270°風(fēng)向侍反對(duì)稱蒜。在0°和180°風(fēng)向愧，扭矩昂達(dá)到最飲大值。扭矩的處許理方法，啊在設(shè)計(jì)中漁直接考慮真或采用等睡效扭矩荷載進(jìn)行叼處理。已完成的羞雙塔樓風(fēng)糧洞試驗(yàn)：蕭山國(guó)憐際商務(wù)尺中心、危舟山新取露亭花奴園、合懂肥政務(wù)符中心等圖1.照42李蕭山國(guó)狂際商務(wù)映中心立竹面圖圖1.肅43傻合肥政推務(wù)中心近風(fēng)洞試輩驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D1.哥44哲舟山新改露亭花的園立面討圖二、計(jì)雖算機(jī)分耗析技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)槽的風(fēng)荷載并計(jì)算常有架的方法是拴采用風(fēng)振扛系數(shù)乘以怨平均風(fēng)壓挨的方法。對(duì)于高層章建筑，其派風(fēng)振系數(shù)違的計(jì)算理帽論是相當(dāng)鼓成熟的，公規(guī)范也給價(jià)出了詳細(xì)培的公式和悄圖表予以難查詢。對(duì)于大跨銳度屋蓋結(jié)暗構(gòu)屋面的壤風(fēng)振系數(shù)呼計(jì)算，而掘適用于現(xiàn)集有規(guī)范的縫基于懸臂碧梁理論也躍不再適用銜于大跨度左屋蓋結(jié)構(gòu)犧，而規(guī)范漆也沒再對(duì)追大跨結(jié)構(gòu)藏提出風(fēng)振姜系數(shù)的計(jì)流算方法。2.2齡頻域陶分析法2.1段時(shí)域害分析法對(duì)于大恭跨度屋便蓋結(jié)構(gòu)棕屋面的盈風(fēng)振系幕數(shù)計(jì)算繩，如果傘采用基衡于有限昌元的計(jì)商算機(jī)分召析方法功，就可欺以算出夜結(jié)構(gòu)的功響應(yīng)，棗因而也月可以得靜出用于類結(jié)構(gòu)整槍體計(jì)算株的風(fēng)振夜系數(shù)。母其方法?？煞譃楦钑r(shí)域分派析法和遠(yuǎn)頻域分施析法。2.1洋時(shí)域?qū)７治龇ㄒ话阌糜谛蹙€彈性結(jié)旅構(gòu)時(shí)程響歉應(yīng)分析有橋差分法、幫線性加速讀度法、W歉ilso甲n法和Ne賞wmar糖k法等。宋下面采用擁差分法求績(jī)解。大跨度屋鐮蓋結(jié)構(gòu)在陽風(fēng)荷載作廳用下的振譽(yù)動(dòng)方程為梨：(2.1拘)2.1辣.1壇時(shí)域法幸的求解靜理論理范論式中各鞋階微分苗可以用賊中心差稼分表示饑為：(2.2巾)(2.趙3)其中t為均勻的嚷時(shí)間步長(zhǎng)外，、脆、礙為t時(shí)刻及碗其t前、后焰時(shí)刻的疊節(jié)點(diǎn)位膨移。將上述盟差分式毀代入，裁可整理務(wù)為一個(gè)問遞推公瞞式：(2.例4)其中酷為t時(shí)刻的場(chǎng)節(jié)點(diǎn)荷邪載列陣市。代入鍬有：(2.憑5)其中(2.6醒)(2.刷7)求得結(jié)寧構(gòu)的[M]、[C]、[K]和腥之后罰，如已謠知t時(shí)刻及t-t時(shí)刻的節(jié)貿(mào)點(diǎn)位移，凍就可以按快（2.7抖）推出t+t時(shí)刻的節(jié)折點(diǎn)位移；修而后又可廈以推出t+2t、t+3t，…各株時(shí)刻的鏡節(jié)點(diǎn)位襯移。2.1牙.2灘大跨屋爐蓋結(jié)構(gòu)隨風(fēng)振系懂?dāng)?shù)的求清解風(fēng)荷載時(shí)投程的獲得牌：實(shí)際上風(fēng)漢洞試驗(yàn)時(shí)宮程可以很莊好地反映并某測(cè)點(diǎn)處某實(shí)際的風(fēng)留壓脈動(dòng)情筒況，因此仇直接采用乏風(fēng)洞試驗(yàn)替時(shí)程作為縱脈動(dòng)風(fēng)荷潤(rùn)載。在制作蔬風(fēng)洞試喪驗(yàn)?zāi)Ｐ捅葧r(shí)，測(cè)筑壓點(diǎn)布終置于上伸弦節(jié)點(diǎn)勵(lì)，對(duì)未鹿布置測(cè)沾點(diǎn)的上旬弦節(jié)點(diǎn)勾的風(fēng)壓桐值取臨籃近的測(cè)濃壓點(diǎn)數(shù)廟據(jù)做內(nèi)余插處理脈。由于測(cè)疲壓點(diǎn)較日密，內(nèi)穩(wěn)插得出嗎的風(fēng)荷衡載時(shí)程利與實(shí)際既相符?？途W(wǎng)架上習(xí)弦節(jié)點(diǎn)鬧的風(fēng)荷遭載時(shí)程濁乘以其激附著面兇積，作換為點(diǎn)荷吸載作用憑于上弦幸節(jié)點(diǎn)。風(fēng)振系尾數(shù)的求但得：在計(jì)算響得響應(yīng)歲時(shí)程后膚，計(jì)算典屋蓋結(jié)著構(gòu)得位禮移風(fēng)振飼系數(shù)或竹內(nèi)力風(fēng)泊振系數(shù)耐。以位委移風(fēng)振逆系數(shù)作汽為風(fēng)效薪應(yīng)參數(shù)此，為節(jié)梅點(diǎn)的靜箱動(dòng)力位叉移的總校和悉與靜猾位移緒的比犧值：式中，偷為恰節(jié)點(diǎn)豎彎向位移市響應(yīng)均因方根，嫁為峰湊值因子套，一般棄取3.劈燕5。(2.8騰)2.1.邊3風(fēng)振掏系數(shù)求解蔑實(shí)例臺(tái)州體駐育中心琴主體育熟場(chǎng)屋蓋木采用四占角錐體考系，四旋周為鋼倍環(huán)梁，楚網(wǎng)殼分伸別用8根巨型賭立柱支增撐，每塘根立柱謀用8條鋼索拉值住網(wǎng)殼。采用ANS藥YS軟件進(jìn)行層有限元建湯模計(jì)算，襯模型具體勵(lì)參數(shù)如下希：1.絨上下弦蘇和腹桿調(diào)采用3-D膊Spar廈單元，共8611個(gè)單元?jiǎng)h；2.父鋼環(huán)梁案采用3-D艘Elas久tic過Beam單元，共218個(gè)單元挎；3.隨拉索婦采用Ten混sio冰n-戚onl住yS落par單元，講共64個(gè)單元。共8893個(gè)單元處，節(jié)點(diǎn)252霸2個(gè)，基委頻率為1.88拋Hz。圖2.率1柔臺(tái)州枝體育中偷心主體鴨育場(chǎng)的師建筑模蕩型圖2.2狗體育徑場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布厲置和風(fēng)向態(tài)角示意圖圖2.3體育場(chǎng)的禍有限元模醉型0o風(fēng)向下摧的結(jié)論：計(jì)算其平笑均值和方失差，發(fā)現(xiàn)旋屋蓋外側(cè)牌的位移值決不大，屋宏蓋內(nèi)側(cè)位溝移值達(dá)到冰最大，響積應(yīng)的均方攜根與平均敗值的分布第很相近，可給出胳了上弦育節(jié)點(diǎn)的蒜風(fēng)振系船數(shù)，設(shè)鬧計(jì)時(shí)可撕偏安全露地取整奸體位移靈風(fēng)振系尖數(shù)為1.6。圖2.4屋蓋上纏弦節(jié)點(diǎn)鍛豎直響嘗應(yīng)的平敘均值（挽厘米）圖2.5屋蓋上康弦節(jié)點(diǎn)鞭豎直響造應(yīng)的均翻方值（權(quán)厘米）圖2.6屋蓋上弦客節(jié)點(diǎn)的風(fēng)派振系數(shù)已完成的污風(fēng)振系數(shù)汪計(jì)算有：臺(tái)州體綠育中心亮主體育墾場(chǎng)、廣宣州白云僚機(jī)場(chǎng)機(jī)慨庫、廣耕州會(huì)展緩中心等圖2.7愉廣州宜新白云機(jī)籍場(chǎng)機(jī)庫風(fēng)甩向角示意雄圖圖2.弊8煉機(jī)庫Z屬ONE排12區(qū)局鋼架的煤有限元銷模型注：節(jié)輩點(diǎn)數(shù)5宿285加個(gè)，單撿元數(shù)1秒525培7個(gè)表2.粒1紡ZON衡E12野區(qū)鋼架郊各風(fēng)向份角下的喘風(fēng)振系像數(shù)值圖2.杰9廁ZON郊E31溫區(qū)鋼架勸的有限悼元模型表2.習(xí)2骨ZON命E31槽區(qū)鋼架歉各風(fēng)向富角下的許風(fēng)振系準(zhǔn)數(shù)值圖2.民10勇ZO厭NE3弓2區(qū)鋼搶架的有幣限元模近型表2.3萍ZO轟NE32代區(qū)鋼架各掌風(fēng)向角下芒的風(fēng)振系而數(shù)值圖2.1陡1廣階州國(guó)際會(huì)何展中心風(fēng)窄洞試驗(yàn)照懂片圖2.1給2醬廣州會(huì)展然中心風(fēng)洞爐試驗(yàn)風(fēng)向唇角示意圖圖2.季13折展覽蔬廳屋蓋趣鋼結(jié)構(gòu)執(zhí)有限元恰模型圖2.妻14航展聞?dòng)[廳屋霉蓋分塊慎示意圖表2.4鵝展佛覽廳第5濃塊屋架在撫各個(gè)風(fēng)向額角的風(fēng)振系數(shù)牛值表2.5嶄展覽廳在黃0o風(fēng)向牧角下第1桶～第5塊華屋架風(fēng)振系徐數(shù)值圖2.殿15許東入口真鋼架的奮有限元曾模型圖2.遞16鍬東入縫口鋼架就風(fēng)振系妹數(shù)分塊觀示意圖通過分事析發(fā)現(xiàn)伴，兩個(gè)鉤相鄰支瀉撐之間汪的風(fēng)振購系數(shù)值勉比較接勤近，故讀分區(qū)給互出風(fēng)振顯系數(shù)值章。表2.浩6駁東入窄口鋼架肅各區(qū)的詢風(fēng)振系貞數(shù)2.2爬頻域分析堅(jiān)法由于大跨憐網(wǎng)架屋蓋拳結(jié)構(gòu)頻率虹密集，阻粘尼較小，釀結(jié)構(gòu)較柔撫，對(duì)此類咬結(jié)構(gòu)的膜風(fēng)振響厲應(yīng)計(jì)算索必須考片慮高階濾振型的境影響，六但是如果采吧用常規(guī)創(chuàng)的模態(tài)得疊加法筒進(jìn)行計(jì)染算，很橋難確定錯(cuò)到底該炒取多少托階模態(tài)欄才能得忠到比較膛滿意的弓結(jié)果。因此通過婚背景模態(tài)非法從能量搜角度整體考恩慮結(jié)構(gòu)釋的振動(dòng)四特性從汽而反映助結(jié)構(gòu)的善高階模李態(tài)對(duì)振猾動(dòng)的貢湯獻(xiàn)2.2陪.1貧基本理忘論風(fēng)致動(dòng)力徒位移響應(yīng)異的標(biāo)準(zhǔn)偏無差可以表寶示成：其中，賴和探分別為猴結(jié)構(gòu)i節(jié)點(diǎn)背景矛響應(yīng)和共趕振響應(yīng)的都標(biāo)準(zhǔn)偏差逃。漿為節(jié)點(diǎn)i上考慮風(fēng)壓吹脈動(dòng)和空衫間相關(guān)性居的風(fēng)振動(dòng)竿力系數(shù)：(2.挖9)(2.趟10)結(jié)構(gòu)的蘋脈動(dòng)響齡應(yīng)：擬靜力風(fēng)毀荷載作用桐下，網(wǎng)架河結(jié)構(gòu)的平到衡方程為陰：為擬靜力懂風(fēng)荷載向啞量為對(duì)角收陣，膚為其元唉素，竄為負(fù)譯荷面積潮，歌為南體型系塑數(shù)，紀(jì)為風(fēng)高巡壽系數(shù)，柄為空主氣密度送，找為基衡本風(fēng)速某。毒為擬歇靜力隨慣機(jī)風(fēng)速淋向量。(2.龍11)(2.1竹2)(2.嗎13)經(jīng)過整丙理計(jì)算督可得：為表面碰阻力系抖數(shù)。兩邊轉(zhuǎn)乞置相乘秤再取期備望值，靠得位移么協(xié)方差蠶矩陣：相對(duì)應(yīng)倦該模態(tài)征的的圓枕頻率為括：(2.滔14)(2.托15)(2.1鞠6)(2.屬17)2.2紋.2址頻域法饞的計(jì)算騰實(shí)例圖2.1錦7覆臺(tái)州體育場(chǎng)縣的有限兇元模型弟和分塊覆示意圖表2.覆7秘體育場(chǎng)誼屋蓋的譽(yù)背景模茂態(tài)頻率表2.粱8絮270辨°豎向碑分塊位染移風(fēng)振算系數(shù)及息與時(shí)程盟法比較結(jié)論：模態(tài)分析級(jí)法根據(jù)模閘態(tài)對(duì)系統(tǒng)丸應(yīng)變能的深貢獻(xiàn)，取奪背景位移衡響應(yīng)作為啦脈動(dòng)風(fēng)下稻結(jié)構(gòu)的綜則合貢獻(xiàn)模嗓態(tài),可以參考慮到高糊階模態(tài)的猜影響，彌燦補(bǔ)了通常族使用的模蘿態(tài)疊加法害不知道如吸何選取幾疾階模態(tài)進(jìn)創(chuàng)行的疊加斯的不足。計(jì)算方彩便，計(jì)沒算結(jié)果猾基本能闊反映出耕結(jié)構(gòu)的卵風(fēng)振特把性，但晌是不能狼考慮非腹線性的片影響。三、計(jì)按算風(fēng)工攻程技術(shù)計(jì)算風(fēng)工英程（Co鳥mput團(tuán)ing治Wind嫂Eng半inee篇ring錄）簡(jiǎn)稱C閱WE，其屯核心內(nèi)容相是計(jì)算流尺體動(dòng)力學(xué)蛋（Com犬puta憐tion岡alF燥luid防Dyn進(jìn)amic織s）,簡(jiǎn)嶺稱CFD殊。計(jì)算風(fēng)工學(xué)程（數(shù)值填風(fēng)洞），商相對(duì)于風(fēng)為洞實(shí)驗(yàn)的敲優(yōu)點(diǎn)：可以按照天實(shí)尺模型暮計(jì)算，避迅免了風(fēng)洞秀實(shí)驗(yàn)只能暫進(jìn)行縮尺蓬實(shí)驗(yàn)的不榴足；成本低六，速度醫(yī)快；資料完備抗；計(jì)算風(fēng)工劈燕程在城市語和土木工饞程領(lǐng)域是辮發(fā)展最快焰的，已經(jīng)濕由基礎(chǔ)研觀究進(jìn)入應(yīng)醉用階段：1.棒繞鈍體節(jié)（建筑奏結(jié)構(gòu)或待橋面板幻玉）的速匆度和壓俘力場(chǎng)的敗分析；2.繞逮建筑物近樹地面的步薯行風(fēng)問題插研究；3.城灶市和區(qū)域煩氣候分析壤；4.市喚區(qū)戶外氣蕩候分析；5.魄繞建筑的物或城渴區(qū)大氣暮擴(kuò)散分玻析；6.繞徹人體的溫倘度和速度自場(chǎng)分析；7.流映體和結(jié)構(gòu)蜓的耦合分撫析；計(jì)算風(fēng)金工程的腰發(fā)展現(xiàn)貫狀土木工蠢程研究態(tài)的重點(diǎn)氣是鈍體掘（bl解uff設(shè)bo舅dy）丑空氣動(dòng)搞力學(xué),鉤鈍體周論圍的流梁場(chǎng)很復(fù)店雜包括速了撞擊遮，分離漂，再附字，環(huán)繞溉和旋渦宏等，計(jì)確算風(fēng)工鬧程幾乎缺包含了導(dǎo)當(dāng)今世撕界上公叫認(rèn)的最躍困難的屆有關(guān)計(jì)已算流體娘力學(xué)的叔內(nèi)容。計(jì)算風(fēng)捎工程是葉CFD霉的重要食內(nèi)容氣流在姿大氣邊茶界層中央的流動(dòng)井屬湍流扯（tu搭rbu腦len同ce）渾,湍流臭又稱紊巷流。湍可流很難獲給出一閥個(gè)完整主明確的觀定義，秧通常將據(jù)具有大予小不等交的旋渦獎(jiǎng)的流動(dòng)粉稱為湍叉流，大哲渦從主昂流中獲美得能量累，旋渦晃運(yùn)動(dòng)使疏旋渦拉邪伸而不發(fā)斷分解隙為小渦宋，小渦怨的流動(dòng)疫處于高洪頻的運(yùn)叫動(dòng)狀態(tài)乒，流動(dòng)固的瞬時(shí)玩速度在拘時(shí)間和詠空間上挪都處于陵高度的絲式不規(guī)則稿的劇烈介脈動(dòng)，墓高度隨溜機(jī)，將奪能量耗飛散。湍流及其嘆數(shù)值模擬文方法1.直削接模擬（宮dire僻ctn害umen秒cal統(tǒng)simu令lati歲on,D充NS）用三位昨非穩(wěn)的插nav虛ier完-st涂oke要s方程侮進(jìn)行直蒸接的數(shù)胃值計(jì)算柴，需要目很小的李時(shí)間和傾空間步崖長(zhǎng)，需叛要計(jì)算塞代價(jià)極奴大，難六以用于睜工程數(shù)扯值計(jì)算膝。湍流的旬模擬方逮法2.大渦模因擬（l妹arg厚ee秒ddy宵si做mul研ati陷on,敢LES貌）大渦從寧主流中轟獲得能途量，旋掛渦運(yùn)動(dòng)蜜使旋渦君拉伸而堵不斷分撞解為小理渦，小印渦的流母動(dòng)處于洗高頻的疊運(yùn)動(dòng)狀初態(tài)，流筍動(dòng)的瞬姥時(shí)速度孫在時(shí)間題和空間創(chuàng)上都處方于高度編的不規(guī)完則的劇持烈脈動(dòng)羊，高度沿隨機(jī)，心將能量御耗散。具體的屋計(jì)算?；笮蚙ero膜-Equ雄atio莊nMo蟲delsOne構(gòu)-Eq結(jié)uat啄ion溪Mo在del肥sSpa桃lar跪t-A害llm塘ara糟sTwo-觸Equa森tion練Mod娘els(工程應(yīng)顯用最多的稻模型)Stan維dardk-eRNGk-eReal鼠izab首lek-eSta塔nda牙rdk-wSSTk