多國規(guī)范超高層建筑風荷載取值及與風洞試驗的對比性研究.pdf

1、隨著我國城市化進程的不斷推進、建筑結構科學技術的發(fā)展，我國高層建筑的數(shù)量在近三十年得到了高速增長，對于超高層建筑特別是高、大、細、長等柔性結構，風荷載已經(jīng)成為決定性的設計荷載。結構的風效應逐步成為控制高層建筑安全性、舒適性和經(jīng)濟性的最重要因素之一，解決這一問題的唯一有效途徑就是要進行高層建筑結構風效應的研究。
　　風工程經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個比較完善的體系，歸納起來主要有四大類研究手段:理論分析、風洞實驗、現(xiàn)場實測及數(shù)值

2、模擬。風洞試驗是在實驗室中模擬大氣邊界層的實際風環(huán)境和實際建筑結構，它是目前采用最普遍的研究手段。首先確定建筑整體動態(tài)氣動力，再計算結構動力響應的高頻測力天平試驗方法，是一種較為實用的風洞試驗方法。
　　隨著風工程研究的逐步發(fā)展，世界上各國都對結構的抗風設計制定了專門的風荷載規(guī)范。我國最新荷載規(guī)范(GB50009-2012)在已有荷載規(guī)范基礎上，總結了近年來的設計經(jīng)驗，參考了國外規(guī)范和國際標準的有關內容并已于2012年10月頒布實

3、施。
　　本文對我國最新風荷載規(guī)范及國外發(fā)達國家風荷載規(guī)范進行了比較與分析，并針對具體實例，結合風洞試驗數(shù)據(jù)與結合規(guī)范所得數(shù)據(jù)進行對比分析。主要內容包括:
　　(1)基于我國最新荷載規(guī)范(GB50009-2012)、美國荷載規(guī)范(ASCE7-05)、美國荷載規(guī)范(ASCE7-10)、日本荷載規(guī)范(AIJ2004)以及ISO標準荷載規(guī)范，對基本風速、風壓、風速剖面、暴露系數(shù)（地面粗糙度類別）、體型系數(shù)、風振系數(shù)以及順風向、橫風

4、向等效風荷載、加速度的定義及公式分別進行了介紹和比較。
　　(2)依據(jù)(1)中所列三個國家風荷載規(guī)范和國際標準化協(xié)會風荷載規(guī)范結合實例進行取值計算，將各計算結果分類進行比較分析。
　　(3)對目前風洞試驗常用的高頻測力天平試驗技術進行了原理介紹;然后依據(jù)風洞實驗結合實例進行取值，將得到的實例結構總底部彎矩和頂點加速度值與(2)中所列各分類結果進行比較分析。
　　從上述(2)、(3)的對比分析，得出以下結論:
　　

5、(1)與其它三類風荷載規(guī)范相比，中國最新風荷載規(guī)范關于基本風壓、地面粗糙度類別、風荷載體型系數(shù)、風速剖面的定義及公式相對合理。
　　(2)我國風荷載規(guī)范關于峰值因子的取值較以往規(guī)范大，但是最新版風荷載規(guī)范取值仍然比美、日、ISO標準規(guī)范值要小28％左右，導致依據(jù)規(guī)范計算得到的風振極值響應值（等效風荷載、風致響應加速度）偏小。
　　(3)我國最新風荷載規(guī)范給出了圓形以及矩形和方形截面的超高層建筑的橫風向和扭轉風振等效風荷載的計

6、算公式，且考慮高寬比和地貌的影響，并給出了削角或凹角的修正系數(shù)，較國外先進國家的規(guī)范有了很大的擴展。
　　(4)我國最新風荷載規(guī)范關于橫風向風振作用的計算式中對無量綱橫風向廣義風力功率譜的取值，以圖示的形式列出;這對受風荷載作用極為敏感的超高層柔性建筑而言，計算結果會產(chǎn)生一定的偏差。橫風向等效風荷載公式亟待在理論公式結合工程實踐的過程中得以改進。
　　(5)依據(jù)我國最新荷載規(guī)范評估典型超高層建筑順風向風荷載作用較為準確，評估