多國(guó)規(guī)范超高層建筑風(fēng)荷載取值及與風(fēng)洞試驗(yàn)的對(duì)比性研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)、建筑結(jié)構(gòu)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)高層建筑的數(shù)量在近三十年得到了高速增長(zhǎng)，對(duì)于超高層建筑特別是高、大、細(xì)、長(zhǎng)等柔性結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載已經(jīng)成為決定性的設(shè)計(jì)荷載。結(jié)構(gòu)的風(fēng)效應(yīng)逐步成為控制高層建筑安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性的最重要因素之一，解決這一問(wèn)題的唯一有效途徑就是要進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的研究。
　　風(fēng)工程經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個(gè)比較完善的體系，歸納起來(lái)主要有四大類(lèi)研究手段:理論分析、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及數(shù)值

2、模擬。風(fēng)洞試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室中模擬大氣邊界層的實(shí)際風(fēng)環(huán)境和實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)，它是目前采用最普遍的研究手段。首先確定建筑整體動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力，再計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的高頻測(cè)力天平試驗(yàn)方法，是一種較為實(shí)用的風(fēng)洞試驗(yàn)方法。
　　隨著風(fēng)工程研究的逐步發(fā)展，世界上各國(guó)都對(duì)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)制定了專門(mén)的風(fēng)荷載規(guī)范。我國(guó)最新荷載規(guī)范(GB50009-2012)在已有荷載規(guī)范基礎(chǔ)上，總結(jié)了近年來(lái)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，參考了國(guó)外規(guī)范和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容并已于2012年10月頒布實(shí)

3、施。
　　本文對(duì)我國(guó)最新風(fēng)荷載規(guī)范及國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家風(fēng)荷載規(guī)范進(jìn)行了比較與分析，并針對(duì)具體實(shí)例，結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)合規(guī)范所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。主要內(nèi)容包括:
　　(1)基于我國(guó)最新荷載規(guī)范(GB50009-2012)、美國(guó)荷載規(guī)范(ASCE7-05)、美國(guó)荷載規(guī)范(ASCE7-10)、日本荷載規(guī)范(AIJ2004)以及ISO標(biāo)準(zhǔn)荷載規(guī)范，對(duì)基本風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)速剖面、暴露系數(shù)（地面粗糙度類(lèi)別）、體型系數(shù)、風(fēng)振系數(shù)以及順風(fēng)向、橫風(fēng)

4、向等效風(fēng)荷載、加速度的定義及公式分別進(jìn)行了介紹和比較。
　　(2)依據(jù)(1)中所列三個(gè)國(guó)家風(fēng)荷載規(guī)范和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)風(fēng)荷載規(guī)范結(jié)合實(shí)例進(jìn)行取值計(jì)算，將各計(jì)算結(jié)果分類(lèi)進(jìn)行比較分析。
　　(3)對(duì)目前風(fēng)洞試驗(yàn)常用的高頻測(cè)力天平試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了原理介紹;然后依據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)例進(jìn)行取值，將得到的實(shí)例結(jié)構(gòu)總底部彎矩和頂點(diǎn)加速度值與(2)中所列各分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行比較分析。
　　從上述(2)、(3)的對(duì)比分析，得出以下結(jié)論:
　　

5、(1)與其它三類(lèi)風(fēng)荷載規(guī)范相比，中國(guó)最新風(fēng)荷載規(guī)范關(guān)于基本風(fēng)壓、地面粗糙度類(lèi)別、風(fēng)荷載體型系數(shù)、風(fēng)速剖面的定義及公式相對(duì)合理。
　　(2)我國(guó)風(fēng)荷載規(guī)范關(guān)于峰值因子的取值較以往規(guī)范大，但是最新版風(fēng)荷載規(guī)范取值仍然比美、日、ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范值要小28％左右，導(dǎo)致依據(jù)規(guī)范計(jì)算得到的風(fēng)振極值響應(yīng)值（等效風(fēng)荷載、風(fēng)致響應(yīng)加速度）偏小。
　　(3)我國(guó)最新風(fēng)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(fēng)向和扭轉(zhuǎn)風(fēng)振等效風(fēng)荷載的計(jì)

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(guó)外先進(jìn)國(guó)家的規(guī)范有了很大的擴(kuò)展。
　　(4)我國(guó)最新風(fēng)荷載規(guī)范關(guān)于橫風(fēng)向風(fēng)振作用的計(jì)算式中對(duì)無(wú)量綱橫風(fēng)向廣義風(fēng)力功率譜的取值，以圖示的形式列出;這對(duì)受風(fēng)荷載作用極為敏感的超高層柔性建筑而言，計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定的偏差。橫風(fēng)向等效風(fēng)荷載公式亟待在理論公式結(jié)合工程實(shí)踐的過(guò)程中得以改進(jìn)。
　　(5)依據(jù)我國(guó)最新荷載規(guī)范評(píng)估典型超高層建筑順風(fēng)向風(fēng)荷載作用較為準(zhǔn)確，評(píng)估