1比D/B≤1.0时,背风面的体型系数由-0.5增加到-0.6,矩形高层建筑的风力系数也由1.3增加到1.4。必须指出,表8.3.1中的系数是有局限性的,风洞试验仍应作为抗风设计重要的辅助工具,尤其是对于体型复杂而且性质重要的房屋结构。8.3.2当多个建筑物,特别是群集的高层建筑,相互间距较近时,宜考虑风力相互干扰的群体效应;一般可将单独建筑物的体型系数μs乘以相互干扰系数。相互干扰系数可按下列规定确定:1对矩形平面高层建筑,当单个施扰建筑与受扰建筑高度相近时,根据施扰建筑的位置,对顺风向风荷载可在1.00~1.10范围内选取,对横风向风荷载可在1.00~1.20范围内选取;2其它情况可比照类似条件的风洞试验资料确定,必要时宜通过风洞试验确定。条文说明8.3.2当建筑群,尤其是高层建筑群,房屋相互间距较近时,由于旋涡的相互干扰,房屋某些部位的局部风压会显著增大,设计时应予注意。对比较重要的高层建筑,建议在风洞试验中考虑周围建筑物的干扰因素。本条文增加的矩形平面高层建筑的相互干扰系数取值是根据国内大量风洞试验研究结果给出的。试验研究直接以基底弯矩响应作为目标,采用基于基底弯矩的相互干扰系数来描述基底弯矩由于干扰所引起的静力和动力干扰作用。相互干扰系数定义为受扰后的结构风荷载和单体结构风荷载的比值。建筑高度相同的单个施扰建筑的顺风向和横风向风荷载相互干扰系数的研究结果分别见图6和图7。图中假定风向是由左向右吹,b为受扰建筑的迎风面宽度,x和y分别为施扰建筑离受扰建筑的纵向和横向距离。建筑高度相同的两个干扰建筑的顺风向荷载相互干扰系数见图8。图中l为两个施扰建筑A和B的中心连线,取值时l不能和l1和l2相交。图中给出的是两个施扰建筑联合作用时的最不利情况,当这两个建筑都不在图中所示区域时,应按单个施扰建筑情况处理并依照图6选取较大的数值。图6单个施扰建筑作用的顺风向风荷载相互干扰系数图7单个施扰建筑作用的横风向风荷载相互干扰系数图8两个施扰建筑作用的顺风向风荷载相互干扰系数8.3.3计算围护构件及其连接的风荷载时,可按下列规定采用局部体型系数μsl:1封闭式矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3-1的规定采用;22檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件,取-2.0;3其他房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。3条文说明8.3.3通常情况下,作用于建筑物表面的风压分布并不均匀,在角隅、檐口、边棱处和在附属结构的部位(如阳台、雨篷等外挑构件),局部风压会超过按本规范表8.3.1所得的平均风压。局部风压体型系数是考虑建筑物表面风压分布不均匀而导致局部部位的风压超过全表面平均风压的实际情况作出的调整。本次修订细化了原规范对局部体型系数的规定,补充了封闭式矩形平面房屋墙面及屋面的分区域局部体型系数,反映了建筑物高宽比和屋面坡度对局部体型系数的影响。8.3.4计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时,局部体型系数μsl可按构件的从属面积折减,折减系数按下列规定采用:1当从属面积不大于1m2时,折减系数取1.0;2当从属面积大于或等于25m2时,对墙面折减系数取0.8,对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6,对其它屋面区域折减系数取1.0;3当从属面积大于1m2小于25m2时,墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值,即按下式计算局部体型系数:slslslsl1[251]logAA/1.4(8.3.4)条文说明8.3.4本条由原规范7.3.3条注扩充而来,考虑了从属面积对局部体型系数的影响,并将折减系数的应用限于验算非直接承受风荷载的围护构件,如檩条、幕墙骨架等,最大的折减从属面积由10m2增加到25m2,屋面最小的折减系数由0.8减小到0.6。8.3.5计算围护构件风荷载时,建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用:1封闭式建筑物,按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2;2仅一面墙有主导洞口的建筑物按下列规定采用:1)当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时,取0.4μsl;2)当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时,取0.6μsl;3)当开洞率大于0.30时,取0.8μsl。3其他情况,应按开放式建筑物的μsl取值。注:1主导洞口的开洞率是指单个主导洞口面积与该墙面全部面积之比;2μsl应取主导洞口对应位置的值。条文说明8.3.5本条由原规范7.3.3条第2款扩充而来,增加了建筑物某一面有主导洞口的情况,主导洞口是指开孔面积较大且大风期间也不关闭的洞口。对封闭式建筑物,考虑到建筑物内实际存在的个别孔口和缝隙,以及机械通风等因素,室内可能存在正负不同的气压,参照国外规范,大多取±(0.18~40.25)的压力系数,本次修订仍取±0.2。对于有主导洞口的建筑物,其内压分布要复杂得多,和洞口面积、洞口位置、建筑物内部格局以及其他墙面的背景透风率等因素都有关系。考虑到设计工作的实际需要,参考国外规范规定和相关文献的研究成果,本次修订对仅有一面墙有主导洞口的建筑物内压作出了简化规定。根据本条第2款进行计算时,应注意考虑不同风向下内部压力的不同取值。本条第3款所称的开放式建筑是指主导洞口面积过大或不止一面墙存在大洞口的建筑物(例如表8.3.1的26项)。8.3.6建筑结构的风洞试验,其试验设备、试验方法和数据处理应符合相关规范的规定。条文说明8.3.6风洞试验虽然是抗风设计的重要研究手段,但必须满足一定的条件才能得出合理可靠的结果。这些条件主要包括:风洞风速范围、静压梯度、流场均匀度和气流偏角等设备的基本性能;测试设备的量程、精度、频响特性等;平均风速剖面、湍流度、积分尺度、功率谱等大气边界层的模拟要求;模型缩尺比、阻塞率、刚度;风洞试验数据的处理方法等。由住房与城乡建设部立项的行业标准《建筑工程风洞试验方法标准》正在制订中,该标准将对上述条件作出具体规定。在该标准尚未颁布实施之前,可参考国外相关资料确定风洞试验应满足的条件,如美国ASCE编制的WindTunnelStudiesofBuildingsandStructures、日本建筑中心出版的《建筑风洞试验指南》等。8.4顺风向风振和风振系数8.4.1对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋,以及基本自振周期T1大于0.25s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。顺风向风振响应计算应按结构随机振动理论进行。对于符合本规范第8.4.3条规定的结构,可采用风振系数法计算其顺风向风荷载。注:1结构的自振周期应按结构动力学计算;近似的基本自振周期T1可按附录F计算;2高层建筑顺风向风振加速度可按本规范附录J计算。条文说明8.4.1参考国外规范及我国建筑工程抗风设计和理论研究的实践情况,当结构基本自振周期T≥0.25s时,以及对于高度超过30m且高宽比大于1.5的高柔房屋,由风引起的结构振动比较明显,而且随着结构自振周期的增长,风振也随之增强。因此在设计中应考虑风振的影响,而且原则上还应考虑多个振型的影响;对于前几阶频率比较密集的结构,例如桅杆、屋盖等结构,需要考虑的振型可多达10个及以上。应按随机振动理论对结构的响应进行计算。对于T<0.25s的结构和高度小于30m或高宽比小于1.5的房屋,原则上也应考虑风振影响。但已有研究表明,对这类结构,往往按构造要求进行结构设计,结构已有足够的刚度,所以这类结构的风振响应一般不大。一般来说,不考虑风振响应不会影响这类结构的抗风安全性。8.4.2对于风敏感的或跨度大于36m的柔性屋盖结构,应考虑风压脉动对结构产生风振的影响。屋盖结构的风振响应,宜依据风洞试验结果按随机振动理论计算确定。条文说明8.4.2对屋盖结构的风振问题过去没有提及,这次修订予以补充。需考虑风振的屋盖结构指的是跨度大于36m的屋盖结构以及质量轻刚度小的索膜结构。屋盖结构风振响应和等效静力风荷载计算是一个复杂的问题,国内外规范均没有给出一般性计算方法。目前比较一致的观点是,屋盖结构不宜采用与高层建筑和高耸结构相同的风振系数计算方法。这是因为,高层及高耸结构的顺风向风振系数方法,本质上是直接采用风速谱估计风压谱(准定常方法),然后计算结构的顺风向振动响应。对于高层(耸)结构的顺风向风振,这种方法是合适的。但屋盖结构的脉动风压除了和风速脉动有关外,还和流动分离、再附、旋涡脱落等复杂流动现象有关,所以风压谱不能直接用风速谱来表示。此外,屋盖结构多阶模态及模态耦合效应比较明显,难以简单采用风振系数方法。悬挑型大跨屋盖结构与一般悬臂型结构类似,第一阶振型对风振响应的贡献最大。另有研究表明,单侧独立悬挑型大跨屋盖结构可按照准定常方法计算风振响应。比如澳洲规范(AS/NZS1170.2:2002)基于准定常方法给出悬挑型大跨屋盖的设计风荷载。但需要注意的是,当存在另一侧看台挑篷或其它建筑物干扰时,准定常方法不适用。8.4.3对于一般竖向悬臂型结构,例如高层建筑和构架、塔架、烟囱等高耸结构,均可仅考虑结构第一振型的影响,结构的顺风向风荷载可按公式(8.1.1-1)计算。z高度处的风振系数z可按下式计算:2z10z121gIBR(8.4.3)式中:g——峰值因子,可取2.5;10I——10m高名义湍流强度,对应A、B、C和D类地面粗糙度,可分别取0.12、0.14、0.23和0.39;R——脉动风荷载的共振分量因子;5zB——脉动风荷载的背景分量因子。条文说明8.4.3~8.4.6对于一般悬臂型结构,例如框架、塔架、烟囱等高耸结构,高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋,由于频谱比较稀疏,第一振型起到绝对的作用,此时可以仅考虑结构的第一振型,并通过下式的风振系数来表达:DkDkDkˆ()()()()FzFzzFz(1)*式中:Dk()Fz为顺风向单位高度平均风力(KN/m),可按下式计算:Dk0z()()sFzwzB(2)Dkˆ()Fz为顺风向单位高度第一阶风振惯性力峰值(kN/m),对于重量沿高度无变化的等截面结构,采用下式计算:12Dk11ˆ()()qFzgmz(3)式中:1为结构顺风向第一阶自振圆频率;g为峰值因子,取为2.5;1q为顺风向一阶广义位移均方根,按下式计算:121211121212120000112102102021410(,)[()()()][()()()](,)2()()()BBHHxzzzzzsqHjfcohxxdxdxzzIzzzIzcohzzdzdzwIBmBzdzHiSd(4)将风振响应近似取为准静态的背景分量及窄带白噪声共振响应分量之和。则式(4)与频率有关的积分项可近似表示为:11/22421()()1qfHiSdR(5)而式(4)中与频率无关的积分项乘以1()/()zzz以背景分量因子表达:121211121212120000112210(,)[()()()][()()()](,)()()()BBHHxzzzzzzHzcohxxdxdxzzIzzzIzcohzzdzdzzzBzdzB(6)将式(2)~(6)代入式(1),就得到规范规定的风振系数计算式(8.4.3)。共振因子R的一般计算式为:111()4ffSfR(7)fS为归一化风速谱,若采用Davenport建议的风速谱密度经验公式:21024/34()(1)fxSfKvx(8)则可得到规范的共振因子计算公式(8.4.4-1)。在背景因子计算中,可采用Shiotani提出的与频率无关的竖向和水平向相干函数:126012,zzzcohzze(9)125012,xxxcohxxe(10)湍流度沿高度分布可按下式计算:z10z()()IzIIz(11)6z()10zIz(12)式中为地面粗糙度指数,对应于A、B、C和D类地貌,分别取为0.12、0.15、0.22和0.30。I10为10m高名义湍流度