建筑幕墙防雷专家讲座上海第二课-张芹.docx

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1、比DBk(z)%(z)*式中：用k(Z)为顺风向单位高度平均风力(KNm),可按下式计算：/Dk(Z)=4(z)8Q)国k(z)为顺风向单位高度第一阶风振惯性力峰值(kNm),对于重量沿高度无变化的等截面结构,采用下式计算：用k(z)=g3%a(z)%(3)式中：例为结构顺风向第一阶自振圆频率；g为峰值因子，取为2.5；夕力为顺风向一阶广义位移均方根，按下式计算：2%九84，劭,(I三世中I(，附,(ZJT(Zl)(Z：(Z,)T(ZJRM(z.ZldZdZWm8(z)dzXJJ:硝JMS(M4y(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。那么式(4)与频率有关的积分

2、项可近似表示为：JJ Hq (Ml2 Sf (G) d1 + /?2(5)而式(2)中与频率无关的积分项乘以(z)4(z)以背景分量因子表达：B_JlT内”凡(z,M(z)Z(z)凡(z,)(ZJZ(Z2)CMjZl,zjdzz,(Z)1.BJuZ4(Z)将式(2)(6)代入式(1),就得到标准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：S/为归一化风速谱，假设采用DaVenPorl建议的风速谱密度经验公式：4YSAf)=Kv.r-fK)(I+/严那么可得到标准的共振因子计算公式(844-1)。在背景因子计算中，可采用ShiOUmi提出的与频率无关的竖向和水平向相干函数:T-

3、Icohzzvz1)=e60(9)TxIT2(10)cohxx,x2)-e50湍流度沿遁野分布可按下式计算:A(z)=AoA(z)(11)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。ho为IOm高名义湍流度，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式(6)为多重积分式，为方便使用，经过大量试算及回归分析，采用非线性最小二乘法拟合得到简化经验公式(8.4.5)o拟合计算过程中，考虑了迎风面和背风面的风压相关性，同时结合工程经验乘以了0.7的折减系数。对于体型或质量沿高度变化的高层建筑和高耸结构，在应用公式

4、()时应注意如下问题：对于结构进深尺寸比拟均匀的构筑物，即使迎风面宽度沿高度有变化，计算结果说明，与按等截面计算的结果十分接近，故对这种情况仍可采用公式(8.4.5)计算背景分量因子；对于进深尺寸和宽度沿高度按线性或近似于线性变化、而重量沿高度按连续规律变化的构筑物，例如截面为正方形或三角形的高耸塔架及圆形截面的烟囱，计算结果说明，必须考虑外形的影响，对背景分量因子予以修正。本次修订在附录I中增加了顺风向风振加速度计算的内容。顺风向风振加速度计算的理论与上述风振系数计算所用相同，在仅考虑第一振型情况下，加速度响应峰值可按下式计算式中，Sgl(G)为顺风向第一阶广义位移响应功率谱。采用Daven

5、port风速谱和Shiotani空间相关性公式，上式可表示为：为便于使用，上式中根号内与频率相关项用顺风向加速度的脉动增大系数名表示，那么可得到本标准附录I的公式(1.1.1)。经计算整理得到久的计算用表，即本标准表1.1.2。8.4.4 脉动风荷载的共振分量因子可按以下公式计算:R=昭。+却，)x=x50式中：结构第一阶自振频率(Hz)；%地面粗糙度修正系数，对A类、B类、C类和D类地面粗糙度分别取1.28、1.0、0.54和0.26；1结构阻尼比，对钢结构可取0.01,对有填充墙的钢结构房屋可取0.02,对钢筋混凝土及砌体结构可取0.05,对其它结构可根据工程经验确定。8.4.5 脉动风荷

6、载的背景分量因子可按以下规定确定：1当体型和质量沿高度均匀分布时，可按下式计算：式中：A(Z)一一结构第一阶振型系数；H建筑总高度(m)；PX脉动风荷载水平方向相关系数；PZ脉动风荷载竖直方向相关系数；k,a系数，按表8.4.5-1取值。表8.4.5-1系数2和a粗糙度类别ABCDk0.9440.670.2950.112高层建筑a10.1550.1870.2610.346高耸结构k1.2760.910.4040.155a10.1860.2180.2920.3762当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的高耸结构，式8.4.5计算的背景分量因子B，应乘以修正

7、系数练和久。综为构筑物在Z高度处的迎风面宽度B(Z)与底部宽度WO)的比值；”可按表845-2确定。表845-2修正系数”B（三）fB(O).9.8.7.60.5.4.3.2计算，其中，分母中VZ为空气运动粘性系数，约为1.45xl0-5m2s;分子中V是平均风速；D是圆柱结构的直径）将影响圆截面柱体结构的横风向风力和振动响应。当风速较低，即&W3X105时，Sf=O.2。一旦，与结构频率相等，即发生亚临界的微风共振。当风速增大而处于超临界范围，即3x1050&6Tn迎有较强相关性，当J而或J而10时，两者的耦合作用易发生不稳定的气动弹性现象。对于符合上述情况的高层建筑，标准建议在风洞试验根底

8、上，有针对性地进行研究。8.5.4 扭转风振等效风荷载可按以下规定采用：1对于体型较复杂以及质量或刚度有显著偏心的高层建筑，扭转风振等效风荷载VV麻宜通过风洞试验确定；也可比照有关资料确定。2对于质量和刚度较对称的矩形截面高层建筑，其扭转风振等效风荷载/可按附录H.3确定。8.5.6顺风向风荷载、横风向风振及扭转风振等效风荷载宜按表856考虑风荷载组合工况。表8.5.6中的单位高度风力小、%及扭矩Gk标准值应按以下公式计算：1）%=卬Lk3（8.5.62）友=WTkB-（85.63）式中：6k顺风向单位高度风力标准值（kNm;心横风向单位高度风力标准值（kN/m）；Ak一一单位高度风致扭矩标准

9、值IkNnVm）;WEWk2一一迎风面、背风面风荷载标准值（kN/m2）；B为迎风宽度（m）。表8.5.6风荷载组合工况工况顺风向风荷载横风向风振等效风荷载扭转风振等效风荷载1FDk-20.6%-3-TTk条文说明8.5.6高层建筑和高耸结构在脉动风荷载作用下，其顺风向荷载、横风向风振等效风荷载和扭转风振等效风荷载一般是同时存在的，但三种风荷载的最大值并不一定同时出现，因此在设计中应当考虑表8.5.6中的三种风荷载组合工况。表8.5.6主要参考日本标准方法并结合我国的实际情况和工程经验给出，考虑了顺风向、横风向风振响应的相关性：一般情况下顺风向风振响应与横风向风振响应的相关性接近零，对于顺风向

10、风荷载为主的情况（项次1）,横风向风荷载不参与组合；对于横风向风荷载为主的情况（项次2）,顺风向风荷载仅静力局部参与组合，简化为在顺风向风荷载标准值前乘以0.6的折减系数加以考虑。虽然横风向和扭转方向风振响应之间相关性较大，但影响因素较多，在目前研究尚不成熟情况下，暂不考虑扭转风振等效风荷载与另外两个方向的风荷载的组合（项次3）。8.6阵风系数8.6.1 计算围护构件（包括门窗）风荷载时的阵风系数应按表861确定。8.6.2 阵风系数离地面高度（m）地面粗糙度类别ABCD51.651.702.052.40101.601.702.052.40151.571.662.052.40201.551.6

11、31.992.40301.531.591.902.40401.511.571.852.29501.491.551.812.20601.481.541.782.14701.481.521.752.09801.471.511.732.04901.461.501.712.011001.461.501.691.981501.431.471.631.872001.421.45L591.792501.411.431.571.743001.401.421.541.703501.401.411.531.674001.401.411.511.644501.401.411.501.625001.401.411.5

12、01.605501.401.411.501.59条文说明8.6.1计算围护结构的阵风系数，不再区分幕墙和其它构件，统一按下式计算：其中A、B、C、D四类地貌类别截断高度分别为5m,10m,15m和30m,即阵风系数不大于1.65,1.70,2.05和2.4Oe调整后的阵风系数与原标准相比系数有变化，来流风的极值速度压(阵风系数乘以高度变化系数)与原标准相比降低了约5%到10%o对幕墙以外的其它围护结构，由于原标准不考虑阵风系数，因此风荷载标准值会有明显提高，这是考虑到近几年来轻型屋面发生风灾破坏的事件较多的情况而作出的修订。但对低矮房屋非直接承受风荷载的围护结构，如楝条等，由于其最小局部体型系

13、数由-2.2修改为-1.8,按面积的最小折减系数由0.8减小到0.6,因此整体取值与原标准相当。编者解读：阵风系最gz计算公式改按下式计算g7=l+2glo(Z10)-式中：g峰值因子，可取2.5；Iio一一为IOm高度处的湍流强度，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。取自8.4.3)gz=l+2glo(Z/10)-=l+22.50.12(Z10)-0j23gzB=l+2gIio(Z10)-a=l+22.50.14(Z10)-0j5gzc=l+2glo(Z10)-a=l+22.50.23(Z/10)-0-22gz=l+2glo(Z/10)-u=l+2

14、2.5039(Z/10)03例4.2-1求A类地区高度60m处风压高度变化系数。解：风压高度变化系数HZA=I.284x(6010)24=.974例4.2-2求B类地区高度90m处风压高度变化系数。解：风压高度变化系数口ZB=I.OOO(9O1O)3o=1.933例4.2-3求C类地区高度115m处风压高度变化系数。解：风压高度变化系数口ZC=O.544x(11510)44=l.593例4.2-4求D类地区高度138m处风压高度变化系数。解:风压高度变化系数HZD=O.262x(13810)60=1.265例4.2-5计算A类地区高度50m处阵风系数。解：阵风系数BgZA=I+2Lo(Z/10

15、)-o,2=1+22.5O.12(50/10)-,2=1.495例4.2-6计算B类地区高度80m处阵风系数。解：阵风系数BgZA=I+2Io10)-2=l+2X2.5X0.14X(80/10)-,5=1.512例4.2-7计算C类地区高度120m处阵风系数。解:阵风系数BgZA=I+2Io10)22=l+2XX2.50.23X(120/10)0-22=1.666例4.2-8计算D类地区高度160m处阵风系数。解：阵风系数BgZA=I+21g(Z/10)-030=1+22.50.39X(160/10)-030=1.849例4.2-9厦门市一矩形建筑幕墙工程位于滨海大道上，计算高度12Om处幕墙

16、面板风荷载标准值。解：根本风压亚0=8001/0?风压高度变化系数112人=1.284乂(120/10)0-24=2.331阵风系数BgZA=I+2ho(Z/10)o,2=1+22.5O.12(120/10)-0-,2=1.445迎风面：USL=I.0+0.2=1.2风荷载标准值Wk=1.4452.331(I+0.2)800=3234Nm2侧面墙角区：Psl=1.4+0.2=1.6风荷载标准值Wk=1.4452.331-(1.4+-0.2)800=-4311NZm2侧面墙面区：Psi=1.0+0.2=1.2风荷载标准值Wk=1.4452.331-(1.0+-0.2)800=-3234Nm2例4

17、.2-10求上海中心区一矩形幕墙工程高度200m处幕墙面板风荷载标准值。解：根本风压亚0=550明0?风压高度变化系数112口=0.262乂(200/10)-60=1.581阵风系数PgzD=l+2Iio(Z10)03=1+22.5X0.39(200/10)3=1.794迎风面：PSL=1.0+0.2=1.2风荷载标准值Wc=l.7941.581(1+0.2)X550=1.782Nm2侧面墙角区：Psl=1.4+0.2=1.6风荷载标准值Wk=I.7941.581X-(1.4+0.2)550=-2496Nm2侧面墙面区：Psl=1.0+0.2=1.2风荷载标准值Wk=1.7941.581-(1

18、.0+0.2)550=-1782Nm2例4.2-11求常州市郊区一矩形幕墙工程高度IoOm处幕墙面板风荷载标准值。解：根本风压WO=400Nm2风压高度变化系数HZB=I.00OX(100/10)30=1.995阵风系数PgzB=l+2Iio(Z10)-o-,5=1+22.5O.14(100/10)-,5=1.496迎风面：Usl=1.0+0.2=1.2风荷载标准值Wk=1.4961.995(1+0.2)400=1433Nm2侧面墙角区：Psl=1.4+0.2=1.6风荷载标准值Wk=1.4961.995-(1.4+0.2)400=-1910Nm2侧面墙面区：Psl=1.0+0.2=1.2风荷

19、载标准值Wk=1.4961.995-(1.0+0.2)400=-1433Nm2例4.2-12求合肥市市区一矩形幕墙工程高度90m处幕墙面板风荷载标准值。解：根本风压W0=350Nm2风压高度变化系数UZC=O544X(90/10)44=1.430阵风系数gzc=l+2I0(Z10)o22=1+22.50.23(90/10)-22=1.709迎风面：USL=1.0+0.2=1.2风荷载标准值Wk=1.7091.430(1+0.2)X350=1026Nm2侧面墙角区：PSL=1.4+0.2=1.6风荷载标准值Wk=I.7091.430-(1.4+0.2)35O=-1369Nm2侧面墙面区：Psl=

20、1.0+0.2=1.2风荷载标准值Wk=I.709X1.430-(1.00.2)350=-1026Nm2例4.2-13厦门市一建筑幕墙工程位于滨海大道上，层高3.6m,分格1.5m,求高度120m处幕墙立柱风荷载标准值。解：根本风压Wo=8OONm2风压高度变化系数UzA=L284X(120/10)024=2331阵风系数PgzA=l+2Iio(Z10)-o,2=1+22.5O.12(120/10)-0-,2=1.445附属面积3.6X1.5=5.4m2log5.4=0.732迎风面：USL(A=1.0+(0.81.0-1.0)X0.732/1.4=0.895USL=O.895+0.2=1.0

21、95风荷载标准值Wk=1.4452.331(0.895+0.2)800=2591NZm2侧面墙角区：sL(a：=-1.4+0.8X-1.4-(-1.4)0.732/1.4=-1.254Psl=-1.254+(-0.2)=-1.454风荷载标准值Wk=1.445X2.331-1.454800=-3918Nm2侧面墙面区：Usl（八）=-1.0+0.8-1.0-(-1.0)0.732/1.4=-0.895sl=-0.895+(-0.2)=1.095风荷载标准值Wk=I.445X2.331-1.095X800=-2591NZm2例4214上海中心区幕墙工程，层高3.2m,分格l8m,求高度20Om处幕墙立柱风荷载标准值。解：根本风压Wo=55ON?风压高度变化系数UzD=0.262X(200/10)-60=1.581阵风系数PgzD=l+2Iio(Z10)o-3=1+22.5O.39