理论教育 结构风效应:顺、横、扭转风振的分析

结构风效应:顺、横、扭转风振的分析

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:结构的风效应包括三个方面:顺风向效应、横风向效应及扭转风效应。脉动风是由于风的不规则性引起的,其强度随时间随机变化,由于脉动周期较短,与一些工程结构的自振周期较接近,因而会使结构产生较强的动力响应,是引起结构顺风向振动的主要原因。(二)横风向效应建筑物在承受风力作用时,不但顺风向可能发生顺风向风振,在一定条件下,也可能发生横风向风振。

结构风效应:顺、横、扭转风振的分析

结构的风效应包括三个方面:顺风向效应、横风向效应及扭转风效应。

(一)顺风向效应

顺风向效应是由顺风力引起的,在一般情况下它起主要作用,它可分为平均风和脉动风两部分。在风的顺风向风速时程曲线中包括两种成分,如图5.2.2所示:一种是长周期成分,其周期一般在10min以上;另一种是短周期成分,其周期一般只有几秒。根据风的这一特点,实际中常把顺风向风作用分解为平均风和脉动风(即阵风脉动)两部分加以分析。

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图5.2.2 顺风向平均风速U和脉动风速u

平均风相对稳定,虽然受风的长周期成分影响也存在动力响应,但由于风的长周期远大于一般结构的自振周期,因此这种动力影响很小,可以把平均风对结构作用力的速度、方向及其他物理量都看成不随时间而改变,按静力作用处理。(www.daowen.com)

脉动风是由于风的不规则性引起的,其强度随时间随机变化,由于脉动周期较短,与一些工程结构的自振周期较接近,因而会使结构产生较强的动力响应,是引起结构顺风向振动的主要原因。结构应进行动力分析,按随机振动理论计算。

(二)横风向效应

建筑物在承受风力作用时,不但顺风向可能发生顺风向风振,在一定条件下,也可能发生横风向风振。横风向风振一般由不稳定的空气动力形成,其性质远比顺风向更为复杂,有可能产生旋涡脱落、驰振、颤振和扰振等空气动力现象。

(三)扭转风效应

扭转风荷载是由于建筑各个立面风压的非对称作用产生的,受截面形状和湍流度等因素的影响较大。建筑是否需要考虑扭转风振的影响,主要考虑建筑的高度、高宽比、深宽比、结构自振频率、结构刚度与质量的偏心等因素。

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