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1.关于风荷载的一些初步知识。 作用在结构上的风力一般可表示为顺风向风力、横 风向风力和扭风力矩，如图6-7。在一般情况下，不对称 气流产生的风力矩一般不大，工程设计时可不考虑，但 对有较大不对称或较大偏心的结构，应考虑风力矩的影响。 2.结构抗风计算的几个重要概念 结构的风力和风效应 3.横向风振的产生及其对建筑物的影响 横风向风振是由不稳定的空气动力特性形成的，其中包括旋涡脱落、弛振、颤振、扰振等空气动力现象。根据研究可发现横风向风振与结构截面形状和雷诺数Re有关，可得： 惯性力=单位面积上的压力 (v2/2 · 面积F 粘性力=粘性应力· 面积F =（粘性系数( ·速度梯度dv/dy）·面积F。 横向风振的产生(圆截面柱体结构) 沿上风面AB速度逐渐增大（v (），B点压力达到最小值; 沿下风面BC速度逐渐降低（ v ↓），压力重新增大。 气流在BC中间某点S处速度停滞（ v =0），生成旋涡，并在外流的影响下以一定周期脱落（脱落频率fs）---Karman 涡街当气流旋涡脱落频率fs与结构横向自振频率接近时，结构发生共振，即发生横向风振 。 结构在上述三种力作用下，可以发生以下三种类型的振动。 @横风向风力下涡流脱落振动 当风吹向结构，可在结构周围产生旋涡，当旋涡脱 落不对称时，可在横风向产生横风向风力，所以横风向 振动在任意风力情况下都能发生涡激振动现象。在抗风 计算时，除了必须注意第一类振动外，还必须同时考虑 第二类振动现象。特别是，当旋涡脱落频率接近结构某 一自振频率时，可产生共振现象，即使在考虑阻尼存在 的情况下，仍将产生比横向风力大十倍甚至几十倍的效 应，必须予以高度重视。 空气动力失稳（驰振、颤振） 结构在顺风向和横风向风力甚至风扭力矩作用下， 当有微小风力攻角时，在某种截面形式下，这些风力可 以产生负号阻尼效应的力。如果结构阻尼力小于这些 力，则结构将处在总体负阻尼效应中，振动将不能随着 时间增长而逐渐衰减，却反而不断增长，从而导致结构 破坏。这时的起点风速称为临界风速，这种振动犹如压 杆失稳一样，但受到的不是轴心压力，而是风力，所以 常称为空气动力失稳，在风工程中，通常称为弛振（弯 或扭受力）或颤振（弯扭耦合受力）。空气动力失稳在 工程上视为是必须避免发生的一类振动现象。 横风向风荷载是一与顺风向风荷载同时存在的风荷载。 对圆截面柱体结构，当发生旋涡脱落时，若脱落频率与结 构自振频率相符，将发生共振现象。大量试验表明，旋涡 脱落频率f s与风速v成正比，与截面的直径D成反比。试验表明，涡流脱落振动特征可以由雷诺数Re的大小分三个临 界范围，雷诺数为： 式中v—空气运动粘性系数，约为1.45×10-5m2/s。 由此可得 Re ?69000vD 当结构沿高度截面缩小时（倾斜度不大于0.02）,可近 似取2/3结构高度处的风速和直径。 4.横风向风引起的共振问题探究 ( 圆筒式结构三个临界范围为： 跨临界范围：Re( 3.5 ( 10^6 强风共振引起周期脱落振动 超临界范围：3.0(10^5 ( Re ( 3.5 ( 10^6 呈随机性不规则振动 亚临界范围：3.0(10^2 ( Re ( 3.0 ( 10^5 微风共振,基本恢复到周期脱落振动 周期振动可以引起共振（涡流脱落频率接近自振频 率）从而产生大振幅振动。由于雷诺数与风速v有关，亚临 界范围即使共振，由于风速较小，也不致产生严重的破 坏。当风速增大而处于超临界范围时，旋涡脱落没有明显 的周期，结构的横向振动也呈随机性。所以当风速在亚临 界或超临界范围内时，一般情况下，工程上只需采取适当 构造措施即可，即使发生微风共振，结构可能对正常使用 有些影响，但不至于破坏，设计时只要控制结构顶部风速 即可。当风速更大，进入跨临界范围，重新出现规则的周 期性旋涡脱落，一旦与结构自振频率接近，结构将发生强 风共振，由于风速甚大或已到设计值，因而振幅极大，可 产生比静力大几十倍的效应，国内外都发生过很多这类的 损坏的事例，所以对此必须予以注意。 4.结构横向风力和风效应计算 PL=(L((v＾2/2)B (L -横风向风力系数，与雷诺数Re有关 跨临界范围、亚临界范围的结构横风向作用具有周期性，结构横向风作用力 PL(z,t)= ((v＾2(z)/2)B(z) (Lsin(st 风旋涡脱落圆频率 (s=2(fs= 2(St v(z)/B(z) St-斯脱罗哈数，对圆形截面结构取0.2 横风向风作用力频率（ fs ）与结构横向自振基本频率（ f1）接近时，结构横向产生共振反应 锁住（loo