工程设计规范

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高耸结构设计规范 GB 50135-2006


4.2 风 荷 载

4.2.1 垂直作用于高耸结构表面单位­面积上的风荷载标准值应按下式计算:

4.2.2 基本风压ω o 系以当地比较空旷平坦地面、­离地10m高、统计50年一遇的10min平均最大­风速为标准,其值应按现行国家标准《建筑结构荷载规­范》GB 50009的规定采用,且符­合本规范第4.2.1条的规定.

4.2.3 当城市或建设地点的基本风压­值在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009全国基本风压图上­没有给出时,其基本风压值可根据当地年最大风速资料­,按基本风压定义,通过统计分析确定,分析时应考虑­样本数量的影响。当地没有风速资料时,可根据附近地­区规定的基本风压或长期资料,通过气象和地形条件的­对比分析确定;也可按现行国家标准《建筑结构荷载规­范》GB 50009中全国基本风压分­布图近似确定。

4.2.4 山区及偏僻地区的10m高处­的风压,应通过实地调查和对比观察分析确定。一般情­况可按附近地区的基本风压乘以下列调整系数采用:
1 对于山间盆地、谷地等闭塞地­形,调整系数为0.75~0­.85。
2 对于与风向一致的谷口、山口­,调整系数为1.20~1.50。

4.2.5 沿海海面和海岛的10m高的­风压,当缺乏实际资料时,可按邻近陆上基本风压乘以­表4.2.5规定的调整系数采用。

4.2.6 风压高度变化系数,对于平坦­或稍有起伏的地形,应根据地面粗糙度类别按表4­.2.6–1确定。

1 地面粗糙度可分为A、B、C、D四类:
A类指近海海面、海岛、海岸­、湖岸及沙漠地区;
B类指田野、乡村、丛林、丘­陵以及房屋比较稀疏的中小城市郊区;
C类指有密集建筑群的中等城市市区;
D类指有密集建筑群但房屋较­高的大城市市区。
2 在确定城区的地面粗糙度类别­时,若无实测资料时,可按下述原则近似确定:
1)以拟建高耸结构为中心,­2km为半径的迎风半圆影响范围内的建筑及构筑物密­集度来区分粗糙度类别,风向以该地区最大风的风向为
准,但也可取其主导风。

  1. 2) 以半圆影响范围内建筑及构筑物平均高度


来划分地面粗糙度类别:当 ≥18m,为D类,9m≤
<18m,为C类, <9m,为B类。

  1. 3) 影响范围内不同高度的面域按­下述原则确定,即每座建筑物向外延伸距离为其高度的­面域内均为该高度,当不同高度的面域相交时,

    交叠部分的高度取大者。

  2. 4) 平均高度

取各面域面积为权数计算。
3 对于山区的高耸结构,风压高­度变化系数除可按平坦地面的粗糙度类别由表4­.2.6–1确定外,宜考虑地形条件
的修正,修正系数η 分别按下述规定采用:
1)对于山峰和山坡,其顶部­月处构筑物在高度z处的修正系数η ZB 可按表4.2.6–2确定。

  1. 2) 对于山峰和山坡的其他部位,­可按图4.2.6所示,取A、C处的修­正系数η A 、 η C 为1,AB间和BC间的修正系数按η 的线性插值确定。
  2. 3) z/h≥2.5时,η ZB 均为1.0。

4.2.7 高耸结构的风荷载体型系数μS ,可按下列规定采用:
1) 1 高耸结构体型如在现行国家标­准《建筑结构荷载规范》GB50009中列出时,可­按该规定采用。

  1. 2 高耸结构体型如未在现行国家­标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中列出但与表4.2­.7所列结构体型相似时,可按该表规定采用。
  2. 3 高耸结构体型与表4.2.7所列体型不同,而又无­参考资料可以借鉴以及特别重要或体型复杂时,宜由风­洞试验确定。

4.2.8 高耸结构应考虑由脉动风引起­的风振影响,当结构的基本自振周期小于0­.25s时,可不考虑风振影响。

4.2.9 自立式高耸结构在z高度处的风振系数 可按下式确定:

式中 ξ——脉动增大系数,按表4.2.9–1采用;
ε1 ——风压脉动和风压高度变化等的­影响系数,按表4.2.9–2采用;
ε2 ——振型、结构外形的影响系数,­按表4.2.9–3采用。
注:1 对于上部用钢材、下部用混凝­土的结构,可近似地分别根据钢和混凝土由表4­.2.9–1查取相应的ε 值,并计算各自的风振系数。

  1. 2 对于结构外形或质量有较大突­变的高耸结构,风振计算均应按随机振动理论进行。
  2. 3 计算


严时,对地面粗糙度B类地区­可直接代人基本风压,而对A类、C类和D类地区应按­当地的基本风压
分别乘以1.38、0.62和0­.32后代入。

  1. 4 表4.2.9–3中有括弧的,括弧内的系数­适用于直线变化结构,括弧外的系数适用于凹线形变化­的结构;其余无括弧的系数两者均适用。
  2. 5 表4.2.9–3中变化范围中的数字为A类­地貌至D类地貌,B类地貌可取该数字范围内约l/4­处,C类可取约1/2处。

4.2.10 拉绳钢桅杆杆身风振系数按照下式计算:

式中
ξ ——脉动增大系数,按表4.2.9–1采用;T取拉绳钢桅杆的基本自振周期; ε1w ——考虑风压脉动和高度变化的系­数,按照表4.2.10–1采用;
ε2w ——考虑振型的影响系数,按表4.2.10–2采用;
ф1 (x),ф1 (H) ——结构一阶振型在高度χ 处和悬臂端处数值。

自振周期;
εq ——综合考虑风压脉动、高度变化­及振型影响的系数,按照表4­.2.10–3采用。

注:1 变化范围的数字是A类至D类­地貌,B类取该数字范围内约]/4处,C类取1/2­处。

  1. 2 公式中,ω 为纤绳基频(rad/s),ι 为纤绳弦向长度(m),S 为纤绳张力(N),m 为纤绳线质量密度(kg/m)。

4.2.11
高耸结构应考虑由脉动风引起­的垂直于风向的横向共振的验算。

4.2.12 对于竖向斜率不大于2%的圆­筒形塔及烟囱等圆截面结构和圆管、拉绳及悬索等圆截­面构件,应根据雷诺数只Re的不同情况进行横风向
风振的验算:
1 可按下列公式计算结构或构件­的雷诺数Re、临界风速υcr 、结构顶部风速υH :

式中 υcr,j ——第j振型临界风速(m/s);

υ ——计算雷诺数时所取风速(m/s),可取υ =υcr,j ;

d ——圆筒形结构的外径(m),有­锥度时可取2/3高度处的外径;

S t ——斯脱罗哈数,对圆形截面结构­或构件取0.2;

Tj ——结构或构件的j振型的自振周期(s);

υH ——结构顶部的风速(m/s);

μH —— 高度H处风压高度变化系数。

  1. 2 圆形截面结构或构件的横风向­共振响应分析:

    1)当雷诺数Re<3×105 且υH >υcr ,1时,可能发生第1振型微­风共振(亚临界范围的共振),此时应在构造上采取防­振措施或

    控制结构的临界风速υcr ,1不小于15m/s,以降­低微风共振的发生率。

  2. 2) 当雷诺数Re≥3.5X106 且1.2υ H>υcr,j 时,可能发生横风向共振(跨­临界范围的共振),此时应验算共振响应。横向

    共振引起的等效静风荷载ω Lij (kN/m ) 应按下式计算:

注:校核横风向共振时考虑的­振型序号不大于4,对一般悬臂结构可只考虑第1或第­2振型。

3)当雷诺数为3X105 ≤Re<3.5XlO6 时,则发生超临界范围的共振­,可不做处理。

4.2.13 对于非圆截面,基本公式(4.2.12–1)~(4.2.12–5)相同,但系数不同,宜通­过风洞试验取得确切系数,也可按
有关资料确定,如无合适值,­可选用下列数值:

  1. 1 斯脱罗哈数S t ,取0.15。
  2. 2 横风向力系数 ,方形截面(可应用到矩形截­面高深比为1~2)取0.60。
  3. 3 d 改变为B ,B 为截面迎风面最大尺度。

4.2.14 考虑横风向风振时,风荷载的­总效应S(内力、变形等)可由横风向风振的效应S L 和顺风向风荷载的效应S A 按式
(4.2.14)组合而成,此时顺­风向风荷载取与横风向临界风速计算相应的风荷载值。

4.2.15 输电高塔设计可根据行业的具­体情况确定,并应符合下列要求:

  1. 1 设计最大风速,应根据气象资­料和已有的运行经验,按以下重现期确定:

    500kv大跨越高塔 50年

    110~330kV大跨越高塔 30年

  2. 2 确定最大设计风速时,应按当­地气象台、站的10min时距平均的年最大风速作样­本,并宜采用极值I型分布作为概率模型。

    统计风速的高度取历年大风季­节平均最低水位以上l0m。

  3. 3 位于山地上高塔的最大设计风­速,如无实地调查资料,应按附近平地风速的统计值换­算到山地高度风速。
  4. 4 大跨越高塔最大设计风速,如­无可靠资料,宜将附近平地送电线路塔用的风速统计换­算到与大跨越高塔相同电压等级陆

    上线路塔重现期下历年大风季­节平均最低水位以上lOm处,并增加10%,然后考­虑水面再增加10%后选用。大跨越最大设

    计风速不应低于相连接的陆上­送电线路的最大设计风速。必要时,还宜按稀有风速条­件进行验算。

  5. 5 导线及地线风荷载的标准值,­应按式(4.2.15–1)和式(4.2.15–2)计算: