中歐風荷載規范比較研究

秦 義

(遼寧省交通規劃設計院，遼寧 沈陽 110166)

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中歐風荷載規范比較研究

秦 義

(遼寧省交通規劃設計院，遼寧 沈陽 110166)

從基本風壓、風壓高度變化系數、湍流度、脈動風速功率譜等方面，分析對比了中歐風荷載規范中影響風荷載特性的主要參數，總結了兩種規范的風荷載計算方法，為工程設計人員提供參考。

風荷載，風壓，風速譜，湍流度

0 引言

隨著國內工程建設的日趨飽和以及國家“一路一帶”走出去戰略的推進，涉外工程日益增多。而歐洲規范在國際工程中的使用范圍較廣，對比研究中歐風荷載規范的異同是十分必要的。國內一些學者對中外風荷載規范進行了對比研究，但都是針對GB 50009—2001(2006版)荷載規范[3-4]。而中國2012版荷載規范對風荷載部分做了較大改動。本文對2012版中國風荷載規范與現行歐洲風荷載規范的風荷載特性進行了對比分析，并對中歐規范中風荷載的計算流程進行了總結。

1 基本風壓(風速)

中國規范采用的是基本風壓，而歐洲規范采用的是基本風速。風速和風壓可根據貝努利(Bernoulli)公式換算。中歐規范的對比見表1。

中歐規范對于地面粗糙度的分類是對應的。中國規范的B類地貌對應歐洲規范的Ⅱ類地貌。因此由表1可見，中歐規范對于基本風壓(風速)的規定是一致的。

表1 基本風壓(風速)對比

2 風壓高度變化系數

表2 風壓高度變化系數對比

3 湍流度

湍流度是對脈動風總能量的度量。中歐風荷載規范關于湍流度的定義見表3。以B類地貌為例，湍流度的對比見圖2。由圖2可知：1)湍流度隨高度的增加而減小；2)中國規范的湍流度小于相應類別歐洲規范的湍流度，最大相差30%左右。

表3 湍流度對比

4 脈動風速功率譜

脈動風速功率譜反映了脈動風能量隨頻率的變化情況。中歐規范采用了不同脈動風速功率譜，見表4。由表4可知Davenport譜不隨高度變化，只與結構的自振頻率及基本風壓有關。而Kaimal譜則考慮了近地面湍流隨高度變化的特點。中歐規范不同脈動風速功率譜的對比見圖3(10 m高度處平均風速取30 m/s，地面粗糙度分類取B類和Ⅱ類，高度z取40 m和200 m)。由圖3可知：1)在低頻區域Kaimal譜譜值大于Davenport譜，而在高頻區域Davenport譜譜值大于Kaimal譜；2)由于建筑結構的自振頻率一般在0.10 Hz～5 Hz之間，在此范圍內Davenport譜的譜值比Kaimal譜偏大，因此采用Davenport譜會高估結構的動力反應，計算結果偏于保守。

表4 脈動風速功率譜對比

5 風荷載計算過程對比

中國規范風荷載的計算是采用基于結構動力學的“慣性力法”對風荷載進行靜力等效。歐洲規范風荷載的計算采用基于結構某一點響應的“陣風因子法”。中國規范與歐洲規范風荷載計算過程的對比見表5。

表5 風荷載計算過程對比

6 結語

本文對現行中歐風荷載規范從平均風和脈動風的各個特性方面逐一進行了對比，并總結歸納了中歐風荷載規范的計算流程。對采用歐洲風荷載規范進行結構分析設計提供了有益的指導。進行結構設計時，還需注意中歐規范的適用范圍、荷載工況組合、風荷載體型系數取值等方面的差異。

[1] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[2] BS EN 1991-1-4:2005,Eurocode 1:Actions on structures—Part 1-4:General actions—Wind actions[S].

[3] 夏瑞光，范存新.中澳歐風荷載規范的對比研究[J].蘇州科技學院學報(工程技術版)，2012，25(3):13-18.

[4] 薛穎亮，李云貴.中歐風荷載規范的對比研究[J].土木建筑工程信息技術，2010，2(1):78-81.

[5] 克萊斯·迪爾比耶，斯文·奧勒·漢森.結構風荷載作用[M].薛 素，李雄彥,譯.北京:中國建筑工業出版社，2006.

Comparative research on China and Europe wind load criteria

Qin Yi

(LiaoningTrafficPlanning&DesignInstitute,Shenyang110166,China)

Starting from aspects of basic wind pressure, wind pressure height variation coefficient, turbulence, and fluctuation wind speed spectrum, the paper comparatively analyzes major parameters influencing wind load characteristics of China and Europe wind load criteria, and summarizes wind load computation methods of two kinds of wind load criteria, which has provided some guidance for engineering designers.

wind load, wind pressure, wind speed spectrum, turbulence

1009-6825(2016)11-0037-03

2016-01-23

秦 義(1986- )，男，碩士，工程師

TU312

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