中欧风荷载规范比较研究

秦 义

(辽宁省交通规划设计院，辽宁 沈阳 110166)



中欧风荷载规范比较研究

秦 义

(辽宁省交通规划设计院，辽宁 沈阳 110166)

从基本风压、风压高度变化系数、湍流度、脉动风速功率谱等方面，分析对比了中欧风荷载规范中影响风荷载特性的主要参数，总结了两种规范的风荷载计算方法，为工程设计人员提供参考。

风荷载，风压，风速谱，湍流度

0 引言

随着国内工程建设的日趋饱和以及国家“一路一带”走出去战略的推进，涉外工程日益增多。而欧洲规范在国际工程中的使用范围较广，对比研究中欧风荷载规范的异同是十分必要的。国内一些学者对中外风荷载规范进行了对比研究，但都是针对GB 50009—2001(2006版)荷载规范[3-4]。而中国2012版荷载规范对风荷载部分做了较大改动。本文对2012版中国风荷载规范与现行欧洲风荷载规范的风荷载特性进行了对比分析，并对中欧规范中风荷载的计算流程进行了总结。

1 基本风压(风速)

中国规范采用的是基本风压，而欧洲规范采用的是基本风速。风速和风压可根据贝努利(Bernoulli)公式换算。中欧规范的对比见表1。

中欧规范对于地面粗糙度的分类是对应的。中国规范的B类地貌对应欧洲规范的Ⅱ类地貌。因此由表1可见，中欧规范对于基本风压(风速)的规定是一致的。

表1 基本风压(风速)对比

2 风压高度变化系数

表2 风压高度变化系数对比

3 湍流度

湍流度是对脉动风总能量的度量。中欧风荷载规范关于湍流度的定义见表3。以B类地貌为例，湍流度的对比见图2。由图2可知：1)湍流度随高度的增加而减小；2)中国规范的湍流度小于相应类别欧洲规范的湍流度，最大相差30%左右。

表3 湍流度对比

4 脉动风速功率谱

脉动风速功率谱反映了脉动风能量随频率的变化情况。中欧规范采用了不同脉动风速功率谱，见表4。由表4可知Davenport谱不随高度变化，只与结构的自振频率及基本风压有关。而Kaimal谱则考虑了近地面湍流随高度变化的特点。中欧规范不同脉动风速功率谱的对比见图3(10 m高度处平均风速取30 m/s，地面粗糙度分类取B类和Ⅱ类，高度z取40 m和200 m)。由图3可知：1)在低频区域Kaimal谱谱值大于Davenport谱，而在高频区域Davenport谱谱值大于Kaimal谱；2)由于建筑结构的自振频率一般在0.10 Hz～5 Hz之间，在此范围内Davenport谱的谱值比Kaimal谱偏大，因此采用Davenport谱会高估结构的动力反应，计算结果偏于保守。

表4 脉动风速功率谱对比

5 风荷载计算过程对比

中国规范风荷载的计算是采用基于结构动力学的“惯性力法”对风荷载进行静力等效。欧洲规范风荷载的计算采用基于结构某一点响应的“阵风因子法”。中国规范与欧洲规范风荷载计算过程的对比见表5。

表5 风荷载计算过程对比

6 结语

本文对现行中欧风荷载规范从平均风和脉动风的各个特性方面逐一进行了对比，并总结归纳了中欧风荷载规范的计算流程。对采用欧洲风荷载规范进行结构分析设计提供了有益的指导。进行结构设计时，还需注意中欧规范的适用范围、荷载工况组合、风荷载体型系数取值等方面的差异。

[1] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[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.中澳欧风荷载规范的对比研究[J].苏州科技学院学报(工程技术版)，2012，25(3):13-18.

[4] 薛颖亮，李云贵.中欧风荷载规范的对比研究[J].土木建筑工程信息技术，2010，2(1):78-81.

[5] 克莱斯·迪尔比耶，斯文·奥勒·汉森.结构风荷载作用[M].薛 素，李雄彦,译.北京:中国建筑工业出版社，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 义(1986- )，男，硕士，工程师

TU312

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