考虑气动干扰效应的相邻烟囱风荷载中欧规范对比分析-中国水利水电.PDF

中国水利水电科学研究院 第12届青年学术交流会论文 文章编号： 考虑气动干扰效应的相邻烟囱风荷载中欧规范对比分析 邸庆霜，胡晓，曾迪 (中国水利水电科学研究院 工程抗震研究中心，北京 邮编 100048) 摘要：顺风向和横风向的风荷载是高耸烟囱结构结构设计的主控荷载。横风向的旋涡脱落现象是一种非常复杂的 空气流动现象，圆形截面的烟囱结构则存在产生横风向涡激共振现象的风险。由于横风向共振风荷载机理复杂， 目前的计算理论尚不成熟。此外，当两座烟囱相距较近时，二者之间会产生气动干扰效应。本文从规范分析出发， 结合某国际工程中的两座相邻烟囱结构风荷载计算问题，对中国与欧洲规范在烟囱结构风荷载确定问题上的应用 开展分析研究，并对如何考虑相邻烟囱的气动干扰效应进行分析，对比讨论了中欧规范在烟囱风荷载计算上的差 异。欧洲规范相比于中国规范更为详细细致，中国规范横风向等效风荷载的计算偏不安全，并有待进一步完善。 关键词：高耸烟囱；中欧风荷载规范；气动干扰；涡激共振； 中图分类号： 文献标识码：A 1 研究背景 来流自然风在高耸烟囱上会同时产生顺风向和横风向的风荷载作用，由于高耸烟囱自身柔度较大， 自振周期较长，易引起较大的气动弹性反应，尤其易产生横风向的涡激共振效应。对于顺风向的风荷 载作用及风振响应，目前已经有较为完整的计算方法[1,2] ；而横风向的风致振动及其激励机理则远未清 晰[3] 。 工程中大多参考顺风向的风振理论，建立经验型的横风共振风荷载计算理论[3,4] 。高耸烟囱结构因 [5] 横风向涡激共振而发生破坏或损坏的例子屡见不鲜 。如果同时存在相距非常近的两座烟囱，那两座 烟囱的气动干扰效应[6,7,8]会进一步增加结构风振效应的复杂性，同时也增大了烟囱结构风工程实践的 难度。 如何依据现行规范确定高耸烟囱的顺风向及横风向风荷载是工程设计中需重点解决的问题。对于 存在近距相邻烟囱的工程，还需要进一步考虑两烟囱间气动干扰效应对结构风荷载及风振响应的影响。 [3,4] [5] 本文以某国际工程中的两座近距相邻烟囱结构为例，依据中国规范 与欧洲规范 对烟囱结构的 风荷载计算方法以及气动干扰效应的考虑开展分析研究，通过中欧规范应用的对比分析为此类烟囱结 构风荷载计算以及气动干扰效应的处理提供经验。 2 烟囱风荷载中欧规范对比 收稿日期： 论文 未公开发表过。 基金项目： 作者简介：邸庆霜 （1982-），男，河北，博士后，工程师，主要从事工程结构抗震抗风研究工作。E_mail:2008dqs@tongji.edu.cn [3] 2.1 顺风向等效静力风荷载 依据中国 《建筑结构荷载规范GB50009-2012》 ，垂直于建筑物表面上 的风荷载标准值w ，按式(1)计算： k w w (1) k z s z 0 2 式中：β ―高度z 处的风振系数；μ －风荷载体型系数；μ －风压高度变化系数；w －基本风压（kN/m ）。 z s z