廣東省高層建筑風振舒適度評價標準及控制技術規(guī)程

廣東省標準備案號J15642-20212021-02-28發(fā)布2021-05-01實施廣東省標準高層建筑風振舒適度評價標準及控制技術規(guī)程Comfortevaluationstandspecificationforwind-inducedvibrationoftallbuilding批準部門：廣東省住房和城鄉(xiāng)建設廳3粵建公告〔2021〕15號標準及控制技術規(guī)程》為廣東省地方標準，編號為DBJ/T15-216-2021。本標準自2021年5月1日起實施。()公開。2021年2月28日4根據《廣東省住房和城鄉(xiāng)建設廳關于發(fā)布(2019年廣東省本規(guī)程的主要技術內容是：1總則；2術語和符號；3基本6結構風振控制。本規(guī)程主編單位：廣東省建筑科學研究院集團股份有限本規(guī)程參編單位：廣東勘設建筑技術服務中心5本規(guī)程主要起草人員：李慶祥許偉肖丹玲孫立德本規(guī)程主要審查人員：蔡健李壽英劉維亞隋慶海黃泰赟徐其功沈國輝6 12術語和符號 22.1術語 2 33基本規(guī)定 54風振舒適度指標與評價準則 6 6 65風振加速度計算與測試 6結構風振控制 20 21 22附錄A風振加速度計算 附錄B高層建筑加速度計算案例 附錄C風振控制系統(tǒng)性能參數的確定 48本規(guī)程用詞說明 7 1 2 2 3 54ComfortIndexesandEvaluationCriteriaofWindVibration 6 6 65CalculationandTestofWindVibrationAc 21 AppendixACalculationofWindVibrationAcceleration 26AppendixBAccelerationCalculationCaseofTallBuilding 32AppendixCDeterminationofPerformanceParametersofWind 48ExplanationofWordingin ListofQuotedStandards Addition:ExplanationofProvisions 5512f2.1.210年重現期風壓windpressureduringarecurringpoftenyears測數據，經概率統(tǒng)計得出10年一遇最大值確定的風速，考慮相2.1.350年重現期風壓windpressureduringarecurringperiod34ML——橫風向廣義質量；Rp——順風向風振共振系數；Rr——扭轉向風振共振系數；WH——建筑頂部風壓；564.1.2建筑形體不規(guī)則的高層建筑，宜考慮扭轉風效應對風振2在10年重現期作用下的風振加速度不大于本規(guī)程第3在50年重現期作用下的風振加速度不大于本規(guī)程第4.2.3高層建筑在1年重現期風壓作用下，結構使用樓層的風振加速度限值可按圖4.2.3或表4.2.3選用。4.2.4高層建筑在10年重現期風壓作用下，結構使用樓層的風4.2.6風振舒適度滿足本規(guī)程第4.2.1條或第4.2.2條要求且7------辦公圖4.2.31年重現期風壓作用下結構使用樓層的風振加速度限值表4.2.31年重現期風壓作用下結構使用樓層的風振加速度限值頻率(Hz)風振加速度限值(m/s2)加速度限值(m/s2)8其1年風振舒適度等級，按表4.2.6-等級?！狧-70—H-500.0050.1 圖4.2.61年風振舒適度等級曲線表4.2.6-11年風振舒適度等級指標頻率(Hz)風振加速度限值(m/s2)91年風振舒適度等級I(良)Ⅱ(優(yōu))5.1.2風振角點加速度為考慮扭轉角加速度影響的平動加5.1.3用于風振舒適度評估的加速度應換算到對應使5.1.5當有條件進行建設地點的專項風氣候分析時，可根據各個方位上的原始記錄資料統(tǒng)計得到風壓方向性系數。采用風洞試驗進行風振舒適度評價時，宜考慮風壓方向性系數的1年重現期風壓作用10年重現期風壓作用50年重現期風壓作用5.1.7風振加速度計算時，廣東省各縣市1年、10年和50年重市名區(qū)/縣風壓(kN/m2)市名區(qū)/縣風壓(kN/m2)花都區(qū)惠州市惠東縣番禺區(qū)惠陽區(qū)南沙區(qū)從化區(qū)增城區(qū)羅湖區(qū)南山區(qū)鹽田區(qū)香洲區(qū)金灣區(qū)斗門區(qū)橫琴島順德區(qū)樂昌市陽江市陽春市陽東縣陽西縣市名區(qū)/縣風壓(kN/m2)市名區(qū)/縣風壓(kN/m2)陽山縣高要市四會市東莞市臺山市中山市石岐區(qū)上川島下川島高州市惠來縣電白縣陸河縣陸豐市5.2風振加速度計算的經驗方法5.2.1滿足現行廣東省標準《建筑結構荷載規(guī)范》DBJ15-101要求的高層建筑可按該規(guī)范附錄J規(guī)定的方法進行順風向及橫風5.2.2滿足以下條件、高度小于200m、質量不滿足沿高度均勻分布或扭轉效應突出的高層建筑，可按本規(guī)程第5.2.3條~第5.2.81建筑從底部到頂部為等截面矩形截面；B——迎風面寬度(m);D——建筑平面進深(m);vH——建筑頂部風速(m/s);f——橫風向一階頻率(Hz);5.2.3高層建筑頂部順風向最大風振加速度可按下式計算：5.2.4高層建筑頂部以下高度z處順風向風振加速度可按下式B——迎風面寬度(m);RL——橫風向風振共振系數，可按本規(guī)程附錄A.5.2.6高層建筑頂部以下高度z處橫風向風振加速度可按下式WH——建筑頂部風壓(kN/m2),可按本規(guī)程附錄A.1中λ——扭轉向一階振型修正系數，可按本規(guī)程附錄A.3R——扭轉向風振共振系數，可按本規(guī)程附錄A.3中的Ir——扭轉向廣義慣性矩(kg·m2),可按本規(guī)程附錄5.2.8高層建筑頂部以下高度z處扭轉向風振角加速度可按下5.3風振加速度風洞試驗測試5.3.1結構風振加速度可采用剛性模型測壓試驗、高頻測力天平試驗和氣彈模型試驗等風洞試驗方法進行模擬與測試。5.3.2風洞試驗應在模擬的大氣邊界層風場中進行，大氣邊界層風場應按現行廣東省標準《建筑結構荷載規(guī)范》DBJ15-101規(guī)定的地面粗糙度類別模擬平均和脈動風特性，風剖面與模型的5.3.3高層建筑可按如下規(guī)定采用合適的試驗方法獲得風振加1采用剛性模型測壓試驗和高頻覆面積分計算獲得風振加2基本振型接近直線的高層建筑結構，可采用高頻天平測3風-結構耦合效應較強的高層建筑，宜采用氣彈模型試驗5.3.4風洞試驗應滿足現行行業(yè)標準《建筑工程風洞試驗方法5.3.5風振角點加速度可采用風洞試驗結合隨機振動理論進行5.4風振加速度實測5.4.1現場實測應結合當地地形條件和氣象條件等，選擇典型5.4.3風振加速度實測應進行結構動力特性測試，可選擇5.4.5加速度實測時宜同時布置環(huán)境風5.4.6加速度測點的布設位置應根據高層建筑動2可合理利用結構的對稱性原則，以達到減少傳感器的5每個高度處測點應不少于3個，分別布置于平面中心(1號測點)、兩個主軸方向的遠端(2號、3號測點);對于可能存少1個測點(4號測點),如圖5.4.6所示。設計使用年限，當風振控制系統(tǒng)達到其使用年限時，應及時6.2.4設置風振控制系統(tǒng)的高層建筑結構的總阻尼比，應為主6.2.5設置風振控制系統(tǒng)的高層建筑結構的總剛度，應為設計風荷載作用下風振控制系統(tǒng)作用在結構上的最大作用力6.2.7風振控制及支撐系統(tǒng)的極限控制力、極限位移和2不宜安裝在太陽直射、雨水、溫度較高和較低的1)第三方抽樣檢測20%的同一工程同一類型同一規(guī)格數量的黏滯阻尼器，且不應少于2個，檢測合格率應為100%;本周期),黏滯阻尼器的主要設計指標誤差和衰減量應不超過15%,同時，黏滯阻尼器液體應不產生泄構第一振型頻率的0.75倍、1倍和1.25倍作為檢測3)采用正弦激勵法，以檢測頻率為加載頻率，在0.3倍阻尼器最大位移至1.2倍設計位移之間均勻選取6個4)采用正弦激勵法，以檢測頻率為加載頻率，以設計速度為峰值速度，進行往復加載試驗不少于6圈，測量得到的阻尼力與設計阻尼力之差應小于15%,且阻尼5)對于超載耐壓試驗，要求黏滯阻尼器在1.2倍設計最大阻尼力作用下，保持10min應不發(fā)生泄漏現象1)第三方抽樣檢測3%的同一工程同一類型同一規(guī)格數為100%;2)采用正弦激勵法，以檢測頻率為加載頻率，在0.3倍阻尼器最大位移至1.2倍設計位移之間均勻選取6個3)以主體結構風振響應的主要頻率為加載頻率，以阻尼1)第三方抽樣檢測20%的同一工程同一類型同一規(guī)格數量的調諧阻尼器，且不應少于2個；當只有1個的時候，取1個；2)對調諧阻尼器的頻率和阻尼比進行檢測，檢測合格率應為100%;3)調諧阻尼器的實測頻率和實測阻尼系數與設計值的相對誤差分別應小于1%和10%;4)調諧阻尼器的彈簧和阻尼元件疲勞性能不應發(fā)生由風5)調諧阻尼器的慣性質量行程限位等安全保護措施應進1)對于小型主被動混合調諧質量阻尼器，安裝前應進行2)對于大型主被動混合調諧質量阻尼器，安裝前應進行1風振控制系統(tǒng)所用的鋼材、焊接材料、緊固件、材料、2根據現行行業(yè)標準《建筑消能阻尼器》JG/T209的規(guī)附錄A風振加速度計算WH=HHWRμg=μs?-μs2(A.1.2)C'=0.0082(D/B)3-0.071(D/B)2+0.2λL=1-0.4lnβLvH——建筑頂部風速(m/s),按本規(guī)程式(A.1.1-2)λπ=1-0.4lnβr(A.3.2)vH——建筑頂部風速(m/s),按本規(guī)程式(A.1.1-2)建筑物用途：1層～23層為辦公，24層～35層為酒店，36基本風壓：50年重現期風壓0.75kN/m2,10年重現期風壓0.45kN/m2,1年重現期風壓0.206kN/m2。一階固有頻率：X向0.212Hz;Y向0.215Hz;扭轉向阻尼比：5%;2%;1.5%。Z(a)立面圖(b)平面圖表B.2-1自振頻率以及周期方向X軸方向Y軸方向扭轉方向自振頻率(Hz)周期(s)(3)扭轉向(Z軸方向)一般化慣性矩；其中，第(1)項~第(3)項參數可根據離散的振型系數樓層功能I扭轉向X向Y向扭轉向續(xù)表B.2-2樓層功能m2)X向Y向扭轉向Y向扭轉向φ98765432 廣義質量M=2(mφ2)廣義慣性矩I=2(Iφ2)表B.2-3振型指數擬合結果方向X方向(βx)Y方向(β,)扭轉方向(β?)1.計算工況00onod圖B.2表B.3-1加速度計算工況一覽表風向計算方向對應軸向工況一X順風向X橫風向Y扭轉向ZY順風向Y橫風向X扭轉向ZMs?為+0.8,背風面體型系數μ為-0.6,順風向體型系數μ?=Hs?-Hs?=+0.8-(-0.6)=1.4。H>30m且小于梯度高度450m,湍流尺度Lz在參考高度HC'=0.0082(D/B)3-0.071(D/B扭轉向一階臨界阻尼比ζ為1.5%。根據本規(guī)程表B.2-2,扭轉向廣義慣性矩度，得到1年重現期作用下建筑頂部加速度結果如表B.3-2表B.3-21年重現期作用下建筑頂部加速度工況一順風向橫風向扭轉向順風向橫風向扭轉向XYZYXZ平動加速度(10-2m/s2)扭轉角加速度(10-?rad/s2)B.410年重現期風壓作用下加速度計算查本規(guī)程表5.1.7,深圳市10年重現期風壓w1o=臨界阻尼比取2%,計算10年重現期風壓下建筑頂部加速表B.410年重現期作用下建筑頂部加速度工況一順風向橫風向扭轉向順風向橫風向扭轉向XYZYXZ平動加速度(10-2m/s2)扭轉角加速度(10-?rad/s2)B.550年重現期風壓作用下加速度計算查本規(guī)程表5.1.7,深圳市50年重現期基本風壓wo=臨界阻尼比取5%,計算50年重現期風壓下建筑頂部加速表B.550年重現期作用下建筑頂部加速度工況一順風向橫風向扭轉向順風向橫風向扭轉向XYZYXZ平動加速度(10-2m/s2)扭轉角加速度(10-?rad/s2)B.6高層建筑風振舒適度評價根據本規(guī)程式(5.2.4)、式(5.2.6)、式(5.2.8)計算得(1)X向自振頻率為0.212Hz,辦公區(qū)(23層)最大平動加速度為1.728×102m/s2,酒店區(qū)(35層)最大平動加速度為10年重現期風壓工況一工況一工況一XYZYXZXYZYXZXYZYXZ續(xù)表B.6-110年重現期風壓工況一工況一工況一XYZYXZXYZYXZXYZYXZ987654321阻尼比X向Y向加速度*)(10-2m/s2)1年重現期風壓10年重現期風壓等效平動加速度*=r×am,此處r=√(B/2)2+(D/2)2=33.234m(2)Y向自振頻率為0.215Hz,辦公區(qū)(23層)最大平動加速度為1.714×10-2m/s2,酒店區(qū)(35層)最大平動加速度為(3)扭轉(Z)向自振頻率為0.250Hz,辦公區(qū)(23層)根據本規(guī)程第4.2.3條，如圖B.6-1所示，本項目辦公區(qū)和酒店區(qū)風振加速度均滿足1年重現期風壓作用下風振加速度限值------辦公0.020.1根據本規(guī)程第4.2.6條，如圖B.6-2所示，本項目1年重現—H-70—H-50(1)辦公區(qū)(23層)最大平動(含等效平動)加速度為0.051m/s2,小于0.25m/s2,(2)酒店區(qū)(35層)最大平動(含等效平動)加速度為(含等效平動)加速度為0.125m/s2,小于0.5m/s2,滿足人體舒本項目50年重現期風壓為0.75kN/m2,大于0.5kN/m2,本附錄C風振控制系統(tǒng)性能參數的確定Fa=C|△i|"sgn(△u)W.——黏滯阻尼器在相應加載位移時滯回曲線所圍的3)表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的4)表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的用詞，采用2條文中指明應按其他有關標準執(zhí)行的寫法為：“應符廣東省標準高層建筑風振舒適度評價標準及條文說明制訂說明216-2021,經廣東省住房和城鄉(xiāng)建設廳2021年2月28日以第153基本規(guī)定 4風振舒適度指標與評價準則 4.1結構風振舒適度指標 625風振加速度計算與測試 5.1一般規(guī)定 716結構風振控制 736.1一般要求 736.2計算分析 74 6.4檢測與驗收 77輪廓進行優(yōu)化(圖1);法改變立面輪廓進行優(yōu)化(圖2)。立立面開洞高低錯落逐層退進錐形處理2)調諧阻尼器通過將其頻率設計為與主體結構所控制的高時，建議將調諧阻尼器與其他耗能裝置(如黏滯阻3)主被動混合調諧阻尼器是在被動調諧質量阻尼器基礎1)黏滯和黏彈性阻尼器常用于框架結構、框架剪力墻結2)對于可利用空間有限的住宅建筑，可優(yōu)先考慮利用消3)當風振控制系統(tǒng)需要為建筑結構提供附加剛度時，不4.1.1規(guī)則的建筑方案體現在體型(平面和立面的形狀)簡不規(guī)則類型扭轉不規(guī)則凹凸不規(guī)則的30%,或較大的樓層錯層不規(guī)則類型豎向剛度不規(guī)則豎向抗側力4.2.1、4.2.2我國現行標準對于高層建筑10年重現期風壓作風荷載重現期越大，風荷載越大，建筑物的加速度響應越期為：中國和加拿大為10年重現期；ISO6897為5年重現期；ISO10137和日本AIJ標準為1年重現期。舒適度標準中所采用現期的評價標準即可看作年超越概率為1/10,控制較為嚴格；鋼結構技術規(guī)程》JGJ99風致加速度峰值統(tǒng)一為10年重現期、約為5s;500m～600m量級的超高層，周期約為10s。因此，以高鋼規(guī)中國高規(guī)(JGJ3)中國高鋼規(guī)(JGJ99)北美(NBC)日本(AIJ)0.14~0.20(對應H-90)ISO10137是由ISO/TC98技術委員會制定的，標準給出了1年重現期風荷載作用下結構各個方向的第一階頻率對應的加速度最大限值的兩條曲線，分別針對辦公建筑和居住建筑，其中居住建筑為辦公建筑的2/3。標準中的各方向一階頻率分別包括順風向、橫風向和扭轉向的一階頻率，扭轉加速度取為等效的平動加速度，其公式為：r×ar,r表示所考慮點到扭轉中心的距離，ar表示扭轉向風振角加速度。評價曲線如圖4所示。日本標準采用1年重現期的風荷載作用下、10min內結構的加速度最大響應值為指標，該標準根據舒適度要求程度的不同，設計了5條不同的限值曲線，如圖5所示。其中，H-10表示在ISO10137中，住宅、公寓1年重現期風振加速限值與日本住宅公寓建筑1年重現期作用下的風振加速限值采用日本標準H-90曲線，代表1年重現期風荷載加速度峰值下，有90%的對限值分別為0.20m/s2、0.28m/s2,而現行行業(yè)標準《高層建筑公建筑10年重現期風振加速度限值統(tǒng)一規(guī)定為0.15m/s2和程項目進行了50年、10年、1年重現期風壓下的加速度計算，速度達到限值時對應的1年和50年重現期風壓下的加速度，并(1)對于頻率大于0.2Hz的高層建筑，按本規(guī)程第5.2節(jié)計算風振加速度時，1年重現期加速度限值較10年限值可能略為(2)滿足10年重現期風壓下風振加速度限值要求的絕大部分高層建筑，可滿足50年風壓下的限值要求；但對于高寬比大于5.5或扭轉效應較為明顯的個別高層建筑，按本規(guī)程第5.2節(jié)計算的橫風向風振加速度或扭轉等效平動加速度可能超過50年限值要求；在臺風地區(qū)進行風振舒適度評估時，需注意采取相應4.2.5根據國內外研究，目前應用較為廣泛的對高層建筑水平振動舒適度的建議為：感覺不到(低于5Gal);可以感覺到0.01m/s2。本規(guī)程以人體感到非常煩惱的下限值50Gal作為人體舒適極限加速度驗算指標，計算人體舒適極限加速度時采用504.2.6在滿足本規(guī)程第4.2.1條或第4.2.2條基本要求的情況下，對于風振舒適度要求較高的高層建筑，如養(yǎng)老公寓、高端住宅等，可采用1年風振舒適度等級確定其綜合風振舒適度等級。1年風振舒適度等級采用1年重現期的風荷載作用下、10min內結構的加速度最大響應值為指標進行評價，評價曲線對本規(guī)程第4.2.3條住宅公寓曲線相同。5.1.1平動加速度的單位為m/s2,扭轉角加速度的單位為阻尼比取值為，鋼筋混凝土結構取2%,鋼結構取1%,本規(guī)程暫時阻尼比限值的2/3~4/5選用。5.1.7本條10年重現期風壓與50年重現期風壓引自廣東省標Kong2019》,1年重現期風壓的轉換系數為0.25,即1年重現期風壓取100年重現期風壓的0.25倍。參考此方法，廣東省1年主編單位開展了《基于MonteCarlo模擬的廣速除以2.25獲得1年重現期風速來估計1年重現期風壓。將以采用轉換系數獲得的1年重現期風壓進行比較，50年重現期風本規(guī)程第5.2.3條~第5.2.8條以日本標準的原始版本為基度計算方法進行計算，對1年、10年、50年重現期風壓下的風振加速度進行比較，采用方法二(第5.2.5條)計算得到的橫風向風振加速度比方法一(第5.2.1條，即GB50009和DBJ15-101規(guī)定的計算方法)的結果偏大10%～20%。整體而言，相同條件下，采用本規(guī)程第5.2.3條~第5.