广东省高层建筑风振舒适度评价标准及控制技术规程

广东省标准备案号J15642-20212021-02-28发布2021-05-01实施广东省标准高层建筑风振舒适度评价标准及控制技术规程Comfortevaluationstandspecificationforwind-inducedvibrationoftallbuilding批准部门：广东省住房和城乡建设厅3粤建公告〔2021〕15号标准及控制技术规程》为广东省地方标准，编号为DBJ/T15-216-2021。本标准自2021年5月1日起实施。()公开。2021年2月28日4根据《广东省住房和城乡建设厅关于发布(2019年广东省本规程的主要技术内容是：1总则；2术语和符号；3基本6结构风振控制。本规程主编单位：广东省建筑科学研究院集团股份有限本规程参编单位：广东勘设建筑技术服务中心5本规程主要起草人员：李庆祥许伟肖丹玲孙立德本规程主要审查人员：蔡健李寿英刘维亚隋庆海黄泰赟徐其功沈国辉6 12术语和符号 22.1术语 2 33基本规定 54风振舒适度指标与评价准则 6 6 65风振加速度计算与测试 6结构风振控制 20 21 22附录A风振加速度计算 附录B高层建筑加速度计算案例 附录C风振控制系统性能参数的确定 48本规程用词说明 7 1 2 2 3 54ComfortIndexesandEvaluationCriteriaofWindVibration 6 6 65CalculationandTestofWindVibrationAc 21 AppendixACalculationofWindVibrationAcceleration 26AppendixBAccelerationCalculationCaseofTallBuilding 32AppendixCDeterminationofPerformanceParametersofWind 48ExplanationofWordingin ListofQuotedStandards Addition:ExplanationofProvisions 5512f2.1.210年重现期风压windpressureduringarecurringpoftenyears测数据，经概率统计得出10年一遇最大值确定的风速，考虑相2.1.350年重现期风压windpressureduringarecurringperiod34ML——横风向广义质量；Rp——顺风向风振共振系数；Rr——扭转向风振共振系数；WH——建筑顶部风压；564.1.2建筑形体不规则的高层建筑，宜考虑扭转风效应对风振2在10年重现期作用下的风振加速度不大于本规程第3在50年重现期作用下的风振加速度不大于本规程第4.2.3高层建筑在1年重现期风压作用下，结构使用楼层的风振加速度限值可按图4.2.3或表4.2.3选用。4.2.4高层建筑在10年重现期风压作用下，结构使用楼层的风4.2.6风振舒适度满足本规程第4.2.1条或第4.2.2条要求且7------办公图4.2.31年重现期风压作用下结构使用楼层的风振加速度限值表4.2.31年重现期风压作用下结构使用楼层的风振加速度限值频率(Hz)风振加速度限值(m/s²)加速度限值(m/s²)8其1年风振舒适度等级，按表4.2.6-等级。—H-70—H-500.0050.1 图4.2.61年风振舒适度等级曲线表4.2.6-11年风振舒适度等级指标频率(Hz)风振加速度限值(m/s²)91年风振舒适度等级I(良)Ⅱ(优)5.1.2风振角点加速度为考虑扭转角加速度影响的平动加5.1.3用于风振舒适度评估的加速度应换算到对应使5.1.5当有条件进行建设地点的专项风气候分析时，可根据各个方位上的原始记录资料统计得到风压方向性系数。采用风洞试验进行风振舒适度评价时，宜考虑风压方向性系数的1年重现期风压作用10年重现期风压作用50年重现期风压作用5.1.7风振加速度计算时，广东省各县市1年、10年和50年重市名区/县风压(kN/m²)市名区/县风压(kN/m²)花都区惠州市惠东县番禺区惠阳区南沙区从化区增城区罗湖区南山区盐田区香洲区金湾区斗门区横琴岛顺德区乐昌市阳江市阳春市阳东县阳西县市名区/县风压(kN/m²)市名区/县风压(kN/m²)阳山县高要市四会市东莞市台山市中山市石岐区上川岛下川岛高州市惠来县电白县陆河县陆丰市5.2风振加速度计算的经验方法5.2.1满足现行广东省标准《建筑结构荷载规范》DBJ15-101要求的高层建筑可按该规范附录J规定的方法进行顺风向及横风5.2.2满足以下条件、高度小于200m、质量不满足沿高度均匀分布或扭转效应突出的高层建筑，可按本规程第5.2.3条~第5.2.81建筑从底部到顶部为等截面矩形截面；B——迎风面宽度(m);D——建筑平面进深(m);vH——建筑顶部风速(m/s);f——横风向一阶频率(Hz);5.2.3高层建筑顶部顺风向最大风振加速度可按下式计算：5.2.4高层建筑顶部以下高度z处顺风向风振加速度可按下式B——迎风面宽度(m);RL——横风向风振共振系数，可按本规程附录A.5.2.6高层建筑顶部以下高度z处横风向风振加速度可按下式WH——建筑顶部风压(kN/m²),可按本规程附录A.1中λ——扭转向一阶振型修正系数，可按本规程附录A.3R——扭转向风振共振系数，可按本规程附录A.3中的Ir——扭转向广义惯性矩(kg·m²),可按本规程附录5.2.8高层建筑顶部以下高度z处扭转向风振角加速度可按下5.3风振加速度风洞试验测试5.3.1结构风振加速度可采用刚性模型测压试验、高频测力天平试验和气弹模型试验等风洞试验方法进行模拟与测试。5.3.2风洞试验应在模拟的大气边界层风场中进行，大气边界层风场应按现行广东省标准《建筑结构荷载规范》DBJ15-101规定的地面粗糙度类别模拟平均和脉动风特性，风剖面与模型的5.3.3高层建筑可按如下规定采用合适的试验方法获得风振加1采用刚性模型测压试验和高频覆面积分计算获得风振加2基本振型接近直线的高层建筑结构，可采用高频天平测3风-结构耦合效应较强的高层建筑，宜采用气弹模型试验5.3.4风洞试验应满足现行行业标准《建筑工程风洞试验方法5.3.5风振角点加速度可采用风洞试验结合随机振动理论进行5.4风振加速度实测5.4.1现场实测应结合当地地形条件和气象条件等，选择典型5.4.3风振加速度实测应进行结构动力特性测试，可选择5.4.5加速度实测时宜同时布置环境风5.4.6加速度测点的布设位置应根据高层建筑动2可合理利用结构的对称性原则，以达到减少传感器的5每个高度处测点应不少于3个，分别布置于平面中心(1号测点)、两个主轴方向的远端(2号、3号测点);对于可能存少1个测点(4号测点),如图5.4.6所示。设计使用年限，当风振控制系统达到其使用年限时，应及时6.2.4设置风振控制系统的高层建筑结构的总阻尼比，应为主6.2.5设置风振控制系统的高层建筑结构的总刚度，应为设计风荷载作用下风振控制系统作用在结构上的最大作用力6.2.7风振控制及支撑系统的极限控制力、极限位移和2不宜安装在太阳直射、雨水、温度较高和较低的1)第三方抽样检测20%的同一工程同一类型同一规格数量的黏滞阻尼器，且不应少于2个，检测合格率应为100%;本周期),黏滞阻尼器的主要设计指标误差和衰减量应不超过15%,同时，黏滞阻尼器液体应不产生泄构第一振型频率的0.75倍、1倍和1.25倍作为检测3)采用正弦激励法，以检测频率为加载频率，在0.3倍阻尼器最大位移至1.2倍设计位移之间均匀选取6个4)采用正弦激励法，以检测频率为加载频率，以设计速度为峰值速度，进行往复加载试验不少于6圈，测量得到的阻尼力与设计阻尼力之差应小于15%,且阻尼5)对于超载耐压试验，要求黏滞阻尼器在1.2倍设计最大阻尼力作用下，保持10min应不发生泄漏现象1)第三方抽样检测3%的同一工程同一类型同一规格数为100%;2)采用正弦激励法，以检测频率为加载频率，在0.3倍阻尼器最大位移至1.2倍设计位移之间均匀选取6个3)以主体结构风振响应的主要频率为加载频率，以阻尼1)第三方抽样检测20%的同一工程同一类型同一规格数量的调谐阻尼器，且不应少于2个；当只有1个的时候，取1个；2)对调谐阻尼器的频率和阻尼比进行检测，检测合格率应为100%;3)调谐阻尼器的实测频率和实测阻尼系数与设计值的相对误差分别应小于1%和10%;4)调谐阻尼器的弹簧和阻尼元件疲劳性能不应发生由风5)调谐阻尼器的惯性质量行程限位等安全保护措施应进1)对于小型主被动混合调谐质量阻尼器，安装前应进行2)对于大型主被动混合调谐质量阻尼器，安装前应进行1风振控制系统所用的钢材、焊接材料、紧固件、材料、2根据现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T209的规附录A风振加速度计算WH=HHWRμg=μs₁-μs2(A.1.2)C'=0.0082(D/B)³-0.071(D/B)²+0.2λL=1-0.4lnβLvH——建筑顶部风速(m/s),按本规程式(A.1.1-2)λπ=1-0.4lnβr(A.3.2)vH——建筑顶部风速(m/s),按本规程式(A.1.1-2)建筑物用途：1层～23层为办公，24层～35层为酒店，36基本风压：50年重现期风压0.75kN/m²,10年重现期风压0.45kN/m²,1年重现期风压0.206kN/m²。一阶固有频率：X向0.212Hz;Y向0.215Hz;扭转向阻尼比：5%;2%;1.5%。Z(a)立面图(b)平面图表B.2-1自振频率以及周期方向X轴方向Y轴方向扭转方向自振频率(Hz)周期(s)(3)扭转向(Z轴方向)一般化惯性矩；其中，第(1)项~第(3)项参数可根据离散的振型系数楼层功能I扭转向X向Y向扭转向续表B.2-2楼层功能m²)X向Y向扭转向Y向扭转向φ98765432 广义质量M=2(mφ²)广义惯性矩I=2(Iφ²)表B.2-3振型指数拟合结果方向X方向(βx)Y方向(β,)扭转方向(β₂)1.计算工况00onod图B.2表B.3-1加速度计算工况一览表风向计算方向对应轴向工况一X顺风向X横风向Y扭转向ZY顺风向Y横风向X扭转向ZMs₁为+0.8,背风面体型系数μ为-0.6,顺风向体型系数μ₅=Hs₁-Hs₂=+0.8-(-0.6)=1.4。H>30m且小于梯度高度450m,湍流尺度Lz在参考高度HC'=0.0082(D/B)³-0.071(D/B扭转向一阶临界阻尼比ζ为1.5%。根据本规程表B.2-2,扭转向广义惯性矩度，得到1年重现期作用下建筑顶部加速度结果如表B.3-2表B.3-21年重现期作用下建筑顶部加速度工况一顺风向横风向扭转向顺风向横风向扭转向XYZYXZ平动加速度(10-²m/s²)扭转角加速度(10-⁴rad/s²)B.410年重现期风压作用下加速度计算查本规程表5.1.7,深圳市10年重现期风压w1o=临界阻尼比取2%,计算10年重现期风压下建筑顶部加速表B.410年重现期作用下建筑顶部加速度工况一顺风向横风向扭转向顺风向横风向扭转向XYZYXZ平动加速度(10-²m/s²)扭转角加速度(10-⁴rad/s²)B.550年重现期风压作用下加速度计算查本规程表5.1.7,深圳市50年重现期基本风压wo=临界阻尼比取5%,计算50年重现期风压下建筑顶部加速表B.550年重现期作用下建筑顶部加速度工况一顺风向横风向扭转向顺风向横风向扭转向XYZYXZ平动加速度(10-²m/s²)扭转角加速度(10-⁴rad/s²)B.6高层建筑风振舒适度评价根据本规程式(5.2.4)、式(5.2.6)、式(5.2.8)计算得(1)X向自振频率为0.212Hz,办公区(23层)最大平动加速度为1.728×10²m/s²,酒店区(35层)最大平动加速度为10年重现期风压工况一工况一工况一XYZYXZXYZYXZXYZYXZ续表B.6-110年重现期风压工况一工况一工况一XYZYXZXYZYXZXYZYXZ987654321阻尼比X向Y向加速度*)(10-²m/s²)1年重现期风压10年重现期风压等效平动加速度*=r×am,此处r=√(B/2)²+(D/2)²=33.234m(2)Y向自振频率为0.215Hz,办公区(23层)最大平动加速度为1.714×10-²m/s²,酒店区(35层)最大平动加速度为(3)扭转(Z)向自振频率为0.250Hz,办公区(23层)根据本规程第4.2.3条，如图B.6-1所示，本项目办公区和酒店区风振加速度均满足1年重现期风压作用下风振加速度限值------办公0.020.1根据本规程第4.2.6条，如图B.6-2所示，本项目1年重现—H-70—H-50(1)办公区(23层)最大平动(含等效平动)加速度为0.051m/s²,小于0.25m/s²,(2)酒店区(35层)最大平动(含等效平动)加速度为(含等效平动)加速度为0.125m/s²,小于0.5m/s²,满足人体舒本项目50年重现期风压为0.75kN/m²,大于0.5kN/m²,本附录C风振控制系统性能参数的确定Fa=C|△i|"sgn(△u)W.——黏滞阻尼器在相应加载位移时滞回曲线所围的3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符广东省标准高层建筑风振舒适度评价标准及条文说明制订说明216-2021,经广东省住房和城乡建设厅2021年2月28日以第153基本规定 4风振舒适度指标与评价准则 4.1结构风振舒适度指标 625风振加速度计算与测试 5.1一般规定 716结构风振控制 736.1一般要求 736.2计算分析 74 6.4检测与验收 77轮廓进行优化(图1);法改变立面轮廓进行优化(图2)。立立面开洞高低错落逐层退进锥形处理2)调谐阻尼器通过将其频率设计为与主体结构所控制的高时，建议将调谐阻尼器与其他耗能装置(如黏滞阻3)主被动混合调谐阻尼器是在被动调谐质量阻尼器基础1)黏滞和黏弹性阻尼器常用于框架结构、框架剪力墙结2)对于可利用空间有限的住宅建筑，可优先考虑利用消3)当风振控制系统需要为建筑结构提供附加刚度时，不4.1.1规则的建筑方案体现在体型(平面和立面的形状)简不规则类型扭转不规则凹凸不规则的30%,或较大的楼层错层不规则类型竖向刚度不规则竖向抗侧力4.2.1、4.2.2我国现行标准对于高层建筑10年重现期风压作风荷载重现期越大，风荷载越大，建筑物的加速度响应越期为：中国和加拿大为10年重现期；ISO6897为5年重现期；ISO10137和日本AIJ标准为1年重现期。舒适度标准中所采用现期的评价标准即可看作年超越概率为1/10,控制较为严格；钢结构技术规程》JGJ99风致加速度峰值统一为10年重现期、约为5s;500m～600m量级的超高层，周期约为10s。因此，以高钢规中国高规(JGJ3)中国高钢规(JGJ99)北美(NBC)日本(AIJ)0.14~0.20(对应H-90)ISO10137是由ISO/TC98技术委员会制定的，标准给出了1年重现期风荷载作用下结构各个方向的第一阶频率对应的加速度最大限值的两条曲线，分别针对办公建筑和居住建筑，其中居住建筑为办公建筑的2/3。标准中的各方向一阶频率分别包括顺风向、横风向和扭转向的一阶频率，扭转加速度取为等效的平动加速度，其公式为：r×ar,r表示所考虑点到扭转中心的距离，ar表示扭转向风振角加速度。评价曲线如图4所示。日本标准采用1年重现期的风荷载作用下、10min内结构的加速度最大响应值为指标，该标准根据舒适度要求程度的不同，设计了5条不同的限值曲线，如图5所示。其中，H-10表示在ISO10137中，住宅、公寓1年重现期风振加速限值与日本住宅公寓建筑1年重现期作用下的风振加速限值采用日本标准H-90曲线，代表1年重现期风荷载加速度峰值下，有90%的对限值分别为0.20m/s²、0.28m/s²,而现行行业标准《高层建筑公建筑10年重现期风振加速度限值统一规定为0.15m/s²和程项目进行了50年、10年、1年重现期风压下的加速度计算，速度达到限值时对应的1年和50年重现期风压下的加速度，并(1)对于频率大于0.2Hz的高层建筑，按本规程第5.2节计算风振加速度时，1年重现期加速度限值较10年限值可能略为(2)满足10年重现期风压下风振加速度限值要求的绝大部分高层建筑，可满足50年风压下的限值要求；但对于高宽比大于5.5或扭转效应较为明显的个别高层建筑，按本规程第5.2节计算的横风向风振加速度或扭转等效平动加速度可能超过50年限值要求；在台风地区进行风振舒适度评估时，需注意采取相应4.2.5根据国内外研究，目前应用较为广泛的对高层建筑水平振动舒适度的建议为：感觉不到(低于5Gal);可以感觉到0.01m/s²。本规程以人体感到非常烦恼的下限值50Gal作为人体舒适极限加速度验算指标，计算人体舒适极限加速度时采用504.2.6在满足本规程第4.2.1条或第4.2.2条基本要求的情况下，对于风振舒适度要求较高的高层建筑，如养老公寓、高端住宅等，可采用1年风振舒适度等级确定其综合风振舒适度等级。1年风振舒适度等级采用1年重现期的风荷载作用下、10min内结构的加速度最大响应值为指标进行评价，评价曲线对本规程第4.2.3条住宅公寓曲线相同。5.1.1平动加速度的单位为m/s²,扭转角加速度的单位为阻尼比取值为，钢筋混凝土结构取2%,钢结构取1%,本规程暂时阻尼比限值的2/3~4/5选用。5.1.7本条10年重现期风压与50年重现期风压引自广东省标Kong2019》,1年重现期风压的转换系数为0.25,即1年重现期风压取100年重现期风压的0.25倍。参考此方法，广东省1年主编单位开展了《基于MonteCarlo模拟的广速除以2.25获得1年重现期风速来估计1年重现期风压。将以采用转换系数获得的1年重现期风压进行比较，50年重现期风本规程第5.2.3条~第5.2.8条以日本标准的原始版本为基度计算方法进行计算，对1年、10年、50年重现期风压下的风振加速度进行比较，采用方法二(第5.2.5条)计算得到的横风向风振加速度比方法一(第5.2.1条，即GB50009和DBJ15-101规定的计算方法)的结果偏大10%～20%。整体而言，相同条件下，采用本规程第5.2.3条~第5.