国家体育场风振系数的计算方法

风振系数反映了在风荷载作用下结构反应的动力放大效果。因此，在本项目中，将风振系数定义为总的风荷载（脉动风荷载与平均风荷载之和）作用下的结构ｚ方向位移响应极值与平均风作用下的结构ｚ方向位移响应之比‘”：分别计算了屋盖结点、加载板块（图２）的向上、向下风振系数。

图１国家体育场计算模型

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图２屋盖风荷载加载板块示意图

在风荷载作用下，结构的静力计算和动力计算均按法向加载，理论上应计算法向的风振系数。然而，国家体育场屋盖是一个比较平坦的曲面，ｚ方向与法向的区别甚微；屋盖的ｚ方向位移反应最大，ｘ、ｙ方向位移反应相对非常小，法向的位移反应近似等于ｚ方向的位移反应。因此，本项目只计算了Ｚ方向的风振系数以近似代替法向风振系数。

结构在平均风作用下的方程是

【Ｋ】｛Ｋ）＝｛ｋ｝（１）式中，｛Ｆ乙｝是作用在结构上的平均风荷载，【Ｋ１是结构的刚度矩阵，｛Ｘ｝是结构在乎均风荷载作用下的位移向量并且

｛ｘ．｝＝｛ｋ。，％．。ｋ．１ｋ．：ｂ．：％，：……ｋ．。Ｘ＃ｙ，ｋ，。）’结构在总的风荷载作用下的方程是

【Ｍ］｛ｊ｝Ｉ｝＋［ｃ】（文。）＋【Ｋ】｛ｘ．｝＝｛ｋ｝（２）式中，１０是作用在结构上的总的风荷载时程向量，［Ｍ】是结构的集中质量矩阵，［Ｋ］是结构的刚度矩阵，【Ｃ】是结构的阻尼矩阵，｛ｘ。｝、｛文ｄ｝、｛ｘｄ｝分别是结构的位移向量、速度向量和加速度向量，其中

｛ｘ。）－｛ｋ，。％，，％。一‰．：％，：％，ｚ’…ｋ，。～，．％，。｝１

，、ｒ犀盖Ｅ结点ｉ的向Ｅ风振系数是

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ｋ．，

腭：坠超，ｋ，。＜ｏ

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参考文献

（１）张相庭，工程抗风设计计算手册，中国建筑工业出版社，１９９８

（２）黄本才，结构抗风分析原理及应用，同济大学出版杜，２００１

（３）杨庆山、沈世钊，悬索结构抗风设计，空间结构，１９９６年，２（２）：１１．１８

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图３平均风作用下的Ｚ方向位移反应

２１５

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注：正体数字表示结点位移时程的极值：斜体数字表示板块位移时程的极值早１Ⅱ：ｍｉｄ

图４ｚ方向向上动力位移反应极值

注：正体数字表示结点位移时程的极值；斜体数字表示板块位移时程的极值单位：眦

图５

ｚ方向向下动力位移反应极值

注：正体数字表示结点的风振系数；斜体数字表示板块的风振系数

图６向上风振系数的计算值

注：正体数字表示结点的风振系数：斜体数字表示板块的风振系数

图７向下风振系数的计算值

２１７

注：正体数字表示结点的风振系数；斜体数字表示板块的风振系数

图８向上风振系数的调整值

注：正体数字表示结点的风振系数；斜体数字表示板块的风振系数

图９向下风振系数的调整值

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国家体育场风振系数的计算方法

作者：杨庆山， 田玉基， 范重， 刘先明

作者单位：杨庆山,田玉基(北京交通大学土木建筑工程学院(北京))， 范重,刘先明(中国建筑设计研究院(北京))

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