闞雪峰

（北京沃利帕森工程技術有限公司上海分公司，上海 200010）

中澳規(guī)范對高塔風荷載計算的比較

闞雪峰

（北京沃利帕森工程技術有限公司上海分公司，上海 200010）

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，涉外項目逐漸增多。應用不同的規(guī)范對颶風區(qū)高塔的風荷載進行分析和計算。

高塔；風荷載；計算

1 工程概況

本項目是某能源巨頭在澳洲的一個天然氣項目，該項目耗資高達300億元，是澳洲史上最大規(guī)模的能源開發(fā)項目之一。本文討論的高塔就是這個項目中很重要的一個設備［1］。

1.1 塔體基本數(shù)據(jù)

塔高h=32m，塔內(nèi)徑ID=5.7m，基礎底板到設備塔頂?shù)母叨菻=36m。塔體里面簡圖見圖1。

圖1 塔體里面簡圖

1.2 風荷載基本數(shù)據(jù)

本項目位于澳洲西部沿海地帶，按澳洲風荷載規(guī)范，此區(qū)為D區(qū)，屬颶風區(qū)。此區(qū)域極限狀態(tài)下的基本風速達到99m/s。按中國規(guī)范考慮，本區(qū)域的地面粗糙度類別應為A類。

2 中國規(guī)范風荷載計算

按GB 50009—2012《建筑結構荷載規(guī)范》，以下簡稱“中國規(guī)范”計算風荷載。

按中國規(guī)范8.1.1條，風荷載標準值ωk按下式計算：

2.1 基本風壓ωo的計算

按中國規(guī)范8.1.2條文說明：

假設此處的風速與澳洲地區(qū)取相同值99m/s，則ωo=6.13 kN/m2。

2.2 風壓高度變化系數(shù)μz的計算

A類地區(qū)，由中國規(guī)范表8.2.1查得風壓高度變化系數(shù)μs=1.67。

2.3 體型系數(shù)μs的計算

由中國規(guī)范表8.3.1項次31，圓截面構筑物整體計算時的體型系數(shù)μs=0.5。

2.4 風振系數(shù)βz的計算

（1）脈動風荷載的背景分量因子Bz的計算

由中國規(guī)范8.4.6條，脈動風荷載豎直方向的相關系數(shù)ρz按下式計算：

脈動風荷載水平方向的相關系數(shù)ρx按下式計算：

B=5.7m＜2H=72m，得ρz=0.845，ρx=0.98。

由中國規(guī)范8.4.5條，脈動風荷載的背景分量因子Bz按下式計算：

由表8.4.5-1查k=1.276，a1=0.186。由規(guī)范8.4.7條得φ1（z）=1.0，可以計算出Bz=1.2。

（2）脈動風荷載的共振分量因子R的計算

由中國規(guī)范附錄F.1.2條第二款，當H2/D0=227＜700時，塔的基本自振周期T1按下式計算：

可以計算出T1=0.55s，自振頻率f1=1.82Hz。

由中國規(guī)范8.4.4條，地面粗糙度修正系數(shù)kw=1.28，結構的阻尼比ζ=0.01.由下式可得系數(shù)x1=19.5。

脈動風荷載的共振分量因子R按下式計算：

可得：R=2.68。

（3）風振系數(shù)βz的計算

由中國規(guī)范8.4.3條，風振系數(shù)βz按下式計算：

由中國規(guī)范8.4.3條，峰值因子g=2.5，10m高度名義湍流強度I10=0.12，可以求出風振系數(shù)βz=3.08。綜上所述，風荷載標準值：

風荷載作用下的水平剪力：

3 澳洲規(guī)范風荷載計算

按澳洲風荷載規(guī)范（AS/NZS 1170.2：2002 Structural Design Actions Part 2：Wind Actions，以下簡稱“澳洲規(guī)范”）計算風荷載按澳洲規(guī)范2.4.1條設計風壓P：

其中空氣密度ρair=1.2kg/m3。

3.1 作用于建筑物主軸方向上的設計風速Vdes，θ的計算

由澳洲規(guī)范2.2條Vdes，θ按下式計算：

其中VR取99m/s，地形地貌及高度影響修正系數(shù) Mz，cat取1.2，考慮遮蔽影響的系數(shù)Ms取為1.0，特殊地形地貌影響系數(shù)Mt取為1.0，得出作用于建筑物主軸方向上的設計風速Vdes，θ為118.8m/s。

3.2 空氣動力體型系數(shù)Cfig的計算

由澳洲規(guī)范附錄E可知空氣動力體型系數(shù)Cfig按下式計算：

其中寬高比校正系數(shù)Kar取為0.7，傾斜角系數(shù)Ki取為1.0，拖拉系數(shù)Cd取為1.2，得出空氣動力體型系數(shù)Cfig為0.84。

3.3 動力放大系數(shù)Cdyn的計算

由澳洲規(guī)范6.1條可得動力放大系數(shù)Cdyn為1.0。

綜上所述，設計風壓：

風荷載作用下的水平剪力：

4 結束語

綜上所訴，由于兩國規(guī)范在一些重要參數(shù)上的選取不同，導致最終風荷載計算結果差別很大。其中基本風壓或風速的取值對最終計算結果的影響尤為明顯。由于中澳兩國規(guī)范在風荷載的重現(xiàn)期和平均風速時距上的區(qū)別，造成了兩國基本基本風壓或風速取值的不同［2］。

因此在計算澳洲地區(qū)高塔風荷載的時候，必須要正確理解澳大利亞風荷載規(guī)范中關鍵參數(shù)的意義。不能想當然地把澳洲地區(qū)的風速轉化為中國的基本風壓進行風荷載計算。

［1］ GB 50009—2012建筑結構荷載規(guī)范［S］.

［2］ AS/NZS 1170.2：2002 Structural Design Actions Part 2：Wind Actions［S］.

Comparison of the Calculation of the Wind load on the Tower between China and Australia

Kan Xue-feng

With the development of the national economy，the increasing number of foreign projects.Analysis and calculation of wind load on the tower in the hurricane zone with different specifi cations.

gota；wind load；calculation

TU312.1

A

1003-6490（2016）07-0136-02

2016-07-13

闞雪峰（1982—），男，江蘇漣水人，工程師，主要研究方向為化工工程。