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風力效應作業守則2004.pdf

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上传者: abrinism 2012-07-26 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《風力效應作業守則2004pdf》,可适用于经济金融领域,主题内容包含香港風力效應作業守則年香港特別行政區政府初版:年月撰寫:屋宇署香港九龍旺角彌敦道號始創中心樓如要購買本刊物可親臨或致函:香港中環花園道美利大廈樓室政符等。

香港風力效應作業守則年香港特別行政區政府初版:年月撰寫:屋宇署香港九龍旺角彌敦道號始創中心樓如要購買本刊物可親臨或致函:香港中環花園道美利大廈樓室政府新聞處刊物銷售小組傳真:()或:z致電政府新聞處刊物銷售小組:()z瀏覽香港特別行政區政府網上書店:http:bookstoreesdlifecomz從政府新聞處網頁http:wwwisdgovhk下載訂購表格並在網上或透過傳真(())訂購z以電郵向政府新聞處訂購:puborderisdgovhk前言《香港風力效應作業守則年》(以下簡稱為《守則》)是在檢討風力效應專責委員會指導下完成的以取代《香港風力效應作業守則年》。本《守則》引入若干新概念這些概念與了解構築物對風力反應的發展以及本港量度所得的新風速記錄一致。本《守則》作出的主要改動是因為我們認識到風活動隨時間而變動的本質。因此本《守則》相應加入了共振動力反應的評估並對評估風力的平均值及湍流風特性提供指引。關於評估共振動力反應本《守則》提供一個指標以衡量應否考慮共振動力效應。如需要考慮該效應本《守則》載有若干新評估元素使估計動力反應可以更加準確。這些元素包括估計湍流強度、阻尼、自然頻率及其他風能參數描述符。如共振動力反應並不顯著風力效應的評估大致與《香港風力效應作業守則年》相若。《香港風力效應作業守則年》所採用的兩類地勢在本《守則》已改為一個單一的概括地勢。本《守則》並就地形對局部受風範圍的影響提供新的指引。本《守則》亦就風洞測試作出新指引有關指引是參照多個國家的研究結果和其他國際風力守則訂定的。(i)鳴謝本《守則》得以完成全賴林傑明博士、ProfessorAlanJeary、IrJMacArthur、盧家龍工程師、黃傑生工程師、李炳均工程師、王志超工程師和徐憶中工程師以及檢討風力效應專責委員會主席張國明工程師在百忙中抽出時間和付出努力審閱書稿謹此致謝。《守則》的初稿已傳閱於選定的執業工程師、建築界專業人士和政府部門並徵求意見。擬備本《守則》的定稿時我們已考慮各界人士所表達的意見。封面的雲層影像原為日本氣象廳以地球同步氣象衛星(GMS)攝得的雲圖。感謝香港天文台提供此幀照片。(ii)目錄頁數範圍定義風荷載計算設計風壓建築物承受風力建築物構件承受風力動力效應附錄A風洞測試的必要規定B重現期多於年的倍增因數C地形因數D力系數E個別構件總壓力系數CpF動力分析(iii)範圍本《守則》就如何計算風荷載提供一般方法俾能在建築物或建築物某些部分的結構設計中使用。本《守則》並不適用於形狀獨特的建築物或所在地點因複雜地形對風力狀況有不利影響的建築物。如能獲得參照建築物附近環境而建立的風洞測試數據這些數據則可用以替代本《守則》所載的數值。風洞測試的必要規定載於附錄A。本《守則》的設計風壓是根據重現期為年的時均風速及最高陣風風速釐定的。如建築物須有較長的受風期其設計風壓須根據年以上重現期的風速釐定。附錄B載有重現期多於年設計風壓的倍增因數。除第及第條款所述建築物外建築物的設計風壓不得根據重現期少於年的風速釐定。定義以下定義在本《守則》內適用:“建築物"(building)指《建築物條例》第條所界定的建築物。“寬度"(breadth)指與風向成直角的建築物水平尺寸。“深度"(depth)指與風向平行的建築物水平尺寸。“正面投影面積"(frontalprojectedarea)指與風向成直角平面上投影的建築物面積。“高度"(height)指由貼鄰建築物的地面水平之上至建築物頂部的高度。建築物頂部的柱杆或其他附建物不應計算在內。風荷載計算除非建築物有明顯共振動力反應否則建築物或建築物某些部分的設計風力應按第、、部分計算。有明顯共振動力反應的建築物較那些表現基本屬靜態的建築物需要更詳盡分析。就本《守則》而言建築物如具備以下其中一項特性可視作有明顯共振動力反應如能證明建築物的基本固有頻率高於Hz則作別論:(a)高度多於最小水平尺寸的五倍。(b)建築物的高度多於m。這裡所指的最小水平尺寸應為包圍建築物主要垂直結構構件矩形範圍的最小尺寸。有明顯共振動力反應的建築物其順風力應按第部分予以評估。設計風壓除第條款的規定外在高度z的設計風壓qz須為表所載的數值。如果地形有明顯起伏設計風壓應乘以地形因數該地形因數乃按附錄C評估。如屬臨時建築物或某些存在不超逾一年時間的建築物則可選取設計風壓為不少於表所列風壓的百分之七十。不可將其他構築物或天然特徵所形成的一般或特殊遮護計算在內。表:設計風壓地盤地面水平以上的高度設計風壓qz(kPa)mmmmmmmmmmmmm註:如高度介乎兩個數值之間可以按直線插值法計算。建築物承受風力建築物承受的總風力F須設定為對建築物有效投影面積施加的壓力總和並以下列方程式釐定:F=CfΣqzAz()其中Cf代表建築物的力系數按照附錄D釐定qz代表在高度z的設計風壓按照第部分釐定及Az代表與qz對應的建築物部分的有效投影面積。一幢圍封式建築物的有效投影面積應為正面投影面積。至於開敞式構架構築物如招牌構架和格子形搭架的有效投影面積應為與風向成直角的平面上所有構件的總投影面積。每幢建築物均須設計每個關鍵方向的風壓效應。建築物構件承受風力個別構件如牆壁、屋頂、覆蓋層或開敞式構架構築物的構件所承受與構件成直角的總風力Fp該以下列方程式釐定:Fp=CpqzAm()其中Cp代表個別構件的總壓力系數按照附錄E釐定qz代表與構件高度z對應的設計風壓按照第部分釐定及Am代表構件的表面面積。除開敞式構架構築物構件外建築物底部的設計風壓qz須為一個固定數值。這固定數值出現的高度範圍相等於建築物的寬度或建築物的實際高度以較小者為準。該固定數值應視作在這高度的設計風壓。動力效應有明顯共振動力反應的圍封式建築物其承受的總順風力F該以下列方程式釐定:F=GCfΣqzAz()其中G代表動力放大因數按照附錄F釐定Cf代表構築物的力系數按照附錄D釐定qz代表於表高度z的設計時均風壓及Az代表有關建築物部分的有效投影面積該部分與qz對應。有明顯共振動力反應的建築物的個別構件如牆壁、屋頂、覆蓋層或開敞式構架構築物的組件所承受的力度和壓力須按第部分釐定。表:設計時均風壓地盤地面水平以上的高度設計時均風壓qz(kPa)mmmmmmmmmmmmm註:如高度介乎兩個數值之間可以按直線插值法計算。如地形有明顯起伏設計時均風壓便應乘以地形因數該地形因數乃按附錄C評估。如屬臨時建築物或某些存在不超逾一年時間的建築物則可選取設計時均風壓為不少於表所列風壓的百分之七十。不可將其他構築物或天然地勢所形成的一般或特殊遮護計算在內。有明顯共振動力反應的開敞式構架建築物或基本固有頻率少於Hz的建築物、或有明顯側風共振反應/扭力共振反應的建築物其共振動力效應須根據已發表文獻的建議及/或透過進行動力風洞模型研究予以測定。這類建築物的總反應通常會以三個基本震動模式的反應組合計算。附錄A:風洞測試的必要規定A靜態構築物(a)模擬天然風的時均風速和湍流強度須考慮隨高度出現的變化並適合該地盤。(b)量度儀器及其反應特徵須切合所規定的荷載。(c)量度必須能釐定最高風荷載並同時符合本《守則》的原意。A動態構築物如有明顯共振動力反應除須符合有關靜態構築物的規定外還須按照公認的尺寸比例原則準確標示(實質上或數學上的)質量分布和剛度以及恰當反映結構的阻尼作用。A地形模擬如建築物的荷載會受局部地形的顯著影響可進行小型風洞測試或根據已發布的可靠數據來評定風力特性的效應。A鄰近景物模型如建築物的荷載顯著地受到周圍建築物或地形特徵的影響則必須在風洞測試中加入該等鄰近景物的模型。如因局部地形太大而未能在模型中合理顯示則應如第A條款所述計算其效應。如建築物明顯被某幢毗鄰建築物或周圍建築物遮擋則應同時考慮這些建築物移除後的效果。A模型比例限制風洞測試採用的幾何比例和速度比例應符合最小雷諾數的規定。就帶有尖角的建築物模型而言根據建築物寬度計算的雷諾數不得少於x。一般的準則是建築物模型比例通常不可少於:而測試風速必須高於實際風速的百分之十。就易受雷諾數效應影響的圓形建築物而言這些條件可能並不足夠或須取得進一步資料以證明測試條件的合適性。除非使用有耐阻塞的風洞否則風洞的阻塞通常應少於百分之十。如阻塞超逾百分之十則須使用特別的方式來修正阻塞。A風剖面和設計風壓在風洞內在移除鄰近景物及測試模型後風洞內的時均風速和湍流強度隨高度出現的變化應近似(根據合適的幾何比例和速度比例按比例增大後)附錄F所列的實比時均風速和湍流強度。風洞數值和實比數值應予調校使風洞測試中參考高度的最高陣風風壓與表所載的設計風壓相符。所採用的參考高度通常須是m(實比的)或相當於建築物高度的三分之二以較大者為準。如按第A條款模擬地形的影響建築物模型測試應採用由小型地形模型所釐定的風剖面。為方便對照風洞的最高陣風風壓應計算如下:q=ρ(I)ρ=空氣密度=kgm=時均風速I=湍流強度附錄B:重現期多於年的倍增因數本《守則》所列的設計風壓乃按年重現期的時均風速和最高陣風風速釐定。受風期多於年的建築物其承受的設計風壓須乘以下列因數:)ln()Rln(其中R為受風年期。附錄C:地形因數C就本《守則》而言如地盤位於圖C所界定的地形明顯起伏區內其局部地形的起伏便屬於明顯。C有關地形尺寸的定義載於圖C。有效坡度αe和有效坡長Le均以下列尺寸界定:(a)逆風緩坡<αu<:αe=αu及Le=Lu(b)逆風陡峭坡αu>:αe=及Le=HC當地形有明顯起伏在高度z的設計風壓須乘以該高度的地形因數Sa。在地盤地面水平以上高度z的地形因數Sa須以下列方程式釐定:Sa=(αes)其中αe為第C條款所界定地形特徵的有效坡度。s為地形位置因數山丘和山脊的相關數值載於圖C懸崖和陡坡的相關數值載於圖C。C如地形複雜應徵求專家意見及/或進行風洞模型測試。鳴謝:附錄C的圖C、C、C、C均按照節錄自英國標準的數字加以修改。有關節錄已得到英國標準協會(BSI)許可(許可證號碼:SK)。英國標準可向英國標準協會顧客服務部(BSICustomerServices)索取(地址:ChiswickHighRoad,LondonWAL,UnitedKingdom電話:())。a)山丘和山脊(逆風坡度>順風坡度>)風順α風坡度D>深色區為明顯地形起伏LU=坡長風b)陡坡(>逆風坡度>順風坡度<)和懸崖(逆風坡度>順風坡度<)圖C明顯地形起伏的定義x坡長如Uα<x坡高如αU>逆α風坡度U>H=坡高順α風坡度D<深色區為明顯地形起伏x坡長如αx坡高如αU<U>逆α風坡度U>H=坡高LU=坡長a)山丘和山脊(αU>αD>)風αUαD地盤所在地X<X>LULDX風αU地盤所在地X<X>LUXb)陡坡(>αU>αD<)和懸崖(αU>αD<)圖例LD朝風向的順風坡長LU朝風向的逆風坡長X地盤與坡頂的水平距離H斜坡的有效高度αU朝風向的逆風坡度HLUαD朝風向的順風坡度HLD圖C地形尺寸的定義αDαD與前地面水平相交HH坡頂順風向坡頂逆風向水平位置比率XLe圖C懸崖和陡坡的地形位置因數s地面以上高度比率zLe坡頂順風向坡頂逆風向水平位置比率XLU圖C山丘和山脊的地形位置因數s地面以上高度比率zLeXLUXLD附錄D:力系數D圍封式建築物D圍封式建築物的力系數Cf應為:(a)高度狀況因數Ch乘以形狀因數Cs兩者分別載於表D及表D或(b)建築事務監督接受的其他國際守則所指明的合適值。D在下述情況力系數應使用於整幢圍封式建築物:(a)如建築物有獨立大樓伸出一般屋頂水平之上便應採用與每座大樓高度及形狀對應的個別力系數。(b)如建築物由多個以伸縮縫分隔類似的相連構築物組成力系數便應使用於整幢建築物。D如建築物中受Cf影響部分的正面投影面積大於m可將按第D條款釐定的力系數乘以表D所載的折減系數RA。該折減系數不得應用於按第部分計算的總風力。D開敞式構架建築物D開敞式構架建築物的力系數Cf應為:(a)表D所載的數值或(b)建築事務監督接受的其他國際守則所指明的合適值。表D:截面形狀大概一致的圍封式建築物的高度狀況因數Ch高度寬度高度狀況因數Ch或以下及以上註:可用直線插值法以求得中間值。表D:截面形狀大概一致的圍封式建築物的形狀因數Cs一般平面形狀形狀因數Cs矩形d=db風b圓形風或以下及以上用直線插值法其他形狀圍封矩形在朝風向的Cs值註:當建築物因其實際形狀關係而容易受不與建築物表面成直角的風力影響則應考慮對角風力效應和扭力風力效應。表D:根據正面投影面積釐定的圍封式建築物的折減系數RA正面投影面積m折減系數RA或以下及以上註:可用直線插值法以求得中間值。表D:開敞式構架建築物的力系數Cf密實度比φ力系數Cf註:密實度比φ等於開敞式構架建築物的有效投影面積除以與風向成直角構架邊界所圍封的面積。可用直線插值法以求得中間值。附錄E:個別構件總壓力系數CpE在一幢圍封式建築物的特定區域其個別構件的總壓力系數Cp:(a)如在強烈風暴吹襲期間而建築物出現顯著孔洞的可能性極低便應為表E所載的數值及(b)如在強烈風暴吹襲期間而建築物有可能出現顯著孔洞便應按建築事務監督接受的已公布資料或經風洞模型研究來釐定有關數值。E開敞式構架建築物個別構件的總壓力系數Cp應為:(a)或(b)建築事務監督接受的其他國際守則所指明的合適值。表E:只有極低可能性出現顯著孔洞的圍封式建築物的總壓力系數Cp牆壁及覆蓋層(a)建築物的邊緣區(b)其他表面或或平屋頂(a)屋頂邊緣區(b)其他表面斜尖屋頂(a)屋頂邊緣區(b)屋頂屋脊區(c)其他表面(i)吹過屋脊的風逆風表面(ii)吹過屋脊的風背風表面(iii)與屋脊平行的風屋頂角度或(採用直線插值法)簷篷(a)邊緣區(b)其他區域及及註:Cp的負數值顯示合成力是向外或向上的。如有多個可供選擇的系數應把構件設計至符合所有荷載狀況。建築物的邊緣區是指建築物邊緣一段距離內的區域該距離相等於乘以建築物的較小水平尺寸。屋頂邊緣區是指屋頂邊緣一段距離內的區域該距離相等於乘以屋頂的較小水平尺寸。屋脊區是指屋脊一段距離內的區域該距離相等於乘以斜尖屋頂跨距。簷篷是指任何由建築物牆壁伸出超過mm並且高度不高於地面m的構築物其作用為遮擋雨水或陽光。簷篷的邊緣區是指簷篷邊緣一段距離內的區域該距離相等於乘以簷篷的跨距。附錄F:動力分析F建築物的順風動力反應須採用陣風反應因數法來評定。這方法涉及動力放大因數的評估該因數代表時均風力應倍大的數額以顧及動力變化。動力放大因數G可用相等於表F或表F的數值或以下列方程式釐定:G=IhζSEgBgfv其中Ih為建築物頂部的湍流強度相等於(h)其中h等於建築物以m為單位的高度。gv為背景反應的峰值因數相等於。gf為共振反應的峰值因數相等於)(logaen其中na為建築物以Hz為單位的基本固有頻率可當為相等於h或由更詳盡的分析釐定。B為背景因數是量度波動反應的緩慢變動背景部分該波動反應乃由較低頻率風速變化造成數值相等於hLbh其中h=建築物以m為單位的高度b=建築物以m為單位的寬度Lh=有效湍流長度比例=hE為風能譜等於()NN其中N=有效折減頻率=hhaVLnS為尺寸大小因數以顧及建築物所受的相關壓力並等於hhVbnVhnaa其中na=建築物基本固有頻率(以Hz為單位)=h或由更詳盡的分析釐定Vh=在高度h的設計時均風速相當於表F的數值。ζ是基本模式的阻尼比率。通常鋼結構的數值為鋼筋混凝土構築物的數值為。某些窄長的建築物較小數值或會較適合應徵求專家意見。低矮建築物的阻尼值或會較高。表F:當ζ=時的動力放大因數G寬度(m)高度(m)註:可用直線插值法以求得中間值。表F:當ζ=時的動力放大因數G寬度(m)高度(m)註:可用直線插值法以求得中間值。表F:設計時均風速地盤地面水平以上的高度設計時均風速V(ms)mmmmmmmmmmmm>m註:如高度介乎兩個數值之間可以按直線插值法計算。目錄範圍定義風荷載計算設計風壓建築物承受風力建築物構件承受風力動力效應附錄A風洞測試的必要規定附錄B重現期多於年的倍增因數附錄C地形因數附錄D力系數附錄E個別構件總壓力系數Cp附錄F動力分析

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