基于均匀设计的海峡两岸高层建筑顺风向风荷载多因素分析.pdf

第 51 卷第 9 期2023 年 9 月同济 大 学 学报（自然科学版）JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE）Vol.51 No.9Sep.2023论文拓展介绍基于均匀设计的海峡两岸高层建筑顺风向风荷载多因素分析董锐1，5，梁斯宇1，2，邱凌煜1，罗元隆3，刘国买4（1.福州大学 土木工程学院，福建 福州 350108；2.厦门大学 建筑与土木工程学院，福建 厦门 361005；3.台北科技大学，台湾 台北 106344；4.福建工程学院 管理学院，福建 福州 350118；5.福建省土木建筑学会，福建 福州 350001）摘要：为明确海峡两岸高层建筑顺风向风荷载的异同，对两岸建筑风荷载标准进行了对标分析，并采用均匀设计方法进行了高层建筑顺风向风荷载多因素分析。研究表明：两岸风荷载标准中基本风速取样方法和极值分布参数取值方法存在明显区别，风压高度变化系数分布和不同重现期的设计风速转换系数大致相同，台湾标准给出的湍流强度建议值明显大于大陆标准；台湾标准分类计算建筑物主体和围护结构的设计风压，大陆标准采用统一表达式，两者给出的设计风荷载组合方式区别明显；以基底剪力和基底弯矩作为评价指标，HBL（高宽比）、（地面粗糙度指数）、Cg（脉动效应系数）、Cp（风荷载体型系数）和Iz（湍流强度），对高层建筑顺风向风荷载的影响程度依次减小，HBL和为主要影响因素；随HBL的增大，Cg对顺风向风荷载的影响逐渐增强，当HBL增大到一定程度时，Cg成为主导因素。关键词：风荷载；顺风向；规范；均匀设计；高层建筑；台湾海峡中图分类号：TU973+.213文献标志码：AMulti-Factor Analysis of Along-wind Loads of High-Rise Buildings Between Chinese Taiwan and Mainland Areas Based on Uniform DesignDONG Rui1，5，LIANG Siyu1，2，QIU Lingyu1，LUOYuanlong3，LIU Guomai4（1.College of Civil Engineering，Fuzhou University，Fuzhou 350108，China；2.School of Architecture and Civil Engineering，Xiamen University，Xiamen 361005，China；3.National Taipei University of Technology，Taipei 106344，China；4.School of Management，Fujian University of Technology，Fuzhou 350118，China；5.Fujian Civil Engineering and Architechtural Society，Fuzhou 350001，China）Abstract：In order to determine the difference and similarity of along-wind loads of high-rise buildings between Chinese Taiwan and Chinese mainland areas，benchmarking analysis was used to compare the wind load code for buildings on both sides of the Taiwan strait，and multi-factor analysis of along-wind loads of high-rise buildings was conducted using the uniform design method.The results show that there are significant differences in the basic wind speed sample method and extreme distribution parameter estimation methods.The wind pressure height coefficient distribution and conversion coefficient of design wind speed in different return periods for the two standards are roughly the same；The turbulence intensity values of the Taiwan code is significantly larger than that of the mainland code；For the wind pressure calculation of main wind-force resisting system and cladding，Taiwan wind load code adopts classification method，while the Mainland wind load code adopts a unified expression.There are significant differences between the two standards in the combination of design wind loads of along-wind，cross-wind，and torsional directions.Taking the base shear and base bending moment as evaluation indexes，the influence of aspect ratio HBL，exposure factor，gust effect factor Cg，wind load shape coefficient Cp，and turbulence intensity Iz on the along-wind loads of high-rise buildings gradually decreases，and the aspect ratio and exposure factor are the main influencing factors.The influence of gust effect factor on along-wind load increases with the increase of the aspect ratio of the structure，and when the aspect ratio increases to a certain value，it becomes the main factor that dominates the along-wind loads of the both sides.Key words：wind load;along-wind;code;uniform design;high-rise building;Taiwan strait 文章编号：0253374X（2023）09-1383-12DOIDOI：10.11908/j.issn.0253-374x.22080收稿日期：2022-02-28基金项目：福建省科技创新战略研究联合项目 2022R0154第一作者：董锐（1982），男，副研究员，工学博士，主要研究方向为桥梁与结构风工程。E-mail：同 济 大 学 学 报（自 然 科 学 版）第 51 卷台湾海峡两岸的台湾和福建在气候条件和地形地貌方面高度相似，且均受西北太平洋热带气旋和亚热带季风气候的影响，是世界上风致灾害最严重的区域之一1。随着闽台两岸经济的发展，大量高层建筑在此兴建。风荷载标准作为工程师进行高层建筑抗风设计的重要依据，其取值大小直接影响结构的安全性与经济性。由于多种原因，闽台两岸现行建筑风荷载标准存在诸多不同，福建主要依据 建筑结构荷载规范（GB500092012）2（以下简称大陆标准）进行建筑结构抗风设计，而台湾则主要依据2015版 建筑物耐风设计规范与解说3 （以下简称台湾标准）。尽管两岸经济文化和技术交流在不断发展，但是，关于海峡两岸建筑风荷载标准系统、完整的比较研究还很不完善。Ge等4-5和金新阳6在对亚太地区风荷载标准的比较中，对台湾标准有提及，但内容仅限于部分设计参数和计算结果的对标。董锐等1对海峡两岸建筑基本风速的合理取值进行了系统研究，但没有涉及风荷载。此外，国内外学者采用单因素分析法对世界主要风荷载标准进行了大量的比较研究7-12，但均未涉及台湾标准，也没有将各因素对风荷载系统的贡献进行量化，无法准确评估单个因素对系统的影响程度。鉴于此，本文以海峡两岸高层建筑顺风向风荷载比较为研究对象，在两岸建筑风荷载标准对标分析的基础上，将高层建筑顺风向风荷载视为一个系统，采用均匀设计方法对各因素的影响程度进行量化评估，相关结论对于两岸高层建筑顺风向风荷载合理取值的确定和福建探索实施风荷载“行业标准共通”建设的区域发展战略都具有重要意义。1 海峡两岸建筑风荷载标准对标分析 海峡两岸建筑风荷载标准对标分析包括设计风参数、建筑物主体结构和维护结构三部分。1.1设计风参数基本风速、风压高度变化系数、湍流强度、湍流积分尺度、不同重现期基本风速转换系数等参数是确定建筑结构风荷载的关键参数。下面将对上述海峡两岸设计风参数进行对标分析。1.1.1基本风速台湾标准将地面粗糙度类别分为A、B、C三类，大陆标准分为A、B、C、D四类。两者在梯度风高度zG、平均风剖面指数、计算设计风速截断高度的对应情况见表1。基本风速的确定与标准地貌类别、平均风速时距、标准高度、重现期、风速样本取样方法和风速分布概率模型等6个因素有关。两岸标准对于基本风速的规定基本相同，均为平坦开阔地貌、10 m高度、10 min时距、采用极值I型概率模型获得的50年重现期统计值。但风速样本取样方法存在差异，大陆标准取样采用年最大值法，台湾标准采用台风风速法3。台湾标准的原始统计资料为台湾岛24个测站19471991年间发生的128个侵台台风最大10 min平均风速资料，大陆标准的原始统计资料为大陆地区672个气象站19492008年的年最大10 min平均风速资料。台湾标准的基本风速将台湾岛划分为47.5、42.5、37.5、32.5、27.5和22.5 ms-1六个区，周围外岛地区单独给出，大陆标准按照全国行政区划以基本风压的形式分别给出。此外，两岸标准采用极值I型概率分布时分布参数的取值方法存在区别，大陆标准中分布参数取值与样本容量n有关，而台湾标准不受样本容量的影响1。上述因素使得台湾标准给出的基本风速大部分情况下要高于大陆标准的对应值。关于两岸基本风速比较的详细内容，参见文献 1。1.1.2风压高度变化系数两岸标准均采用指数律表示平均风速随高度的变化规律，进而得到风压随高度的变化规律。对于不同地面粗糙度类别，风压高度变化系数z（台湾标准称风速压地况系数Kz）随高度z的变化曲线汇总于图1。图1中TW表示台湾标准，GB表示大陆标准。表1 地面粗糙度类别Tab.1Types of ground roughness地面粗糙度类型描述近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇有密集建筑群的城市市区有密集建筑群且房屋较高的城市市区台湾标准类型CCBAzG/m3003004005000.150.150.250.32截断高度/m5555大陆标准类型ABCDzG/m3003504505500.120.150.220.30截断高度/m51015301384第 9 期董锐，等：基于均匀设计的海峡两岸高层建筑顺风向风荷载多因素分析观察图1可以发现，台湾标准中C类地貌的风压高度变化系数与大陆标准中B类时的分布完全相同，台湾标准中的A、B类地貌分别与大陆标准中的D、C类地貌大致相当。与大陆标准不同，2015版台湾标准将湖岸与海岸地区统一采用C类地貌描述，使得该类地貌下的设计风压计算值要明显小于大陆标准A类地貌的对应值。1.1.3湍流强度和湍流积分尺度两岸风荷载标准给出的高度z处湍流强度I（z）和湍流积分尺度L（z）计算公式汇总于表2。表中，c为与地面粗糙度类别有关的系数，对于台湾标准A、B、C类地面粗糙度类别分别取0.45、0.30、0.20；I10为10 m高度处的名义湍流度，对于大陆标准A、B、C、D 类地面粗糙度类别分别取 0.12、0.14、0.23、0.39；为地面粗糙度指数。c和-为计算湍流积分尺度的参数，对于台湾标准A、B、C类地面粗糙度类别，c分别取55、98、152 m，-分别取0.5、0.33、0.20。台湾标准中，湍流强度和湍流积分尺度的截断高度在A、B、C类地面粗糙度时分别为18、9、4.5 m。图2为湍流度随高度的变化规律。由图2可知，两岸标准给出的顺风向湍流度表达式形式相同，但对于相同的地貌类别，台湾标准给出的同高度处的湍流度明显大于大陆标准。台湾标准C类地面粗糙度（平坦开阔地面）的湍流度与大陆标准C类地况（密集建筑群的城市市区）的对应值大致相当。台湾标准在计算阵风反应因子时考虑了湍流积分尺度，不同地面粗糙度类别时湍流积分尺度随高度的变化规律如图3所示，大陆标准暂未考虑湍流积分尺度的影响。1.1.4不同重现期设计风速转换系数设计风速与统计时采用的重现期有很大关系，对于重要程度不同的建筑物，可以采用不同重现期的设计风速。台湾标准中重现期为R的设计风速UR与基本风速U10（C）之间的关系为UR=RU10(C)=U10(C)0.36-0.131ln(-ln(1+4.22 ln(12R-112R)（1）式中：R为不同重现期设计风速的换算系数。台湾标准对于固定的重现期R，系数R是固定值，不随地理位置而改变。大陆标准给出了重现期为R的设计风压wR计算公式，如式（2）所示。式中w10和w100分别表示重现期为10年与100年的设计风压，该公式实际上主表2湍流强度和湍流积分尺度Tab.2Turbulence intensity and turbulence integral类型湍流强度I(z)湍流积分尺度L(z)台湾标准I(z)=c(10/z)1/6L(z)=c(10/z)-大陆标准I(z)=I10(10/z)无规定图2不同地面粗糙度类型时的I（z）-z曲线Fig.2I(z)-z curves for different types of ground roughness图3不同地面粗糙度类型时的L（z）-z曲线Fig.3L(z)-z curves for different types of ground roughness图1不同地面粗糙度类型时的z-z曲线Fig.1z-z curves for different types of ground roughness1385同 济 大 学 学 报（自 然 科 学 版）第 51 卷要推算R10，100时的设计风压，对于R100年和RF(m，n-m-1)，则拒绝假设H0，认为x1，xm中至少有一个对y有显著影响，回归方程显著；若F18p=q(GCp)-qi(GCpi)柔性大陆标准wk=gzslzw01388第 9 期董锐，等：基于均匀设计的海峡两岸高层建筑顺风向风荷载多因素分析效果越差。第五步，检验因素xj（j=1，m）对响应y是否有 显 著 性 影 响，即 检 验 假 设：H0：j=0，H1：j0，j=1，.，m。检验方法为t检验，检验的统计量为tj=jcj jMSEt(n-m-1)（7）式中：cjj为矩阵(XTX)-1对角线上第j个元素。给定显著性水平，查t 分布表找出双侧检验的临界值t/2(m，n-m-1)。若|tj|t/2(m，n-m-1)，则拒绝假设H0，表明因素xj对响应y影响显著；若|tj|t/2(m，n-m-1)，则接受假设H0，表明因素xj对响应y影响不显著。2.2顺风向风荷载计算公式标准化两岸风荷载标准均采用平均风荷载与动力放大系数乘积的形式表达等效风荷载。为了便于对高层建筑顺风向风荷进行多因素分析，本文首先对两岸风荷载标准中顺风向风荷载表达式做标准化处理，如式（8）所示：W=q0CeCpCg（8）式中：W为顺风向等效风荷载，kN m2；q0为基本风压，kN m2；Ce为风压高度变化系数；Cp为风荷载体型系数；Cg为脉动效应系数，分别对应大陆标准中的风振系数z和台湾标准中的阵风反应因子G。2.3基于均匀设计的顺风向风荷载多因素分析本文算例中的建筑物位于台北，为无女儿墙封闭式平屋顶钢筋混凝土结构，长L=30 m，宽B=30 m，层高3.0 m，通过改变层数改变其高宽比。由于阻尼比对高层建筑风荷载的计算具有重要影响，且两岸标准对阻尼比均无强制性规定，为消除阻尼比的影响，本文分析中统一采用台湾标准给出的建议值=0.02。2.3.1均匀试验设计由式（8）可知，基本风压q0、风压高度变化系数Ce、风荷载体型系数Cp和脉动效应系数Cg是影响高层建筑顺风向风荷载W的4个因素。基本风压由基本风速确定，本文暂不考虑该因素的影响，计算中统一按照台湾标准给出的台北市50年重现期基本风速42.5 ms-1取值。由于风压高度变化系数主要受地面粗糙度类型的影响，风荷载体型系数主要受高层建筑外形的影响，脉动效应系数主要受等效风荷载计算方法和湍流强度的影响，故本文在进行均匀设计时，主要考虑高宽比HBL、地面粗糙度系数、风荷载体型系数Cp、脉动效应系数Cg、湍流强度Iz五个因素。各因素及对应水平取值如表8所示。本文利用拟水平法，以等水平均匀设计表为基础，实现混合水平的均匀设计。选取中国数学会均匀设计分会提供的等水平均匀设计表U18（65）14-15，并将该表中任意三列的水平进行合并：1，2，31，4，5，62。采用中心化L2-偏差CD2度量其均匀性，比较发现，当U18（65）的第二、三、五列的6个水平合并成二个水平时，偏差最小，均匀性最好，此时，CD2为0.322。2.3.2顺风向基底剪力均匀设计回归分析回归分析中，高宽比、地面粗糙度指数和风荷载体型系数为数值变量，直接代入模型（3）即可；脉动效应系数和湍流强度为定性变量，需要采取0-1化方法将其转换成虚拟变量后才能进行回归分析，即：Cg=1，Cg=G0，Cg=（9）IZ=1，IZ=IZ_TW0，IZ=IZ_GB（10）分别采用向前筛选法、向后筛选法和逐步回归法进行回归分析，结果表明三种筛选变量方法的分析结果相同。表9给出了高层建筑顺风向基底剪力回归方程在显著性水平=0.05时的显著性检验结果。经过自变量筛选后最终有三个自变量进入方程，m=3，n=18，临 界 值F0.05(3，14)=3.3444.852，且p值远小于0.05，检验结果高度显著，回归方程有统计学意义。对回归方程进行拟合优度检验，决定系数R2=SSR/SST=0.906，接近1，表明回归方程拟合效果良好。进一步对回归系数做t值统计量检验，检验每个因素对顺风向基底剪力计算影响的显著性。在显著性水平=0.05 时，回归系数的检验结果如表10所示。由表10可知，高宽比HBL、地面粗糙度系数和脉动效应系数Cg是影响海峡两岸高层建筑顺风向基底剪力的主要因素。这三个因素的检验p值均表8顺风向风荷载均匀试验设计因素和水平汇总Tab.8Summary of factors and levels of uniform design experimentation of along-wind loads 水平123456HBL3456780.120.150.220.250.300.32CP1.31.4CgGzIzIz_TWIz_GB1389同 济 大 学 学 报（自 然 科 学 版）第 51 卷远小于0.05，说明对顺风向基底剪力的计算有显著性影响。风荷载体型系数Cp和湍流强度Iz在回归分析中检验p值大于0.05，检验不显著，说明这两个因素的水平变化对顺风向基底剪力影响较小，不是顺风向基底剪力的主要影响因素。将高层建筑顺风向基底剪力视为一个系统，比较每个因素的标准化回归系数绝对值，可以获得各因素对系统影响程度的大小依次为：HBLCgCpIz。2.3.3顺风向基底弯矩均匀设计回归分析以高层建筑顺风向基底弯矩为评价指标，分别采用向前筛选法、向后筛选法和逐步回归法进行均匀设计回归分析，结果表明三种筛选变量方法的分析结果一致。表11给出了顺风向基底弯矩回归方程在显著性水平=0.05时的显著性检验结果。经过自变量筛选后最终有两个自变量进入方程，m=2，n=18，临界值F0.05(2，15)=3.6880.602F0.05(2，15)=3.6880.602，p值也远小于0.05，回归方程高度显著，有统计学意义。对回归方程做拟合优度检验，决定系数R2=SSR/SST=0.915，接近1，表明回归方程拟合效果良好。进一步对回归系数做t值统计量检验，获得显著性水平=0.05时各因素的检验结果如表12所示。由表12可知，高宽比HBL和地面粗糙度指数的检验p值均远小于0.05，表明对顺风向基底弯矩有显著影响，是海峡两岸高层建筑顺风向基底弯矩的主要影响因素。脉动效应系数Cg、风荷载体型系数 Cp和湍流强度 Iz在回归分析中检验 p 值大于0.05，检验不显著，因此没有包含在最终的回归方程中。将高层建筑顺风向基底弯矩视为一个系统，比较每个因素的标准化回归系数绝对值可以获得各因素对系统影响程度的大小排序依次为：高宽比HBL地面粗糙度指数脉动效应系数Cg风荷载体型系数Cp湍流强度Iz。2.4不同高宽比的顺风向风荷载多因素分析高宽比是衡量结构刚度大小的主要指标。由2.3节可以发现，高宽比是两岸高层建筑顺风向风荷载的最重要影响因素。为进一步研究各因素对高层建筑顺风向风荷载影响随高宽比的变化规律，本节将在2.3节的基础上，开展不同高宽比的高层建筑顺风向风荷载多因素分析，着重考察地面粗糙度系数、风荷载体型系数Cp、脉动效应系数Cg、湍流强度Iz对两岸高层建筑顺风向风荷载的影响。2.4.1均匀试验设计本节分析采用均匀试验设计方法，不同高宽比的顺风向风荷载均匀设计影响因素和对应水平的取值如表13所示。风荷载体型系数Cp、脉动效应系数Cg、湍流强度Iz的取值水平与2.2节完全相同。地面粗糙度指数的取值水平仅考虑对应地貌，对于海岸地貌，TW和GB分别为0.15和0.12；对于平坦开阔地貌，TW和GB均为0.15；对于城市地貌，TW和表10顺风向基底剪力回归系数显著性检验Tab.10Result of significance test of regression coefficient of base shear force of along-wind因素常量HBLCgCpIz回归系数2 206.2466 274.869-74 619.2476 538.347标准化回归系数0.818-0.4150.2490.0940.026t值0.4319.961-5.0623.0391.1450.307t/2（n-m-1）2.1452.1452.1452.1452.1602.160p值0.6730.0010.0010.0090.2730.764显著性显著显著显著不显著不显著表9顺风向基底剪力回归方程显著性检验结果Tab.9Result of significance test of regression equation of base shear force of along-wind来源回归残差总和平方和（SS）2.7991092.9121083.090109自由度f31417均方（MS）9.3301082.0801013F值44.852p值0.001表11顺风向基底弯矩回归方程显著性检验Tab.11Result of significance test of regression equation of base moment of along-wind来源回归残差总和平方和（SS）5.55410135.16810126.0711013自由度f21517均方（MS）2.77710133.4461011F值80.602p值0.001表12顺风向基底弯矩回归系数显著性检验Tab.12Result of the significance test of regression coefficient of base moment of along-wind因素常量HBLCgCpIz回归系数-1.3701069.820105-6.769106标准化回归系数0.913-0.2690.1250.0580.017t值-2.14212.119-3.5691.7770.7540.217t/2（n-m-1）2.1312.1312.1312.1452.1452.145p值0.0490.0010.0030.0970.4630.831显著性显著显著不显著不显著不显著1390第 9 期董锐，等：基于均匀设计的海峡两岸高层建筑顺风向风荷载多因素分析GB分别为0.25和0.22；对于大城市中心地貌，TW和GB分别为0.32和0.30。表13中水平1对应该因素在台湾风荷载标准中的取值，水平2对应该因素在大陆风荷载标准中的取值。由表13可知，本节分析为4因素2水平的均匀试验设计，此处选用文献 正交与均匀试验设计16给出的均匀设计表U8（24）进行分析。表U8（24）同时也是正交表，具有“均匀分散”和“整齐可比”的特点，其中心化L2偏差CD2为0.342 3。根据U8（24）进行均匀设计，将地面粗糙度系数、风荷载体型系数Cp、脉动效应系数Cg、湍流强度Iz依次安排在14列中。本节分别对6种高宽比的矩形高层建筑在4种地貌下的顺风向响应进行均匀试验设计，共完成了24次均匀设计，计算结果详见文献 15 附录1。为保证每个因素都能同时进入回归方程进行筛选并计算出标准化回归系数，本节采用向后筛选法进行回归分析。2.4.2不同高宽比的顺风向基底剪力均匀设计回归分析当显著性水平=0.05时，不同高宽比的矩形高层建筑在不同地貌下的顺风向基底剪力均匀设计回归系数检验p值如图5所示。由图5可以发现矩形高层建筑高宽比在38的常用范围内，无论对于何种地貌类型，地面粗糙度指数、风荷载体型系数和湍流强度的回归系数检验p值均大于0.05，表明这3个因素对顺风向基底剪力的影响均不显著，不是引起两岸标准中顺风向基底剪力计算差异性的主要影响因素。当高宽比较小时，结构刚度相对较大，两岸标准给出的顺风向基底剪力计算值相近，同时所有4个因素的回归系数检验p值均大于0.05，检验不显著。随着高宽比的增大，脉动效应系数对顺风向基底剪力的影响逐渐显著，成为主导两岸标准顺风向基底剪力计算差异的主要影响因素。为直观比较各因素对顺风向基底剪力的影响程度，图6给出地面粗糙度指数、风荷载体型系数、脉动效应系数和湍流强度的标准化回归系数的绝对值|。当*为正值时，表明该参数按照台湾标准取值获得的顺风向基底剪力要大于按照大陆标准时的对应值，为负值则正好相反，且|越大，其影响程度越大。由图6可知，随着高宽比的增大，脉动效应系数的标准化回归系数绝对值逐渐增大，其他3因素则逐渐减小；高宽比越大，脉动效应系数对顺风向基底剪力的表13不同高宽比顺风向风荷载均匀设计因素和水平Tab.13Summary of factors and levels of uniform design experimentation of along-wind loads with different aspect ratios水平12TWGBCP1.31.4CgGzIzIz_TWIz_GB图5不同高宽比顺风向基底剪力均匀设计回归系数检验p值Fig.5Value p of regression coefficient for uniform design of base shear force of along-wind with different aspect ratios1391同 济 大 学 学 报（自 然 科 学 版）第 51 卷影响程度越大；结合图5和图6可知，当高宽比较大时，脉动效应系数是导致两岸标准计算矩形高层建筑顺风向基底剪力差异性的主要因素，采用台湾标准阵风反应因子计算得到的顺风向基底剪力要显著大于采用大陆标准风振系数计算得到的对应值。观察图6还可以发现，除平坦开阔地貌外（两岸标准的地面粗糙度指数均为0.15），地面粗糙度指数对高宽比较小的矩形高层建筑顺风向基底剪力的影响要大于风荷载体型系数和湍流强度。随着高宽比的增大，地面粗糙度指数对顺风向基底剪力的影响逐渐下降，当高宽比增大到一定程度时，地面粗糙度指数的影响小于风荷载体型系数和湍流强度。风荷载体型系数对两岸高层建筑顺风向基底剪力的影响程度基本上随结构高宽比的增大而逐渐减小。2.4.3不同高宽比的顺风向基底弯矩均匀设计回归分析当显著性水平=0.05时，不同高宽比的矩形高层建筑在不同地貌下的顺风向基底弯矩均匀设计回归系数检验p值如图7所示。由图7可知，除大城市中心地貌高宽比为5的矩形高层建筑外，高宽比在38的常用范围内，无论对于何种地貌类型，地面粗糙度指数、风荷载体型系数和湍流强度的回归系数检验p值均大于0.05，表明这三个因素对顺风向基底弯矩的影响均不显著，对顺风向基底弯矩影响较小。对于海岸地貌，脉动效应系数对顺风向基底弯矩的影响随结构高宽比的增大而增大，当高宽比不小于6时脉动效应系数为主要影响因素。对于平坦开阔地貌，两岸地面粗糙度指数的取值相同，不引起高层建筑顺风向基底弯矩计算值的差异；脉动效应系数的影响同样随结构高宽比的增大而增大，当高宽比大于等于5时成为主要影响因素。对于城市和大城市中心地貌，脉动效应系数对顺风向基底弯矩的影响均表现出随结构高宽比的增大而先减小后增大的趋势。对于城市地貌，当高宽比大于等于6时，脉动效应系数是影响高层建筑顺风向基底弯矩的主要因素；对于大城市中心地貌，除高宽比为5、6的情况，脉动效应系数均为高层建筑顺风向基底弯矩的主要影响因素。图8为不同高宽比顺风向基底弯矩影响因素标准化回归系数绝对值|。由图8可知，对于海岸和平坦开阔地貌，脉动效应系数的标准化回归系数为正值，表明按照台湾标准取阵风反应因子G时，高层建筑顺风向基底弯矩的计算值要大于采用大陆标准取风振系数z时的对应值。对于城市和大城市中心地貌，脉动效应系数的标准化回归系数的数值受高宽比的影响明显。此外，除平坦开阔和大城市中心地貌外，随着高宽比的增大，地面粗糙度指数对顺风向基底弯矩的影响逐渐减小，当高宽比增大到一定程度时，地面粗糙度指数的影响小于风荷载体型系数和湍流强度。图6不同高宽比顺风向基底剪力影响因素标准化回归系数绝对值|Fig.6|of factors for base shear force of along-wind with different aspect ratios1392第 9 期董锐，等：基于均匀设计的海峡两岸高层建筑顺风向风荷载多因素分析3 结论 本文以海峡两岸高层建筑顺风向风荷载为研究对象，在两岸建筑风荷载标准对标分析的基础上，采用均匀设计方法对两岸高层建筑顺风向风荷载进行了多因素分析，主要结论为：（1）两岸风荷载标准对基本风速的定义和计算方法基本相同，但风速样本取样方法和分布参数取值方法存在明显区别；对于大致相当的地面粗糙度类型，两岸风荷载标准给出的风压高度变化系数分布大致相同；对于相同高度处的湍流强度，台湾标准取值明显大于大陆标准；对于不同重现期设计风速转换系数，台湾标准取固定值，大陆标准随地理位置不同而异。（2）建筑物主体结构设计风压的计算，台湾标准采用同时考虑外压和内压影响的分类计算方法，大陆标准采用不考虑内压影响且不区分建筑物类型的统一表达式；两岸风荷载标准对顺风向、横风向和扭转向设计风荷载图7不同高宽比顺风向基底弯矩均匀设计回归系数检验p值Fig.7Value p of regression coefficient for uniform design of base moment of along-wind with different aspect ratios图8不同高宽比顺风向基底弯矩影响因素标准化回归系数绝对值|Fig.8|of factors for base moment of along-wind with different aspect ratios1393同 济 大 学 学 报（自 然 科 学 版）第 51 卷的组合方式存在明显不同；建筑物围护结构的设计风压计算，台湾标准采用分类计算方法，大陆标准采用统一表达式，两且均考虑内压和外压的影响。（3）无论对于基底剪力还是基底弯矩，HBL和都是两岸高层建筑顺风向风荷载的主要影响因素。同时，HBL、Cg、Cp和Iz等对顺风向风荷载的影响程度逐渐减小。（4）不同高宽比的顺风向风荷载多因素分析表明，Cg对高层建筑顺风向风荷载的影响基本上随结构高宽比的增大而增大；当高宽比增大到一定程度时，成为主导两岸标准顺风向风荷载的主要影响因素。当高宽比较大时，采用台湾标准阵风反应因子计算得到的顺风向基底响应要显著大于采用大陆标准风振系数计算得到的对应值。作者贡献声明：董 锐：命题提出与构思、主要内容撰写与修订。梁斯宇：数值计算、部分内容撰写。邱凌煜：均匀设计多因素分析计算。罗元隆：两岸风荷载标准对标分析。刘国买：均匀设计方法实现与指导。参考文献：1董锐，李狄钦，罗元隆，等.不同气候下海峡两岸建筑抗风标准之基本风速比较 J.湖南大学学报（自然科学版），2021，48（3）：119.DONG Rui，LI Diqin，LUO Yuanlong，et al.Comparative study of basic wind speed under different climatic conditions of both sides of the Taiwan Strait J.Journal of Hunan University（Natural Science），2021，48（3）：119.2中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范：GB 500092012S.北京：中国建筑工业出版社，2012.Ministry of Construction Peoples Republic of China.Load code for the design of building structures：GB 500092012 S.Beijing：China Architecture&Building Press，2012.3詹氏书局编辑部.建筑物耐风设计规范与解说 M.台北：詹氏书局，2017.Editorial Department of Jens Book Company.Code and commentary for wind resistant design of buildings M.Taipei：Jens Book Company，2017.4GE Yaojun，JIN Xinyang，CAO Shuyang.Comparison of APEC wind loading codification and revision of Chinese national code C/CD/Proceedings of 6th Workshop on Regional Harmonization of Wind Loading and Wind Environmental Specifications in Asia-Pacific economies.Gangneung：s.n.，2010.5GE Yaojun，CAO Shuyang，JIN Xinyang.Comparison and harmoniz