鋼結(jié)構(gòu)煙囪上有風荷載作用時,會在煙囪兩側(cè)背后產(chǎn)生交替的漩渦,且將由側(cè)然后向另側(cè)交替脫落,形成卡門渦列,卡門渦列的發(fā)生會使建筑物表面的壓力呈周期性變化,作用方向與風向垂直,稱為橫風向風振,振動伴隨著漩渦的出現(xiàn)而產(chǎn)生強迫振動,旦振動增強,又會有由振動控制的渦流發(fā)生,鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈共振,表現(xiàn)出自激振動的性。
鋼煙囪發(fā)生橫風向風振現(xiàn)象在實際工程中時有發(fā)生,別是煙囪剛度較小時,臨界風速般小于設計的大風速,因此,臨界風速出現(xiàn)的概率較大,旦臨界風速出現(xiàn),渦流脫落的頻率與煙囪的自振頻率相同,煙囪就會發(fā)生橫風向共振。
橫風向風振帶來的危害很大:1)由風振產(chǎn)生的慣性力在結(jié)構(gòu)中引起附加應力;2)由于風振反應發(fā)生的頻度較高,有可能使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞應。
橫風向風振對煙囪會產(chǎn)生較大的作用應,因此,在設計中應盡量避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象,如果不能完避免,應使共振產(chǎn)生的作用應值很小為宜。
1)當Re<3.5×106,且vH>vcr,j時,可發(fā)生亞臨界的微風共振??稍跇?gòu)造上采取防振措施或控制結(jié)構(gòu)的臨界風速vcrj不小于15m/s,例如可以采取增加豎筋板,增加煙囪的剛度等措施。
2)當在設計過程中,還可以通過采取改變鋼結(jié)構(gòu)煙囪的自振周期,在適當高度增加煙囪的水平支點;使用煙囪振阻尼器適當減輕風振的影響,減小風振帶來的破壞等措施來減弱橫風向風振。如果在調(diào)整煙囪剛度后難以達到目的,可在煙囪上部設置破風圈也是種有的解決辦法。
3)為了增加煙囪穩(wěn)定,煙囪可以采取拉索、塔架等輔助支撐結(jié)構(gòu)。