第四章 结构横风向风振
主要 讨论工程结构中易于遇到且机
理相对清楚的横风向风振内容，包括涡
激振动（ Vortex-induced vibration),驰
振（ Galloping),颤振（ Flutter)及抖振
（ Buffeting)
4.1 主要横风向风振机理分析
一、涡激振动
二、驰振、颤振 （自激振动）
三、抖振 （强迫振动）
4.2 涡激振动
定义：惯性力与粘性力之比
卡门涡列
一、雷诺数
4R e 6.9 10vD vD
?? ? ?
二、斯超海尔数和锁定现象
前述尾流现象最显著的规律性是由斯超海尔
（ Strouhal)最先提出的
锁定现象
2,共振区高度
三,圆柱体结构的涡激共振力
1,临界风速
3,横风向共振风振力
运动方程,
四、横风向效应与顺风向效应的组合
假设结构任意高度处横风向的风效应用 表示，而
顺风向的风效应用 表示，则 z高度处最大风效应
表达如下,
()LRz
()DRz
注：这里，顺风向振动应按随机振动考虑，
风速取为与横风向相同的临界风速
五、涡激随机振动
当雷诺数 Re处于超临界范围 ( )时，结
构物背后的湍流尾流将引起横风向的随机振动，应按随机振
动的理论进行分析。 但这里最大的区别是应采用横风向的
脉动风速谱和对应的相干函数；
561 1 0 R e 3, 5 1 0? ? ? ?
4.3 横风向驰振
上一节所述的涡激振动是在结构物背后由交替的旋
涡脱落产生的，可以认为是一种稳定的振动，其激发能
量在一个特殊的频率处有一个确定的值。本节所讨论的
横风向驰振对特殊截面形状的细长结构物具有典型的不
稳定性，其截面形状如矩形,D字形或 — 些裹冰输电线的
有效截面形状．这些结构在垂直于气流方向上会表现出
大幅度的振动，振幅可达 1— 10倍以上横风向截面尺寸，
其振动频率远低于相同截面的旋涡脱落频率 。
驰振是 — 种失稳式振动，驰振一旦发生，便成为剧
烈的振动，有导致结构破坏的危险性；
一、侧力系数和作用在柱体上的气动力
图 4-3 单自由度驰振模型
1、基于准定常理论的分析
平均阻力和平均升力在 y方向上的投影,
二、单自由度驰振运动方程
邓哈托判别式,
主要 讨论工程结构中易于遇到且机
理相对清楚的横风向风振内容，包括涡
激振动（ Vortex-induced vibration),驰
振（ Galloping),颤振（ Flutter)及抖振
（ Buffeting)
4.1 主要横风向风振机理分析
一、涡激振动
二、驰振、颤振 （自激振动）
三、抖振 （强迫振动）
4.2 涡激振动
定义：惯性力与粘性力之比
卡门涡列
一、雷诺数
4R e 6.9 10vD vD
?? ? ?
二、斯超海尔数和锁定现象
前述尾流现象最显著的规律性是由斯超海尔
（ Strouhal)最先提出的
锁定现象
2,共振区高度
三,圆柱体结构的涡激共振力
1,临界风速
3,横风向共振风振力
运动方程,
四、横风向效应与顺风向效应的组合
假设结构任意高度处横风向的风效应用 表示，而
顺风向的风效应用 表示，则 z高度处最大风效应
表达如下,
()LRz
()DRz
注：这里，顺风向振动应按随机振动考虑，
风速取为与横风向相同的临界风速
五、涡激随机振动
当雷诺数 Re处于超临界范围 ( )时，结
构物背后的湍流尾流将引起横风向的随机振动，应按随机振
动的理论进行分析。 但这里最大的区别是应采用横风向的
脉动风速谱和对应的相干函数；
561 1 0 R e 3, 5 1 0? ? ? ?
4.3 横风向驰振
上一节所述的涡激振动是在结构物背后由交替的旋
涡脱落产生的，可以认为是一种稳定的振动，其激发能
量在一个特殊的频率处有一个确定的值。本节所讨论的
横风向驰振对特殊截面形状的细长结构物具有典型的不
稳定性，其截面形状如矩形,D字形或 — 些裹冰输电线的
有效截面形状．这些结构在垂直于气流方向上会表现出
大幅度的振动，振幅可达 1— 10倍以上横风向截面尺寸，
其振动频率远低于相同截面的旋涡脱落频率 。
驰振是 — 种失稳式振动，驰振一旦发生，便成为剧
烈的振动，有导致结构破坏的危险性；
一、侧力系数和作用在柱体上的气动力
图 4-3 单自由度驰振模型
1、基于准定常理论的分析
平均阻力和平均升力在 y方向上的投影,
二、单自由度驰振运动方程
邓哈托判别式,
