等效静力风荷载的物理意义
从风洞试验获取屋面风荷载气动力信息，到得到结构的风振响应整个过程来看，计算过程中涉及到风洞试验和随机振动分析等复杂过程，不易为工程设计人员所掌握，因此迫切需要研究简便的建筑结构抗风设计方法。等效静力风荷载理论就是在这一背景下提出的。其基本思想是将脉动风的动力效应以其等效的静力形式表达出来，从而将复杂的动力分析问题转化为易于被设计人员所接受的静力分析问题。等效静力风荷载是联系风工程研究和结构设计的纽带3，是结构抗风设计理论的核心内容，近年来一直是结构风工程师研究的热点之一。
等效静力风荷载的物理意义可以用单自由度体系的简谐振动来说明45108。
xt
kPt
c
图13气动力作用下的单自由度体系
对如图13的单自由度体系，在气动力Pt作用下的振动方程为：
mxcxkxPt
141
考虑粘滞阻尼系统，则振动方程可简化为：
x

2
2
f0

x

2
f0
2
x

Pt
m
式中
f0

12
km为该系统的自振频率，c为振动系统的临界阻尼比。2km
假设气动力为频率为f的简谐荷载，即PtF0ei2ft，那么其稳态响应为：
xt1f
F0k
f02i2f
ei2ft
f0
进一步化简有：
xtAei2ft
142
143144
其中A
1f
F0k
f0
2
2


2
f
，arcta
2f
f02
1f
f0
f0
2
，
A为振幅，
为气动力和
位移响应之间的相位角。
现在假设该系统在某静力F作用下产生幅值为A的静力响应，那么该静力应该为：
1
fFkA
F0
1f
f0
2
2


2
f
f02
145
如果不考虑相位关系，静力F与简谐气动力Pt将产生一致的幅值响应，则这两种荷载之间
存在一种“等效”的关系，那么F可以称为Pt的“等效静力风荷载”。
从上面这个简单的实例可以很清楚的体会到，所谓等效静力风荷载是指这样一种静力荷载，当把它作用于结构上时，其在结构上产生的静力响应（不仅指代位移响应，也包括内力响应等）与外加气动力荷载产生的动力响应最大幅值是完全相等的。本文中，将动力响应的最大幅值称为峰值响应，或目标响应。
等效静力风荷载理论的提出和发展
等效静力风荷载（Equivale
tstaticwi
dloadi
gESWL）理论研究始于高层、高耸结构。1967年，AGDave
port率先引入随机振动理论，建立了结构抖振响应分析的理论框架，并借助阵风荷载因子（GustLoadi
gFactorGLF）这一概念将复杂的动力分析问题转化为易于被设计者接受的静力分析问题，从而开创了等效静风荷载理论研究的先河109。其后，先后有很多学者进行过等效静力风荷载的探讨，并且提出了多种计算方法，但大多是r