結(jié)構(gòu)自振周期

1、場地土類別、結(jié)構(gòu)自振周期、設(shè)計特征周期的概念解讀常有眾智平臺朋友來詢問場地土類別與地震力是什么關(guān)系，結(jié)構(gòu)自振周期折減對結(jié)構(gòu)的地震力有什么影響，設(shè)計特征周期是什么概念，土的卓越周期又是怎么回事，本文結(jié)合規(guī)范對這些內(nèi)容進行了整理，對這幾個概念的相關(guān)關(guān)系也做了一些論述，期望與大家一起交流學(xué)習(xí)，具體綜述如下：1、 場地土類別建筑抗震設(shè)計規(guī)范第4.1.6對場地土類別是這樣劃分的：建筑的場地類別，應(yīng)根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度按表416劃分為四類，其中類分為0、1兩個亞類。當有可靠的剪切波速和覆蓋層厚度且其值處于表416所列場地類別的分界線附近時，應(yīng)允許按插值方法確定地震作用計算所用的特征周期?？?/p>

2、規(guī)第4.1.4條、4.1.5條對場地覆蓋層的厚度及圖層的等效剪切波束分別作了規(guī)定。相關(guān)概念：場地-工程群體所在地，具有相似的反應(yīng)譜特征。其范圍相當于廠區(qū)、居民小區(qū)和自然村或不小于1.0km2的平面面積。與震害的關(guān)系：土質(zhì)愈軟覆蓋層厚度愈厚，建筑震害愈嚴重，反之愈輕，軟弱土層對地震力具有放大作用。歷次大地震的經(jīng)驗表明，同樣或相近的建筑，建造于類場地時震害較輕，建造于、類場地震害較重。規(guī)范采取的相應(yīng)措施：抗規(guī)第4.1.1條將場地劃分為對建筑抗震有利、一般、不利和危險的地段。具體設(shè)計時，結(jié)構(gòu)設(shè)計師對不利地段，應(yīng)提出避開要求；當無法避開時應(yīng)采取有效的措施。對危險地段，嚴禁建造甲、乙類的建筑，不應(yīng)建造丙

3、類的建筑。另外抗規(guī)第3.3.2、4.1.8,、4.1.9對相關(guān)措施提出了嚴格要求，設(shè)計人員不應(yīng)忽視。二、結(jié)構(gòu)自振周期概念：結(jié)構(gòu)自振周期是結(jié)構(gòu)按某一振型完成一次自由振動所需的時間，是結(jié)構(gòu)本身固有的動力特性，只與自身質(zhì)量及剛度有關(guān)，結(jié)構(gòu)有幾個振型就有幾個自振周期，一一對應(yīng)。應(yīng)用：結(jié)構(gòu)越柔，自振周期越長，結(jié)構(gòu)在地震作用下的加速度反應(yīng)越小，即地震影響影響系數(shù)越小，結(jié)構(gòu)所受到的地震作用就越小。而采用柔性結(jié)構(gòu)方案的建筑，由于地震時產(chǎn)生較大的層間位移，主體結(jié)構(gòu)破壞嚴重。規(guī)范規(guī)定：進行結(jié)構(gòu)分析計算時，扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)震動的方向，可通過振型的方向的因子來判斷。為了限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，高層結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定了結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為

4、主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期Tl之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結(jié)構(gòu)及高規(guī)第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。工程如兩個方向的第一振型周期與Tt的比值均能滿足限值要求，其抗扭剛度更為理想。高層建筑結(jié)構(gòu)整體計算分析時，沒有考慮非承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，計算的自振周期較實際的偏長，按這一周期計算的地震力偏小。高規(guī)第4.3.16條，計算各振型地震影響系數(shù)所采用的結(jié)構(gòu)自振周期應(yīng)考慮非承重墻體的剛度影響予以折減。當非承重墻體為砌體墻時，高層建筑結(jié)構(gòu)的計算自振周期折減系數(shù)可按下列規(guī)定取值：1 框架結(jié)構(gòu)可取0.60.7；2 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可取0

5、.70.8；3 框架-核心筒結(jié)構(gòu)可取0.80.9；4 剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.81.0。對于其他結(jié)構(gòu)體系或采用其他非承重墻體時，可根據(jù)工程情況確定周期折減系數(shù)。相關(guān)概念：基本周期是第一振型對應(yīng)的周期，通常需要考慮兩個主軸方向和扭轉(zhuǎn)方向的基本周期。三、設(shè)計特征周期：設(shè)計特征周期是在抗震設(shè)計用的地震影響系數(shù)曲線中，反映地震震級、震中距和場地類別等因素的下降段起始點對應(yīng)的周期值?！霸O(shè)計特征周期”即設(shè)計所用的地震影響系數(shù)的特征周期(Tg)，簡稱特征周期。特征周期應(yīng)根據(jù)場地類別和設(shè)計地震分組按抗規(guī)表5142采用，計算罕遇地震作用時，特征周期應(yīng)增加0.05s。注：周期大于6.0s的建筑結(jié)構(gòu)所采用的地震影響系數(shù)應(yīng)

6、專門研究。場地越軟，震級、震中距越大，特征周期值越大。四、 相互關(guān)系1、 場地土類別與設(shè)計特征周期：場地土類別是靜態(tài)特性，特征周期是動態(tài)特性，主要周期隨場地土類別、震中距遠近而變化；硬土的特征周期短；軟土的特征周期長。2、自振周期和設(shè)計特征周期：，根據(jù)某次地震時的地面加速記錄，當結(jié)構(gòu)自振周期T小于某一數(shù)值Tg時，結(jié)構(gòu)的動力放大系數(shù)將隨T的增加急劇上升；當T= Tg 時，動力系數(shù)達到最大值；當TTg時，動力系數(shù)波動下降。當結(jié)構(gòu)自振周期與設(shè)計特征周期相等或相近時，地震反應(yīng)最大。五、 結(jié)論建議：在抗震設(shè)計中，設(shè)計特征周期Tg與場地類別有關(guān)：場地類別越高（場地越軟），Tg越大；地震震級越大、震中距離越遠，Tg越大。Tg越大，地震影響系數(shù)的平臺越寬，對于高層建筑或大跨度結(jié)構(gòu)，基本周期較大，計算的地震作用越大。1、 軟弱場地對地震力有放大作用，設(shè)計時應(yīng)趨利避害，充分考慮不利場地對建筑結(jié)構(gòu)的影響。2、 結(jié)構(gòu)設(shè)計時，計算的自振周期較實際的偏長，按這一周期計算的地震力偏小，