結(jié)構(gòu)自振周期

1、場(chǎng)地土類別、結(jié)構(gòu)自振周期、設(shè)計(jì)特征周期的概念解讀常有眾智平臺(tái)朋友來詢問場(chǎng)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(duì)結(jié)構(gòu)的地震力有什么影響，設(shè)計(jì)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(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行了整理，對(duì)這幾個(gè)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(chǎng)地土類別建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第4.1.6對(duì)場(chǎng)地土類別是這樣劃分的：建筑的場(chǎng)地類別，應(yīng)根據(jù)土層等效剪切波速和場(chǎng)地覆蓋層厚度按表416劃分為四類，其中類分為0、1兩個(gè)亞類。當(dāng)有可靠的剪切波速和覆蓋層厚度且其值處于表416所列場(chǎng)地類別的分界線附近時(shí)，應(yīng)允許按插值方法確定地震作用計(jì)算所用的特征周期?？?/p>

2、規(guī)第4.1.4條、4.1.5條對(duì)場(chǎng)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(chǎng)地-工程群體所在地，具有相似的反應(yīng)譜特征。其范圍相當(dāng)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(yán)重，反之愈輕，軟弱土層對(duì)地震力具有放大作用。歷次大地震的經(jīng)驗(yàn)表明，同樣或相近的建筑，建造于類場(chǎng)地時(shí)震害較輕，建造于、類場(chǎng)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(chǎng)地劃分為對(duì)建筑抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)的地段。具體設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效的措施。對(duì)危險(xiǎn)地段，嚴(yán)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(duì)相關(guān)措施提出了嚴(yán)格要求，設(shè)計(jì)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(dòng)所需的時(shí)間，是結(jié)構(gòu)本身固有的動(dòng)力特性，只與自身質(zhì)量及剛度有關(guān)，結(jié)構(gòu)有幾個(gè)振型就有幾個(gè)自振周期，一一對(duì)應(yīng)。應(yīng)用：結(jié)構(gòu)越柔，自振周期越長(zhǎng)，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(shí)產(chǎn)生較大的層間位移，主體結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。規(guī)范規(guī)定：進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)，扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)震動(dòng)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(dòng)為主的第一自振周期Tl之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級(jí)高度高層建筑、超過A級(jí)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(gè)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(jì)算分析時(shí)，沒有考慮非承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，計(jì)算的自振周期較實(shí)際的偏長(zhǎng)，按這一周期計(jì)算的地震力偏小。高規(guī)第4.3.16條，計(jì)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(dāng)非承重墻體為砌體墻時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)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(duì)于其他結(jié)構(gòu)體系或采用其他非承重墻體時(shí)，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(duì)應(yīng)的周期，通常需要考慮兩個(gè)主軸方向和扭轉(zhuǎn)方向的基本周期。三、設(shè)計(jì)特征周期：設(shè)計(jì)特征周期是在抗震設(shè)計(jì)用的地震影響系數(shù)曲線中，反映地震震級(jí)、震中距和場(chǎng)地類別等因素的下降段起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的周期值。“設(shè)計(jì)特征周期”即設(shè)計(jì)所用的地震影響系數(shù)的特征周期(Tg)，簡(jiǎn)稱特征周期。特征周期應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組按抗規(guī)表5142采用，計(jì)算罕遇地震作用時(shí)，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(chǎng)地越軟，震級(jí)、震中距越大，特征周期值越大。四、 相互關(guān)系1、 場(chǎng)地土類別與設(shè)計(jì)特征周期：場(chǎng)地土類別是靜態(tài)特性，特征周期是動(dòng)態(tài)特性，主要周期隨場(chǎng)地土類別、震中距遠(yuǎn)近而變化；硬土的特征周期短；軟土的特征周期長(zhǎng)。2、自振周期和設(shè)計(jì)特征周期：，根據(jù)某次地震時(shí)的地面加速記錄，當(dāng)結(jié)構(gòu)自振周期T小于某一數(shù)值Tg時(shí)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大系數(shù)將隨T的增加急劇上升；當(dāng)T= Tg 時(shí)，動(dòng)力系數(shù)達(dá)到最大值；當(dāng)TTg時(shí)，動(dòng)力系數(shù)波動(dòng)下降。當(dāng)結(jié)構(gòu)自振周期與設(shè)計(jì)特征周期相等或相近時(shí)，地震反應(yīng)最大。五、 結(jié)論建議：在抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)特征周期Tg與場(chǎng)地類別有關(guān)：場(chǎng)地類別越高（場(chǎng)地越軟），Tg越大；地震震級(jí)越大、震中距離越遠(yuǎn)，Tg越大。Tg越大，地震影響系數(shù)的平臺(tái)越寬，對(duì)于高層建筑或大跨度結(jié)構(gòu)，基本周期較大，計(jì)算的地震作用越大。1、 軟弱場(chǎng)地對(duì)地震力有放大作用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)趨利避害，充分考慮不利場(chǎng)地對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。2、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算的自振周期較實(shí)際的偏長(zhǎng)，按這一周期計(jì)算的地震力偏小，