结构自振周期,基本周期,与设计特征周期,场地卓越周期之间的关系及其解读

结构自振周期是结构所固有的,只与自身质量m以及刚度系数k有关,
(m为质量,k为刚度系数,δ为柔度系数。)结构有几个振型就有几个自振周期,一一对应。
进行结构分析计算时,扭转耦联震动的方向,可通过振型的方向的因子来判断。为了限制结构的抗扭刚度不能太弱,高层结构规范规定了结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期Tl之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。工程如两个方向的第一振型周期与Tt的比值均能满足限值要求,其抗扭刚度更为理想。
高层建筑结构整体计算分析时,没有考虑非承重结构构件的刚度,计算的自振周期较实际的偏长,按这一周期计算的地震力偏小。应考虑非承重墙体的刚度影响,对计算的自振周期予以折减。
当非承重墙体为砌体墙时,高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值:
1 框架结构可取0.6~0.7;
2 框架-剪力墙结构可取0.7~0.8;
3 框架-核心筒结构可取0.8~0.9;
4 剪力墙结构可取0.8~1.0。
对于其他结构体系或采用其他非承重墙体时,可根据工程情况确定周期折减系数。
基本周期:结构按基本振型(第一振型)完成一次自由振动所需的时间。基本周期是第一振型对应的周期,通常需要考虑两个主轴方向和扭转方向的基本周期。
设计特征周期是在抗震设计用的地震影响系数曲线中,反映地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值。http://221.13.129.64/chatroom/filehandle.aspx?act=getsmallimg&sid=137793&mode=7&width=200
“设计特征周期”即设计所用的地震影响系数的特征周期(Tg),简称特征周期。
特征周期应根据场地类别和设计地震分组按《抗规》表5.1.4—2采用,计算罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。注:周期大于6.0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究。
场地越软,震级、震中距越大,特征周期值越大。
场地地震动卓越周期反映的是场地土动力特性,与场地覆土厚度、土层剪切波速及岩土阻抗比(土地震效应的三要素)有关。根据场地层覆盖厚度H和场地土层平均剪切波速V,按公式T=4H/V计算的周期,表示场地土最主要的振动特性,卓越周期是指随机振动过程中出现概率最多的周期。
当自振周期,特别是基本周期小于或等于地震设计特征周期时,地震影响系数取值最大,按规范计算的地震作用最大。
震害经验表明,当建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或接近时,地震时可能发生共振,建筑物的震害比较严重。事实上,多自由度结构体系具有多个自振周期,不可能完全避开场地卓越周期。