自震周期簡介

自振周期指的是結(jié)構(gòu)在自由振動時(shí)完成一次振動所需的時(shí)間。

用頂點(diǎn)位移法求自振周期：

T=1.7*周期折減系數(shù)*（層間側(cè)移開方）

折減系數(shù)：

框架結(jié)構(gòu)取0.6~0.7

框剪結(jié)構(gòu)取0.7~0.8

抗剪墻取1.0

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按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《工程抗震術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/97）的有關(guān)條文， 自振周期：結(jié)構(gòu)按某一振型完成一次自由振動所需的時(shí)間。 基本周期：結(jié)構(gòu)按基本振型（第一振型）完成一次自由振動所需 的時(shí)間。通常需要考慮兩個(gè)主軸方向和扭轉(zhuǎn)方向的基本周期。

設(shè)計(jì)特征周期 ：抗震設(shè)計(jì)用的地震影響系數(shù)曲線的下降段起始點(diǎn)所對應(yīng)的周期值，與地震震級、震中距和場地類別等因素有關(guān)。

場地卓越周期：根據(jù)場地覆蓋層厚度H和土層平均剪切波速 ，按公式T=4H/ 計(jì)算的周期，表示場地土最主要的振動特征。 結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)與建筑物的動力特性密切相關(guān)，建筑物的自振周期是主要的動力特征，與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度有關(guān)，當(dāng)自振周期、特別是基本周期小于或等于設(shè)計(jì)特征周期 時(shí)，地震影響系數(shù)取值為 ，按規(guī)范計(jì)算的地震作用最大。

國內(nèi)外的震害經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)建筑物的自振周期與場地的卓越周期相等或相近時(shí)，地震時(shí)可能發(fā)生共振，建筑物的震害比較嚴(yán)重。研究表明，由于土在地震時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性的，在同一地點(diǎn)，地震時(shí)場地的卓越周期并不是不變的，而將因震級大小、震源機(jī)制、震中距離的變化而不同。

GB50011規(guī)范對結(jié)構(gòu)的基本周期與場地的卓越周期之間的關(guān)系不做具體要求，即不要求結(jié)構(gòu)自振周期避開場地卓越周期。事實(shí)上，多自由度結(jié)構(gòu)體系具有多個(gè)自振周期，不可能完全避開場地卓越周期。2100433B

由于計(jì)算模型的簡化和非結(jié)構(gòu)因素的作用，導(dǎo)致多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在彈性階段的計(jì)算自振周期（下簡稱“計(jì)算周期”）比真實(shí)自振周期（下簡稱“自振周期”）偏長。因此，無論是采用理論公式計(jì)算還是經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算；無論是簡化手算還是采用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算，結(jié)構(gòu)的計(jì)算周期值都應(yīng)根據(jù)具體情況采用自振周期折減系數(shù)（下簡稱“折減系數(shù)”）加以修正，經(jīng)修正后的計(jì)算周期即為設(shè)計(jì)采用的實(shí)際周期（下簡稱“設(shè)計(jì)周期”），設(shè)計(jì)周期=計(jì)算周期×折減系數(shù)。如果折減系數(shù)取值不恰當(dāng)，往往使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，或造成浪費(fèi)、或甚至產(chǎn)生安全隱患。誠然，折減系數(shù)是鋼筋混凝土框架結(jié)設(shè)計(jì)所需要解決的一個(gè)重要問題。 影響自振周期因素是諸多方面的，加之多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)實(shí)際工程的復(fù)雜性，抗震規(guī)范[1]沒有、也不可能對折減系數(shù)給出一個(gè)確切的數(shù)值。許多文獻(xiàn)中給出，當(dāng)主要考慮填充墻的剛度影響時(shí)，折減系數(shù)可取0.6~0.7[4] [7]；根據(jù)填充墻的多少、填充墻開洞情況，其對結(jié)構(gòu)自振周期影響的不同，可取0.50~0.90[2].這些都是以粘土實(shí)心磚為填充墻的經(jīng)驗(yàn)值，不言而喻，采用不同填充墻體材料的折減系數(shù)是不相同的。當(dāng)采用輕質(zhì)材料或空心磚作填充墻，當(dāng)然不應(yīng)該套用實(shí)心磚為填充墻的折減系數(shù)。對于粘土實(shí)心磚外的其它墻體可根據(jù)具體情況確定折減系數(shù)。

地震時(shí)，從震源發(fā)出的地震波在土層中傳播時(shí)，經(jīng)過不同性質(zhì)地質(zhì)界面的多次反射，將出現(xiàn)不同周期的地震波。若某一周期的地震波與地基土層固有周期相近，由于共振的作用，這種地震波的振幅將得到放大，此周期稱為卓越周期。由多層土組成的厚度很大的沉積層，當(dāng)深部傳來的剪切波通過它向地面?zhèn)鞑r(shí)就會發(fā)生多次反射，由于波的疊加而增強(qiáng)，使長周期的波尤為卓越。卓越周期的實(shí)質(zhì)是波的共振，即當(dāng)?shù)卣鸩ǖ恼駝又芷谂c地表巖土體的自振周期相同時(shí)，由于共振作用而使地表振動加強(qiáng)。巨厚沖積層上低加速度的遠(yuǎn)震，可以使自振周期較長的高層建筑物遭受破壞的主要原因就是共振?；蚴窃诘卣鸩ㄍㄟ^覆蓋土層傳向地表的過程中，與土層固有周期相一致的一些頻率波群將被放大，而另一些頻率波群將被衰減甚至被完全過濾掉。這樣，地震波通過土層后，由于土層的過濾特性與選擇放大作用，地表地震動的卓越周期在很大程度上取決于場地的國有周期。當(dāng)建筑物的固有周期與地震動的卓越周期相接近時(shí)，建筑物的震動會加大，相應(yīng)地，震害也會加重。

卓越周期按地震記錄統(tǒng)計(jì)得到，地基土隨軟硬程度的不同有不同的卓越周期，可劃分為四級：一級——穩(wěn)定基巖，卓越周期是0.1-0.2s，平均為0.15s。二級——一般土層，卓越周期為0.21-0.4s，平均為0.27s。三級為松軟土層，卓越周期在二級和四級之間。四級——為異常松軟的土層，卓越周期為0.3-0.7s，平均為0.5s。2100433B