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简述结构自振周期有哪些计算方法

更新时间:2019-10-28  浏览次数:

  结构的自振周期顾名思义是反映结构的动力特性,与结构的质量及刚度有关,具体对单自由度就只有一个周期,而对于多自由度就有同模型中采用的自由度相同的周期个数,周期最大的为基本周期,设计用的主要参考数据

  由于计算模型的简化和非结构因素的作用,导致多层钢筋混凝土框架结构在弹性阶段的计算自振周期(下简称“计算周期”)比真实自振周期(下简称“自振周期”)偏长。因此,无论是采用理论公式计算还是经验公式计算;无论是简化手算还是采用计算机程序计算,结构的计算周期值都应根据具体情况采用自振周期折减系数(下简称“折减系数”)加以修正,经修正后的计算周期即为设计采用的实际周期(下简称“设计周期”),设计周期=计算周期×折减系数。如果折减系数取值不恰当,往往使结构设计不合理,或造成浪费、或甚至产生安全隐患。诚然,折减系数是钢筋混凝土框架结设计所需要解决的一个重要问题。 影响自振周期因素是诸多方面的,加之多层钢筋混凝土框架结构实际工程的复杂性,抗震规范[1]没有、也不可能对折减系数给出一个确切的数值。许多文献中给出,当主要考虑填充墙的刚度影响时,折减系数可取0.6~0.7[4] [7];根据填充墙的多少、填充墙开洞情况,其对结构自振周期影响的不同,可取0.50~0.90[2].这些都是以粘土实心砖为填充墙的经验值,不言而喻,采用不同填充墙体材料的折减系数是不相同的。当采用轻质材料或空心砖作填充墙,当然不应该套用实心砖为填充墙的折减系数。对于粘土实心砖外的其它墙体可根据具体情况确定折减系数

  按照行业标准《工程抗震术语标准》(JGJ/97)的有关条文, 自振周期:结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间。 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。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 :抗震设计用的地震影响系数曲线的下降段起始点所对应的周期值,与地震震级、震中距和场地类别等因素有关。 场地卓越周期:根据场地覆盖层厚度H和土层平均剪切波速 ,按公式T=4H/ 计算的周期,表示场地土最主要的振动特征。 结构在地震作用下的反应与建筑物的动力特性密切相关,建筑物的自振周期是主要的动力特征,与结构的质量和刚度有关,当自振周期、特别是基本周期小于或等于设计特征周期 时,地震影响系数取值为 ,按规范计算的地震作用最大。 国内外的震害经验表明,当建筑物的自振周期与场地的卓越周期相等或相近时,地震时可能发生共振,建筑物的震害比较严重。研究表明,由于土在地震时的应力-应变关系为非线性的,在同一地点,地震时场地的卓越周期并不是不变的,而将因震级大小、震源机制、震中距离的变化而不同。 GB50011规范对结构的基本周期与场地的卓越周期之间的关系不做具体要求,即不要求结构自振周期避开场地卓越周期。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。

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