地基固有周期，又稱地基自振周期。地基結構按某一振型完成一次無阻尼繞性自由振動所需的時間。該周期只與結構本身的固有性質(剛質和質量分布)有關，而與初始干擾(初始條件)無關。它是體系固有頻率f的倒數。地基固有周期是建築抗震設計中重要設計內容。
基本介紹
- 中文名：地基固有周期
- 外文名：natural period of soil site
- 學科：土木工程
- 別名：地基自振周期
- 定義：簡諧運動的振動周期
- 套用：抗震設計
簡介,極限強度法,卓越周期,
簡介
簡諧運動的振動周期是由振動物體本身的性質決定的，所以又叫固有周期。地基固有周期是指簡諧運動的振動周期。地基固有周期是進行建築物抗震設計重要內容。在抗震設計中，地基固有周期應儘量避開場地卓越周期，以免發生共振而加重震害。有關研究通過對建築震害巨觀和微觀數據對照，考慮到建築周期與地震卓越周期相接近是引起建築共振破壞的主要因素和直接原因後，提出在設計中應儘量加大建築物基本周期與場地卓越周期的差距。
極限強度法
國內外新的抗震規範套用新的方法，努力實現基於性能的設計用於建築物的安全設計方法的兩個明確發展目標：1）全和減震效果明顯；2）的損害控制在地震兩個對應級別地震地動力。
地基土體與結構相互作用應考慮地震加速反應譜作用於工程土體方面的設計，新引入的極限強度法(LSM)可驗證結構安全性能。LSM 法是基於結構的線性等效，通過評估自由系統單向的安全回響。使用自由系統可以更好地了解整個結構對地震反應譜的回響並能夠得到適當的驗證結果。此外，LSM並不需要專家的判斷;它使結構設計者明確建築建造的性能。建築抗震計算，應在系統結構和動態特性地基耦合的基礎上，應也考慮到兩者的共同振動。這種動態特性分析是通過系統耦合的結構固有周期和阻尼因子，動態互動的特點清晰地顯示出來：1）評估建築物的固有周期，具有固定建模的地基結構中，並在此耦合模型基礎上建模，它清楚地看出，當地基的固有周期變長，建築物樓層的增高時，結構固有周期降低、剛性增高。2）本身阻尼，系統中加入阻尼，則有動態阻尼產生。較大部分動態阻尼為輻射阻尼。這種阻尼通過輻射振動能量作用在地基土體。研究表明在等效周期的耦合系統中，地基土體本身的固有周期越小，輻射阻尼越明顯；耦合系統中，建築的自然周期與地基的固有周期增大時，阻尼輻射變得非常小。3）物與地基土體的自然周期相近時，耦合系統的數值分析，在地震的情況下，共振出現地基和建築物，結構對地震回響變大。
卓越周期
地震時，從震源發出的地震波在土層中傳播時，經過不同性質地質界面的多次反射，將出現不同周期的地震波。若某一周期的地震波與地基土層固有周期相近，由於共振的作用，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，當深部傳來的剪下波通過它向地面傳播時就會發生多次反射，由於波的疊加而增強，使長周期的波尤為卓越。卓越周期的實質是波的共振，即當地震波的振動周期與地表岩土體的自振周期相同時，由於共振作用而使地表振動加強。巨厚沖積層上低加速度的遠震，可以使自振周期較長的高層建築物遭受破壞的主要原因就是共振。或是在地震波通過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，地震波通過土層後，由於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於場地的國有周期。當建築物的固有周期與地震動的卓越周期相接近時，建築物的震動會加大，相應地，震害也會加重。
卓越周期按地震記錄統計得到，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——穩定基岩，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。三級為鬆軟土層，卓越周期在二級和四級之間。四級——為異常鬆軟的土層，卓越周期為0.3-0.7s，平均為0.5s。
