关于周期和振型

1结构自振周期、基本周期、场地卓越周期以及场地特征周期

答：1】结构自振周期是结构按某一振型完成一次自由振动所需要的时间。

2】结构基本周期是结构按基本振型（第一振型）完成一次自由振动所需要的时间。（是结构自振周期中最长（数值最大）的那个。）

3】场地卓越周期是根据覆盖层厚度H和土层剪切波速Vs按公式To=4H/Vs计算的周期，表示场地土最主要的震动特性。从一般的概念设计上说，由于从震源（地心）传来的地震波是由许多频率不同的分量组成的，当由基岩传来的大小和周期不同的波群进入表土层时，土层会使得一些和其固有周期相一致的波群放大并通过，而另一些和其固有周期不一致的另一些频率的波群缩小或滤掉，这样，经过不同性质界面（土层）多次反射，使得某一周期的地震波强度得到增强，而其余周期的地震波则被削弱。这一被加强的地震波的周期称为该场地土的卓越周期。从以上我们可以看出，若建筑物的自振周期与场地上的卓越周期相等或相近时，建筑物会发生类似共振的现象，震害会加剧。就一般而言，在岩石等坚硬地基中，其卓越周期较短，在软土或冲积土很厚的地基中，其卓越周期较长，所以，在结构设计中，必须注意合理的调整上部结构的刚度，使其基本周期避开卓越周期。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相关。国外的震害经验表明，当建筑物的自振周期与场地卓越周期相等或接近时，建筑物的震害较严重。

4】场地特征周期（即设计特征周期）是反映了设计地震分组（地震震级、震中距）和场地类别等因素。在抗震设计所用的地震影响系数曲线中，下降段起始点对应的周期值。

2.什么叫耦联？

答：我理解的耦联就是在X方向的水平力对Y方向产生影响。如果建筑物的形体规则，耦联作用不明显，但如果建筑物的形体不规则时，耦联会对结构产生较大影响，例如扭转。

3有关振型的概念

答：振型可顾名思义为结构构件震动的外型曲线。结构的振型与其自由度数量一致。

一个结构的反应，是其各个振型反应的组合，但各振型的参与系数（即贡献）是不同的，一般来说，低振型的贡献大，高振型贡献小。简单来理解，低振型的周期长，即对于同样质量的情况而言，周期长就相当于刚度小，刚度小自然最容易发生变形。这是从“静”的角度来简单分析。实际上，地震激励是具有丰富频谱特性的，结构的振型贡献就必然受到地震波的频谱特性的影响。简单讲，各振型均会有因“共振”而使振型反应加大的可能。但一般情况下，高振型的反应放大仍然比不上低振型的反应。情况实际上较复杂，因为沿建筑物不同高度处、不同的反应量（位移、速度或加速度），对不同振型的敏感程度是不同的。5关于主振型和基本振型的概念

答：每一自振频率(周期)对应的振型都称为主振型；结构的第一自振频率（周期），又称为基本频率（周期），其对应的振型为基本振型。根据地震影响系数曲线，在结构自振周期大于Tg的情况下，周期越小地震影响系数越大，地震力越大。因为基本振型对应的基本周期是结构自振周期中最长（数值最大）的那个，所以说基本振型地震作用力最小。

6为什么基本振型地震作用力小反而起控制作用？

答：振型和相应的自振频率都是一个结构的固有特性，可以做模态分析来求得。在一定的外部激励下，结构的振动反应是多个振型的组合，有的振型贡献大一些，有的小一些，有的根本没有，这就取决与外部激励的频率含量以及空间分布。一般来说，地震的频谱集中在那个频段，跟这个频段比较接近的振型在地震中的权重就比较大（简单的说就是共振）。基本振型起控制作用的原因主要有以下原因：第一，结构在振动的时候，基本频率是结构自振频率中最小的一个（对应的基本周期最长），而实际上地震的频率成分比较小，所以在地震作用下，起控制作用的往往是前几阶振型（频率比较小，与地震频率接近）。第二：由于高频振型会出现正负叠加的情况，所以本来就比较小的反应经过相互抵消以后可能就更不值得考虑了。综合以上知识：场地卓越周期（频率）决定了该周期（频率）附近的地震波被放大，而建筑的自振周期（频率）中与该周期（频率）接近的那部分对应的地震作用最大，并非一定是基本周期。

7.为什么高振型对中高层结构影响较显著？

答：高层结构比较来说属于柔性结构，其固有周期相对来说较大。从标准反应普曲线可以看出，虽然高振型的频率高，周期小了，但在卓越周期附近，即地震影响系数仍然很大，不能忽略。一般计算较规则的高层建筑物时，考虑2～3阶；柔软或者不规则的时候考虑5～6阶；当结构的质量和刚度明显不均匀时，要考虑高层建筑的空间作用，即双向水平地震作用和扭转作用时，用振型分解反应普时，要取前9～18个振型。