振动的各种周期

卓越周期

目录

定义

卓越周期分级

几种周期及相关概念

场地卓越周期、特征周期对建筑物的影响

定义

predominant period 地震时，从震源发出的地震波在土层中传播时，经过不同性质地质界面的多次反射，将出现不同周期的地震波。若某一周期的

地震波与地基土层固有周期相近，由于共振的作用，这种地震波的振幅将得

到放大，此周期称为卓越周期。由多层土组成的厚度很大的沉积层，当深部

传来的剪切波通过它向地面传播时就会发生多次反射，由于波的叠加而增强，使长周期的波尤为卓越。卓越周期的实质是波的共振，即当地震波的振动周

期与地表岩土体的自振周期相同时，由于共振作用而使地表振动加强。巨厚

冲积层上低加速度的远震，可以使自振周期较长的高层建筑物遭受破坏的主

要原因就是共振。

卓越周期分级

卓越周期按地震记录统计得到，地基土随软硬程度的不同有不同的卓越

周期，可划分为四级：一级——稳定基岩，卓越周期是0.1-0.2s，平均为0.15s。二级——一般土层，卓越周期为0.21-0.4s，平均为0.27s。三级为松软土层，卓越周期在二级和四级之间。四级——为异常松软的土层，卓越周期为

0.3-0.7s，平均为0.5s.

几种周期及相关概念

自振周期T：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间，是结构本

身的动力特性，仅与结构的质量m、刚度系数k有关。

基本周期T1:是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间。

基本振型：单质点体系在谐波的作用下的振型称为基本振型：任一地震

波都可以分解为若干谐波的叠加，多质点体系按振型分解法计算地震作用时，可以简化为具有基本振型的等效单质点体系进行分析。而对建筑结构而言，

有时又称为主振型，一般是指每个主轴方向以平动为主的第一振型。

高阶振型：相对于低阶振型而言。一般来说，低阶振型对结构振动的影

响要大于高阶振型的影响。对一般较规则的建筑物，选择的振型个数可以取

其地震作用计算时的质点数（大多数情况下为楼层数），若质点数较多时，

根据计算结果可以只取前几个振型（即低阶振型）进行叠加。

特征周期Tg：即建筑场地自身的周期，是建筑物场地的地震动参数，在地震影响系数曲线中，水平段与下降段交点的横坐标，反映了地震震级，震

源机制（包括震源深度）、震中距等地震本身方面的影响，同时也反映了场

地的特性；如软弱土层的厚度，类型等场地类别等。

在抗震设计规范中，设计特征周期Tg与场地类别有关：场地类别越高（场地越软），Tg越大；地震震级越大、震中距离越远，Tg越大。Tg越大，地

震影响系数α的平台越宽，对于高层建筑或大跨度结构，基本周期较大，计算的地震作用越大。

场地卓越周期Ts：地震波在某场地土中传播时，由于不同性质界面多次反射的结果，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。场地卓越周期只反映场地的固有特征，不等同于设计特征周期。其由场地的覆盖土层厚度和土层剪切波速计算求的。

场地脉动周期Tm：应用微震对场地的脉动、又称为“常时微动”进行观测所得到的振动周期。测试应在环境十分安静的情况下进行，场地的震动类似人体的脉搏，所以称为“脉动”。场地脉动周期反映了微震动情况下场地的动力特征，与强地震作用下场地的动力特性既有关联，又不完全相同。

场地卓越周期、特征周期对建筑物的影响

自振周期避开特征周期可以减小地震作用。当结构的自振周期超过设计特征周期时，地震作用就会随其自振周期的增大而减小。当结构的自振周期小于0.1s时，地震作用会随其自振周期的增大而急剧增大。实际的建筑结构的自振周期大都会大于设计特征周期，但一般不大于6.0s。

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，震害比较严重，反之震害就小，国内外根据震害研究表明，在大地震时，由于土壤发生大变形或液化，土的应力——应变关系为非线性，导致土层剪切波速Vs 发生变化。因此，在同一地点，地震时场地的卓越周期将因震级大小、震源机制、震中距离的变化而变化。

如果仅从数值上比较，场地脉动周期Tm最短，卓越周期Ts其次，特征周期Tg最长