场地卓越周期的讨论与测定

场地卓越周期的讨论与测定

场地卓越周期的讨论与测定

高广运1,吴世明1,周健1,刘奋勇2

(11同济大学地下系,上海　200092;21机械工业部第四设计院,河南洛阳　471039)

摘要:本文提出了工程抗震设计中场地卓越周期的分类及确定方法,阐述了场地卓越周期与特征周期的关系,讨论了常时微动与地脉动的区别与联系。结合工程实例,介绍了卓越周期的测定。关键词:场地卓越周期;特征周期;常时微动;地脉动中图分类号:P631文献标识码:A

Abstract:Classificationanddeterminationofsitepredominantperiodinearthquakeresistantdesignarepsedherein.Relationship

betweensitepredominantperiodandcharacteristicperiodareexpounded.Differenceandconnectionofmicrotremorandearthpulsearediscussed.

Keywords:sitepredominantperiod;characteristicperiod;frequentmearthpulse

1　引言

,因此确,其中场地卓越周期是反映场地土地震动力特性的最重要参数之一。卓越周期的物理意义为:地表土层对不同周期的地震波有选择放大作用,致使在地震记录图上某些周期的波形特别多而好,也就显得“卓越”,故称为地震卓越周期。

很多强震观测与常时微动观测所得频谱特性证明:地震的卓越周期与常时微动的卓越周期有很好的对应关系。当工程结构的自振周期与建筑场地的卓越周期相同或相近时,因其共振或类共振效应使之承受过大的荷载而破坏,故应避免产生。在地微动研究方面,很多学者作出了贡献[1—4]。

卓越周期是高层建筑等重要建(构)筑物抗震设计的关键参数。在设计建筑物整体结构时,应考虑其自振频率和不同地基的卓越频率,使结构自振周期与场地的卓越周期相差较大为好。如根据地基土类别进行必要的地基处理、加大建筑物的基础及其埋深、增加建筑物的整体刚度等,这些措施一方面增加建筑物埋置部分的阻尼,使结构振幅减小,震害减小;另一方面增加结构整体刚度,可提高其自振频率,降低固有周期,使之避开场地的卓越周期。

卓越周期是场地土振动可能出现最大振幅的周期,主要随场地岩土特性而变化。若场地土较硬,则周期较短,振幅较小;若场地土较软,则周期较长,振幅较大。因此,可根据卓越周期划分场地土的类别,为工程抗震设计提供依据。根据测试资料,不同地基土的卓越周期见表1。

,有较大的差别,影响因素很多,严格讲是未知的。规范中的Tg是根据工程应用(地震设计标准反应谱)的需要,考虑场地类别和近震、远震有关因素的预测值。

不同地基土的卓越周期

卓越周期T

011—012011—013013—017>017

表1

类别

场地岩土稳定基岩

密实砂卵石、坚硬粘土

一般土层淤泥、沼泽等软土

国标[6]条文说明中指出:“应使工程设施的自振周期避开场地的卓越周期,因此应测定和分析判定场地卓越周期”,配套的工具书[7]则详细介绍了测定和分析判定场地卓越周期的内容。文献[8]条文说明中解释为:“有关场地的特征周期,过去许多勘察单位都是根据土层实测的横波波速按经验公式(1)计算场地‘卓越周期’,但鉴于该公式是一近似公式,且在深度上看法不一致,以至计算结果有较大差别,因而一般情况下,不需再按该近似经验公式计算场地‘卓越周期’,以避免所计算‘卓越周期’与‘特征周期’不一致而发生矛盾”,而“必要时还应测定场地卓越周期”。

TV=

V∑4h

i

i=1n

si

(1)

式中:TV是根据剪切波速计算的场地卓越周期(s),hi和Vsi分别为各分层土的厚度(m)和剪切波速(m 式(1)是日s)。本金井清按多重反射理论所得近似公式,由于“假定地基土层为均匀平行”,故有一定误差,因此重要工程一般不宜采用。其收稿日期:2000202216;修订日期:2000205208

作者简介:高广运(19612),男(汉族),安徽阜阳人,博士,

教授。

工程勘察　GeotechnicalInvestigation&Surveying　　　29

2　卓越周期与特征周期

现行规范对工程抗震设计中场地周期的界定不一致。如

国标[5]采用场地设计用“特征周期Tg”而没有提及“卓越周期T”。Tg是场地条件反应谱的特征周期,随震源机制、震　2000年第5期