地震中的卓越周期

地震中的卓越周期

1.卓越周期的定义地震发生时,由震源发出的地震波传至地表岩土体,迫使其振动,由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用,某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出,使地震记录图上的这种波记录得多而好。

这种周期即为该岩土体的特征周期,也叫做卓越周期。

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。

2. 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,与结构的高度H、宽度B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。 地震中的卓越周期

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。

图 地震影响系数曲线场地卓越周期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。

3.几种周期的计算方法3.1特征周期的计算特征周期值Tg是根据设计地震分组及场地类别据建筑抗震设计规范中表 5.1.4-2查取值。

3.2场地卓越周期的计算根据日本学者对土层剪切波速vs与地脉动测试对比研究,提出对于单一土层的地基,场地卓越周期可由表土层剪切波速计算得出:其计算公式如下:T= ∑4hi/vsi,式中:hi——第i层土的厚度(m);vsi第i层土的剪切波速(m/s);n ——土层数对于多层土的卓越周期根据国外有关规范按下式计算:Ts= 32∑(hi(Hi-1+Hi))/vsi式中:Hi——天然地面至第i层土地面的深度,计算地基卓越周期时,从基础底面算起。

vsi——第i层实测剪切波速Hi-1——建筑物基地至i-1层底面的距离hi——第i层的厚度显然,表土层愈厚,其剪切波速度愈低(即土层愈松软),则卓越周期愈长。

3.3场地脉动周期Tm的计算是地脉动测试所获得的波群波形,通过傅里叶谱分析,在频谱图中幅值最大的那一根谱线所对应的频率即为所测场地微振动信号的卓越频率,并由此计算出卓越周期即脉动卓越周期。

地脉动是由随机振源(包括自然因素,如地震、风振、火山活动、海洋波浪等;人为因素,如交通、动力机器、工程施工等)激发并经场地不同性质的岩土层界面多次反射和折射后传播到场地地面的振动川,是地面的一种稳定的非重复性随机波动。

同时,地脉动不同的频幅变化和作用历程,会引起岩土体的不同响应。

地脉动测试场地卓越周期计算公式如下:T=1/f式中:Tm——场地卓越周期(s)ƒ——卓越频率(HZ)。

国内的相关研究表明:地脉动是一种以剪切波为主的体波,剪切波在覆盖层中的传播时间与地脉动卓越周期密切相关,能够较的反应地脉动卓越周期大小,覆盖层厚度,剪切波在覆盖层中的等效剪切波速,剪切波在软土层中的等效剪切波速和软土层的厚度是影响地脉动卓越周期的重要因素,其中最主要的影响因素是剪切波在覆盖层中的等效剪切波速。

在场地条件条件较好,波速测试较为理想的情况下脉动卓越周期与通过剪切波速数据计算的场地卓越周期基本一致,但在场地条件较差,覆盖层土质不均的及其它因素的影响,脉动卓越周期与通过剪切波速计算的场地卓越周期存在较大差异。

一般认为对于重要工程,最好通过地脉动测试来确定场地脉动卓越周期。

4.场地卓越周期、特征周期对构(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最长参考资料:岩土工程勘察规范(GB-2001)建筑抗震设计规范(GB-2001)地基动力特性测试规范(GB/T-97)工程地质手册(第四版)工程地质学基础(唐辉明)地脉动产生机理和传播特性的研究(许建聪、简文彬、尚岳全)地脉动在泉州市区地基土层场地评价中的应用(许建聪,简文彬)

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数据通信的构成原理?

浅谈数据通信及其应用前景摘要:本文介绍数据通信的构成原理、交换方式及其适用范围;数据通信的分类,并展望未来美好的应用前景。

主题词 数据通信 构成原理 适用范围 应用前景数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。

要在崐两地间传输信息必须有传输信道,根据传输媒体的不同,有有线数据通信与无线崐数据通信之分。

但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来,而使不崐同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

一、数据通信的构成原理、交换方式及适用范围1.数据通信的构成原理数据通信的构成原理如框图1所示。

图中DTE是数据终端。

数据终端有分崐组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。

分组型终端有计算机、数崐字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)崐、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)崐、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可崐视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。

数据电路由传输信道和数据电路终崐端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器崐(MODEM),它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为崐数字信道,DCE的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。

崐传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换崐网线路之分。

交换网线路要通过呼叫过程建立连接,通信结束后再拆除;专线连崐接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。

计算机系统中的通信控制崐器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。

中央处理器用来处理由数据终端崐设备输入的数据。

2.数据通信的交换方式通常数据通信有三种交换方式:(1)电路交换电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时,使用同一条实际的物理链路,崐通信中自始至终使用该链路进行信息传输,且不允许其它计算机或终端同时共亨崐该电路。

(2)报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存),当所需崐输出电路空闲时,再将该报文发往需接收的交换机或终端。

这种存储_转发的方崐式可以提高中继线和电路的利用率。

(3)分组交换分组交换是将用户发来的整份报文分割成若于个定长的数据块(称为分组或崐打包),将这些分组以存储_转发的方式在网内传输。

第一个分组信息都连有接崐收地址和发送地址的标识。

在分组交换网中,不同用户的分组数据均采用动态复崐用的技术传送,即网络具有路由选择,同一条路由可以有不同用户的分组在传送,崐所以线路利用率较高。

3.各种交换方式的适用范围(1)电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据崐网(CSPDN)等通信网络中。

前两种电路交换方式系传统方式;后一种方式崐与公用电话网基本相似,但它是用四线或二线方式连接用户,适用于较高速率的崐数据交换。

正由于它是专用的公用数据网,其接通率、工作速率、用户线距离、崐线路均衡条件等均优于公用电话网。

其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较崐低;其缺点是线路利用率低。

电路交换适用于一次接续后,长报文的通信。

(2)报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或崐一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。

由于这种方式,网络传输时崐延大,并且占用了大量的内存与外存空间,因而不适用于要求系统安全性高、网崐络时延较小的数据通信。

(3)分组交换是在存储_转发方式的基础上发展起来的,但它兼有电路交换及崐报文交换的优点。

它适用于对话式的计算机通信,如数据库检索、图文信息存取、崐电子邮件传递和计算机间通信等各方面,传输质量高、成本较低,并可在不同速崐率终端间通信。

其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。

二、数据通信的分类1.有线数据通信(1) 数字数据网(DDN)数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成,崐其网络组成结构如框图2所示。

DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道崐和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。

也可以说DDN是把数据通信技术、崐数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。

崐数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但崐实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质




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