宜蘭農工專校新建大樓地震反應研究---宜蘭農工教學大樓結構與土壤互制效應研究(III)

Abstract

本研究將利用一方法,求土壤與結構互制分 析中所需之土壤勁度矩陣(impedance matrices).然後 將此動力勁度矩陣雨上部結構之簡化模式 (simplified structural model)結合,利用動力分析(dynamic analysis),求得結構的地震反應(earthquake response),在此土壤-結構互制分析中,所使用之結 構物為宜蘭農工教學大樓,此大樓由於裝設觀 測設備,故其觀測的結果將可與本分析所得之 結果互相印證.在此土壤-結構互制分析中,上部 結構之分析模式,將先以有限元素法(finite element method)建立其自由振動之運動方程式,然 後利用Eigenvalue/Eigenvector之方法,求取其前面數 個振態(modal shape),並利用這些基本振態,簡化上 部結構之分析模式,此簡化之結構模式即可與 其基礎之土壤動力勁度矩陣結合,作動力互制 分析.前述動力勁度矩陣之求法,是先將土壤與 結構基礎之接觸面積(contact region)分成數小塊,並假設各小塊面積內之接觸應力(contact stresses) 為常數(piecewise constant).然後將此直角座標系統 之應力分佈,轉換成圓柱座標之應力分佈;利用 圓柱座標系統內之波動方程式的解析解,及變 分原理、逆定理(variational principle and reciprocaltheorem),即可求得基礎土壤之動力勁度矩陣.本 互制分析研究所得之結果,將包括頂層、第四 層和地下室之位移反應(displacement response),及地 下室側牆基礎與土壤之接觸應力(contact stresses) .這些結果將可與實際觀測之結果比較 以證明本分析過程之合理.