宜蘭農工教學大樓結構與土壞互制效應研究(II)

Abstract

本研究將利用一方法,求土壤-結構互制分析 中所需之土壤動力勁度矩陣(Impedance matrix).然 後將此動力勁度矩陣與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 responses).在此結構-土壤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,故其觀測之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Eigen value/Eigen vector之方法,求取其前面 數箇振態(Modal shapes),並利用此些基本振態□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,做動力 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).然後將此直角坐 標系統之應力分析轉換成圓柱坐標之座力分布 .利用圓柱系統內之波動方程式的解析解及變 分原理,逆定理(Variational principle and reciprocal theorem),即可求得基礎土壤之動力勁度矩陣.本 研究互制分析所得之結果將包括頂層,第四層, 地下室之位移反應(Displacementresponse)及地下室 側牆,基礎與土壤之接觸應力(Contact stresses).此 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.