宜蘭農工教學大樓結構與土壤互制效應之研究

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 Matrices).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 Mtehod)建立其自由 振動之運動方程式.然後利用Eigen Value/Eigen Vector 之方法,求取其前面數個振態(Model 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應力分佈.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 Principleand Recipracal Theorem),即可求得基 礎土壤之動力勁度矩陣.