土壤－結構互制分析之有限元素模型土體邊界條件與相關設定評估驗證

土壤-結構互制分析於結構設計或是結構耐震評估，皆為常見且需要的分析程序，此分析目的在於更能了解結構物受震行為反應。而因以有限元素方式進行土壤-結構互制分析之模擬非常耗時，此類分析常於模型上有一定程度之簡化。常見的有較簡化的結構模型，例如集中質量桿件，搭配以等值彈簧代表土壤行為的土壤模型、也有以有限元素方式建立呈現真實結構細節的模型搭配以等值彈簧代表土壤行為的土壤模型、另有以簡化的結構模型搭配以有限元素建立之土壤模型等。本研究之結構與土體皆以有限元素方式呈現，並著重於探討土壤尺寸之選定、土壤相關參數之設定、以及輸入運動之模擬方式，以期提供適當之土壤尺寸與設定，藉此研究得以於合理的運算時間下，呈現土壤-結構互制分析之細部結果。通常為了避免自土體表面以及結構物基礎回彈之波動影響土壤-結構互制分析之精確度，土體尺寸會採用結構物埋深至少三倍之深度，長寬方面至少為結構物底盤長寬之五倍大小。本研究採用Abaqus進行分析，土壤半無限域模型邊界設定使用Abaqus之無限元素為土體邊界消能元素，藉以縮小土體尺寸之需求，以縮短土壤-結構互制分析時間，而輸入運動則以邊界曳引力模擬，並進一步針對結構物重力影響、土體阻尼設定、土體底部束制、以及受震反應進行評估與驗證，確認本研究模擬方式之適用性與精確性。