Abstract
地盤受震反應係指地盤 (尤指土壤) 受地震作用所產生之加速度、位移、應變和應力等振動反應，凡與土壤接觸之結構物，其耐震設計之最基本資料即為地盤之振動反應，此又與地盤之構造及土壤之性質息息相關，故為大地工程師從事地震工程研究之最重要課題。然而地震波在土層中之傳播行為甚為複雜，分析時適當之簡化假設是需要的，一般均假設為水平剪力波 (SH波) 在水平土層中鉛直傳播以進行分析, 蓋SH波在折射及反射時, 不會激發額外型式之波, 且越近地表土層越軟, SH波由地層深處往地表傳播時越趨鉛直方向。按此假設，水平土層受震反應可以單向度波傳理論來描述。SHAKE 程式係根據單向度波傳理論所發展之水平地盤受震反應分析程式, 由於計算簡便且分析結果與實測記錄有合理之符合度, 成為目前工程上最常使用之分析工具; 惟其採用頻率域分析, 以等線性法模擬土壤之非線性行為, 導致反褶積分析時高頻振動分量有過度放大之現象。為改進頻率域分析法本質上之缺點及應用近年來許多已提出之土壤非線性應力－應變模型，必須發展數值模式之時間域分析法。本文則是朝此方向初步研究，藉由邊界條件之合理設定，以3 結點桿狀元素建立一簡單有限元素之分析模式, 在現階段仍採用發展較完備之頻率域分析法, 從相關數值技巧之控討研究,來發展程式GROUND.FEM作為水平地盤受震反應之分析工具, 並與SHAKE 程式比較分析結果, 以評估有限元素模式之可行性。從兩個地震實例分析之比較，顯示本有限元素模式及程式GROUND.FEN, 可成功地應用於水平地盤受震反應之頻率域分析, 包括剛性基盤、彈性基盤以及反褶積分析等，成效皆不亞於SHAKE 程式。