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本研究は、地盤の地震時の応答性状の把握において、表層地盤の持つ形状の不整形性に注目して解析を行ったものである。まず、解析モデル化において、構造物の近傍の地盤領域は、幾何学的にも、物性の分布においても不規則なため、これを近傍地盤とし、それを取り巻く半無限遠の境界を持つ、一様なあるいは成層の遠地盤と区分する。解析手法として、前者には有限要素法を、一方、後者には境界要素法を採用するハイブリッド法を適用する。入射波には、平面波を仮定し、波動種別としてP波、SH波、SV波の実体波と、レ-リ波の表面波を考慮する。数値解析例Kは、半円形、半楕円形、逆台形の沖積層地盤を考え、その内部の物性分布のパラメ-タ解析を行った。続いて入射波の波長と形状特性値の比を変えた応答性状を調べた。以上より、不整形な表層地盤の震動特性が明らかになり、従来の成層地盤解析との差を指摘できた。
地盤と構造物の動的相互作用解析では、サブストラクチャ法の概念から、地盤インピ-ダンスと基礎有効入力動の評価を行い、構造物との慣性連成解析をして行くための離散化手法を開発した。地盤のモデル化は軸対称なる次元体とし、フ-リエ級数展開を用いての3次元応答を評価する。上部構造物は、3次元有限要素モデルとする。入射波に平面波を仮定して、波動種別、入射角、基礎の特性値、周辺地盤の物性分布状態からパラメ-タ解析を実施し、構造物の応答性状を論じた。
以上の2つの動的解析に共通して必要なクリ-ン関数の効果的な数値計算法を開発した。そこでは、成層地盤に対する直接剛性法を採り、波数領域解を求め、空間領域への逆変換を得ている。
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