基于土与结构相互作用的地铁车站地震响应数值分析-工程力学专业论文.docx

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 基于土与结构相互作用的地铁车站地震响应数值分析 专 业：工程力学 硕 士 生：郭婧 指导教师：刘韡 副教授 摘 要 近些年来发展大运量的城市地下快速交通，特别是地铁已成为解决城市交通 矛盾的关键，也是城市向可持续、生态型方向发展的必然之路。然而地铁车站作 为重要的结构设施，一旦遭遇地震破坏，将会造成严重的人员伤亡和财产损失。 目前国内只是对地下铁道的抗震设计做出一些原则性的规定，缺乏系统完善的理 论分析。鉴于上述情况，本文结合具体的工程实例，建立基于土与结构相互作用 的地铁车站结构数值计算模型，并应用有限元软件分别进行静力计算和动力计算。 重点考虑在水平、竖直和双向耦合地震作用下地铁车站结构的地震响应，通过对 各工况下的计算结果进行对比及分析，从而得出该体系在地震作用下的一些基本 规律。 计算结果表明，在双向耦合地震作用下地铁车站结构的地震响应与水平单向 地震作用下的地震响应结果相近，但数值有所提高。水平向地震动分量在车站结 构的地震响应中起主导作用，产生水平向的剪切破坏及水平相对位移，但是为了 满足结构设计和分析的安全性，应该充分的考虑竖向地震动分量的影响。其中中 柱的顶部和底部、侧墙与各层楼板节点处的地震响应比结构的其他部位偏大，在 工程设计中这些关键部位应予以重视。另外输入不同的地震波，结构的地震响应 会有很大的不同。增大主体结构材料的弹性模量虽然能够增强结构的抗震性能， 但是车站结构在地震作用下的变形减小效果并不明显，然而增大周围土体的弹性 模量对减少结构在地震作用下的变形效果则很明显。因此在工程设计时不能只是 通过增加结构的刚度，还应该通过适当的提高结构的延性来达到减小结构地震响 应的目的。 关键词：土－结构相互作用；地铁车站；数值分析；地震响应 Numerical Analysis of the Seismic Response of the Subway Station Structure based on the Soil-underground Structure Interaction Specialty: Engineering Mechanics Name: Guo Jing Instructor: Liu Wei ABSTRACT In recent years the development of large capacity underground rapid transit, especially the subway station have become the key to resolving traffic conflicts in metro cities, also it is the inevitable road to a sustainable city. However, the structure of the subway station as an important facility, once suffered earthquake in damage, it will cause serious casualties and property losses. However, currently on the seismic design of the subway station only had been made some provisions in principle, the lack of a sound theoretical analysis system. Given the above, in this article combined with specific project examples, create a calculated value subway station structure based on soil-structure interaction model and the finite element software separately calculated static and dynamic calculations. Considering the seismic responses of subway station structures in horizontal, vertical and horizontal-vertical coupling arrive at some of the basic rules of the system un