【摘 要】
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21世纪我国已进入地下空间开发利用的黄金时期,到目前为止主要的地下结构包括:地铁车站、隧道、地下步行道路网、地下铁道网以及地下综合管线廊道等。随着施工技术的发展,地下结构的尺寸和规模均有较大的突破,而限于有限的城市地下空间资源,地下结构与地上结构之间的近距离穿越工程越来越多。地下结构对地震波的多次反射与折射,必将影响场地土动力特性,从而影响邻近地上结构地震响应;另外,地上结构地震时会对场地土引起扰
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21世纪我国已进入地下空间开发利用的黄金时期,到目前为止主要的地下结构包括:地铁车站、隧道、地下步行道路网、地下铁道网以及地下综合管线廊道等。随着施工技术的发展,地下结构的尺寸和规模均有较大的突破,而限于有限的城市地下空间资源,地下结构与地上结构之间的近距离穿越工程越来越多。地下结构对地震波的多次反射与折射,必将影响场地土动力特性,从而影响邻近地上结构地震响应;另外,地上结构地震时会对场地土引起扰动,从而影响地下结构的地震响应。在日本阪神地震,台湾集集地震以及汶川大地震中很多地下工程以及邻近的地上结构遭受到破坏,因此,为确保城市的整体抗震防灾能力,必须同时兼顾地下结构与邻近地上结构的抗震性能,并将其作为一个整体,研究地上结构-土体-地下结构体系的地震响应规律。本文首先通过模拟振动台试验对建模方法的正确性进行验证,然后通过对地上结构-土体-地下结构进行整体性三维建模计算,并系统性地考虑了地下车站的空间效应、地表结构的刚度,地表结构与地下车站的结构形式、相对位置以及地表结构地下室等因素,分析几种因素对于整个体系地震响应的影响,可为地上结构-土体-地下结构复杂体系中的结构设计的简化计算提供参考,研究表明:1.通过对比振动台试验与数值模拟的结果,表明地上结构-土体-地下结构的建模方法是可行的;2.基于本文工况的计算分析,可得如下相互影响规律:（1）地下结构的空间效应:（1）单体车站的空间影响范围为1.50B（B为单体车站宽度）,故在进行地下结构设计计算时,可将地下结构中间部分的L-3B（L为地下结构的长度）范围内的三维计算问题简化为平面问题进行计算分析;（2）Y向的端墙和换乘节点处的影响范围分别为:0.8B2和1.8 B2,（B2为十字换乘车站Y向车站宽度）,十字换乘车站对土体表面Y方向的影响范围为1.5B2,垂直于地震输入方向上,换乘节点和端墙之间的L2-2.6 B2的范围内的车站可以化简为平面问题进行计算。（2）地表结构对土体的影响:（1）地表结构对土体表面响应的影响范围为地表结构宽度的12倍;（2）表层土体的一阶频率与地表结构频率相近时地表结构地震响应最大;（3）地下室的存在阻隔了地震波的传递,对土体表面的地震响应有减小的作用。（3）地表结构对地下结构的影响:（1）随着地表结构刚度的减小,单体车站和十字换乘车站的地铁车站顶层的层间位移角均有增大的规律;（2）地表结构对地下结构位移响应的影响随二者距离的增加而减弱;（3）地下室的存在阻隔了地震波的传递,因而地下室的存在降低了地下结构的层间位移角。（4）地表结构对地表结构的影响:（1）随着地表结构数量的增加,地表结构的加速度放大系数以及水平相对位移均会随之减小。（5）地下结构对土体的影响:（1）在地震波输入方向上:单体地铁车站对土体的影响范围为9倍的地铁车站结构宽度,十字换乘车站对土体的影响范围为9.5倍的地铁车站结构宽度;（2）垂直于地震动输入方向上,十字换乘站对土体的影响范围为10.7B2。（6）地下结构对地表结构的影响:（1）单体车站和十字换乘车站均会放大临近地表结构的加速度地震响应,其中单体车站的放大效应相对较小;（2）地下结构对于地表结构的加速度放大系数的影响随地表结构刚度的降低而降低。
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