无柱大跨地下地铁车站因其具有美观大方、空间视野开阔等优点正逐渐成为地铁车站的主要选型之一,但目前对于这种地铁车站考虑土-结构相互作用的抗震性能研究尚少。为此,本文以南宁地铁某2座车站为工程背景,采用振动台试验和数值模拟分析等方法,研究了考虑土-结构相互作用时矩形和拱形无柱大跨地铁车站模型结构的地震反应规律。具体工作如下:（1）以南宁地铁某2座车站的实际工程为背景,根据模型相似原理,考虑土-车站结构相互作用和模拟地震振动台试验系统的工作性能,设计了1个几何相似比为1/50的矩形无柱大跨地铁车站试验模型和1个几何相似比为1/80的拱形无柱大跨地铁车站试验模型。根据实际工程资料,以土体的卓越周期相似为主要控制指标,进行了土体的相关性能试验,确定了试验土体的配比,选择合理模型箱,并以此配比进行了试验土体的制备,优化设计了试验土体与车站模型中传感器的数量和位置,进行了试验土体-矩形结构形式及试验土体-拱形结构形式2个试验模型的制作和养护,较好地模拟了现场土体-车站结构的实际情况。（2）基于背景工程的勘察报告,选取2条并拟合了1条满足原场地特性的天然地震波和人工地震波,对试验土体-矩形车站模型和试验土体-拱形车站模型进行了多种水平向地震激励下的模拟地震振动台试验,研究了水平地震激励下考虑土-结构相互作用时试验土体-两种结构形式车站模型的地震反应特点,总结了相应的地震反应规律。结果表明,一般情况下,地震激励下试验土体的峰值加速度反应自底部至顶部逐渐增大,并且两种结构形式车站模型的峰值加速度反应均为顶板最大,中板次之,底板最小;此外试验土体-矩形结构形式车站模型的相互作用应为底板处最大、中板处次之、顶板处最小,试验土体-拱形结构形式车站模型的相互作用反应为底板处大于顶板处。（3）应用ABAQUS数值模拟分析软件,根据试验土体剪切试验和压缩试验获得的相关参数,选取合理的土、混凝土本构模型以及土与车站模型的接触方式,以试验土体-矩形结构形式和试验土体-拱形结构形式车站模型的振动台试验为基础,建立了相应的数值模拟分析模型,进行了多种工况下的模拟分析,并将其结果与振动台试验结果进行了对比。结果表明,数值模拟分析结果与振动台试验结果吻合较好,说明文中采用的试验土体-矩形结构形式车站数值模拟分析模型与试验土体-拱形结构形式车站数值模拟分析模型进行的模拟分析结果可靠。本文还对两种结构形式车站模型的位移反应与薄弱部位进行了数值模拟分析研究。结果表明,地震激励下矩形结构形式车站模型和拱形结构形式车站模型的位移反应自模型顶部至模型底部逐渐减小;矩形结构形式车站模型在地震激励下发生应力集中的薄弱位置为侧墙-顶板处、顶板加腋处、侧墙-中板处、侧墙-底板处、底板加腋处;拱形结构形式车站模型在地震激励下发生应力集中的薄弱位置为侧墙-顶板处、侧墙-中板处、中板加腋处,底板加腋处,这几处薄弱部位应引起设计人员的重视。