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地下空间是一种巨大而丰富的自然资源，开发地下空间已成为新世纪土木工程学科的重要发展方向。然而，我国位于世界两大地震带环太平洋与欧亚地震带之间，地震活动频繁，历史震害损失惨重。地下结构的抗震问题十分突出，是制约我国地下空间开发的关键科技难题之一。鉴于此，针对地下结构的抗震问题，本文利用数值方法再现了典型地铁车站结构的地震破坏过程，研究了相对埋深与相对刚度比对地下结构抗震性能的影响规律，提出了地下结构抗震性能评价指标，给出了地下结构抗震性能评价指标曲面，对于地下结构的抗震性能评价，以及发展地下结构的抗震设计方法均有重要的参考价值。论文的主要工作及成果如下: (1)建立了地下结构与围岩土体系统地震反应三维弹塑性显式有限元模型，给出了模型边界条件、地震动输入、结构与土体界面非线性接触的处理方法，材料本构模型参数及参数确定方法。 (2)利用建立的有限元模型再现了大开单层地铁车站结构的地震破坏过程，数值模拟结果与实际震害现象吻合良好，验证了有限元模型的合理性。数值结果揭示了大开地铁车站结构“压剪”失效模式的地震破坏机理，并结合大开地铁车站结构的地震破坏过程，初步分析了地震作用于侧墙的等效荷载和作用于顶板的等效荷载。并且，模拟了星海广场双层地铁车站结构的地震破坏过程，研究了大型地下结构地震反应的三维空间效应。 (3)从相对刚度与埋深的角度，研究了地铁车站结构的抗震性能，结果表明:地下结构与围岩土体在某一相对刚度时，存在一个抗震最不利埋深，因围岩土体对结构的约束作用，以及地震荷载随深度的衰减特性，在抗震最不利埋深时地下结构的地震反应最强烈。在某一确定的埋深处，地下结构存在一个抗震最不利相对刚度，此时地下结构的抗震性能较差;地下结构同时也存在一个抗震设计最佳相对刚度，此时增加结构刚度对减轻地下结构的地震反应效果有限，但是降低结构刚度地下结构的地震反应剧烈程度迅速加强。 (4)定义了地下结构的破坏指数概念，提出了利用破坏指数评价地下结构抗震性能的方法，综合考虑了地下结构的相对刚度与埋深的影响，给出了地下结构抗震性能评价指标曲面。针对星海广场双层地铁车站结构，从上、下两层分别评价了其抗震性能，结果表明:对于地下结构整体下层是抗震的薄弱环节;对同一层结构中柱较边柱地震反应强烈，是抗震的薄弱部位。