双向地震动作用下单拱大跨地铁车站结构地震响应分析

地铁车站结构作为现代城市交通工程的重要组成部分，其抗震问题已成为城市工程抗震和防灾减灾研究的重点与难点。以深圳地铁3号线四期低碳城单拱大跨车站为研究对象，采用近场波动有限元方法，建立三维土-结构相互作用整体有限元分析模型。选取3条人工波和3条天然波作为输入地震动，分析水平单向地震动、水平与竖向双向地震动作用下单拱大跨地铁车站结构三维地震响应规律。研究结果表明，双向地震动作用下单拱大跨无柱结构及矩形框架有柱结构的水平位移及层间位移均略小于单向地震动作用下，但矩形框架有柱结构在竖向地震动作用下的中柱轴压比明显增加，说明单拱大跨车站结构可有效降低双向地震动作用下中柱轴压比变大的风险；双向地震动作用下的结构峰值弯矩大于单向地震动作用下，说明进行结构设计时应适当考虑竖向地震动作用的影响；单拱大跨无柱结构拱顶弯矩明显小于矩形框架有柱结构顶板跨中弯矩，改善了常规矩形框架结构顶板受力性能，但由于单拱大跨无柱结构缺少中柱竖向支撑作用，其底板及侧墙底部弯矩明显大于矩形框架有柱结构，尤其在双向地震动作用下更明显，因此单拱大跨无柱结构需加强底板及侧墙的厚度与配筋，以抵抗较大的弯矩响应。