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土-无柱大跨地铁车站结构地震响应分析
摘要：
本文以一座土-无柱大跨地铁车站为研究对象，分析了其在地震作用下的结构地震响应特征。选取了合适的地震动输入、建立了地铁车站的有限元模型，并通过时程分析方法探究了车站结构的地震反应。研究结果表明，在受到地震作用时，土-无柱大跨地铁车站的结构发生了明显的变形和震动，但整座车站的破坏程度较小，符合设计要求。研究所得结论可为类似土-无柱大跨地铁车站地震安全性能分析提供一定的参考。
关键词：土-无柱大跨地铁车站；地震动输入；有限元模型；时程分析；地震反应。
1.引言
地震是自然界中不可避免的一种自然灾害，其对于建筑物和桥梁等结构的破坏程度极大，给人们的生命和财产带来了严重的威胁。地铁车站是城市交通建设中不可或缺的重要组成部分，其安全性能受地震影响极大，因此研究地铁车站结构在地震作用下的响应特征尤为重要。本文以一座土-无柱大跨地铁车站为研究对象，旨在探究其在地震作用下的结构地震响应特征，为类似建筑结构的地震安全性能分析提供一定的参考。
2.土-无柱大跨地铁车站结构特征
2.1结构形式
土-无柱大跨地铁车站结构形式为框架-拱形结构，由拱形向下弯曲的屋面形成的一系列支撑拱，以及连接拱的框架组成，整体形似一座大型的拱形建筑。
2.2结构特点
土-无柱大跨地铁车站的最大特点在于没有任何柱子支撑整个建筑结构，所有的荷载都要通过屋面的框架结构和连接框架的拱形结构传递到地面上，因此其结构设计和分析相对困难。此外，由于车站建筑结构的大跨度特征，其地震响应特性也十分显著。
3.地震动输入
在本文中，我们选取了1995年关东大地震中地震烈度为7级的震区地震动数据作为本文研究的地震输入，地震动输入文件为KobeEQ.EQ，加速度峰值为980cm/s^2。
4.有限元模型
为了研究土-无柱大跨地铁车站在地震作用下的结构地震响应特征，我们采用ABAQUS有限元软件建立了地铁车站的有限元模型，基本参数如下：模型单位为米，模型总高度11m，总长度90m，总宽度16m，模型共有4245个节点，3524个单元。整个车站结构由荷载平面、拱形结构、连接框架和基础四部分组成。其中荷载平面为框架结构，连接框架为高强度钢材料，地基采用了数值分析手段考虑了离散体和收敛性等。
5.时程分析
本文采用了时程分析方法，通过ABAQUS软件中的动态求解器进行求解，得到其结构在地震输入作用下的时间历程反应。时程分析的时程范围为10s，时间步长为0.01s，求解算法为中点法。
6.结果分析
根据研究结果，我们得到了土-无柱大跨地铁车站在地震作用下的结构地震响应特征：
6.1变形形态
车站结构在地震载荷的作用下发生了显著的非线性变形，随着地震时程的推移，屋面和框架产生了明显的振动，屋面的下落变形主要发生在屋面的两端，中部变形较小。同样，在拱形结构的连接框架处也产生了显著的变形。
6.2位移变化
车站整体的位移变化随着地震时程的推进而增加，最大的位移出现在地震时刻末期，车站中部位移量比两端而言要大，位移变化是由于屋面和拱形结构的变形产生的。
6.3受力状态
车站整体受到了很大的地震力，但受到的内力和反力并没有超过各构件和结构的承载能力，内力和反力最大值出现在地震时刻末期，但整个车站的破坏程度较小，符合设计要求。
7.结论
通过本文研究，我们得出了如下结论：
7.1下落变形主要出现在屋面的两端，中部变形较小。
7.2车站整体的位移变化随着地震时程的推进而增加，中部位移量比两端而言要大。
7.3整个车站的破坏程度较小，符合设计要求。
8.参考文献
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