城市地铁车站地下结构地震反应分析

硕士学位论文二0一二年十二月作者姓名林宇晗指导教师李永靖学科专业结构工程城市地铁车站地下结构地震反应分析TheAnalysisofSeismicResponseofCitySubwayStationUndergroundStrcture学位论文书脊样式：论城市地铁车站地下结构地震反应分析林宇晗辽宁工程技术大学关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宁工程技术大学有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宁工程技术大学保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：____________导师签名：_____________年月日年月日硕士学位论文作者姓名林宇晗指导教师李永靖申请学位硕士学科专业结构工程研究方向结构抗震减震与振动控制分类号TU352学校代码10147UDC624密级公开辽宁工程技术大学城市地铁车站地下结构地震反应分析TheAnalysisofSeismicResponseofCitySubwayStationUndergroundstructure致谢在论文完成之际，我首先感谢导师的悉心指导。李永靖导师严谨的治学态度、渊博的学术知识和脚踏实地的作风，使我受益终身，同时老师在生活和学习上给了我极大的关心和指导，在此谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢。感谢所有专业课老师的指导，以及所有建筑工程学院的领导们的关心和帮助，感谢师兄、师弟们对我的论文工作给予的帮助，感谢建工研10-1班全体同学，同时也感谢寝室同学在我的学习和生活中的关心，感谢大家陪我渡过了一段快乐难忘的时光。另外要特别感谢我的父母，他们在生活中各个方面的理解、支持、关爱与鼓励，这些都带给我信心和力量，让我顺利地完成了学业！最后，向所有关心、帮助、爱护过我的老师、同学、朋友和亲人再一次表示由衷的感谢，祝大家身体健康，万事如意！-I-摘要地震是困扰人类的一大自然灾害。为了减轻地震造成的损失，一个主要途径就是做好工程抗震，而且，特别要强调的是地下结构的抗震。对于地下结构的抗震，目前国内外的研究还处于探索研究阶段，没有现成的设计规范，而现在一线城市都在大力兴建地铁，因此，分析地铁车站结构的抗震性能对维护城市生命线工程的安全具有重要的现实意义。本文以沈阳工业展览馆三层岛式地铁车站结构为背景，在总结和分析国内外地下结构和地上结构震害和抗震设计方法的基础上，借助ADINA有限元软件，对地铁车站结构的地震响应进行分析：建立有限元模型后，对地铁车站结构进行静力分析，计算出结构的不利位置，根据地震响应系数曲线对模型进行谱反应分析，计算结构在地震反应谱作用下的层间位移；对地铁车站结构进行动力分析，选取符合场地条件的三条不同的地震波，对地铁车站结构进行水平向多遇地震作用分析，主要包括内力，层间位移和应力的分析，然后对三条地震波作用下的分析结果进行比较；将这三条地震波按加速度峰值进行等比例调幅后输入，对该地铁车站结构进行位移响应分析，并将所得结果和结构在多遇地震动下的结果进行比较；再选取El-centro波的竖向地震波，对地铁车站结构进行水平竖向耦合作用下的地震反应分析，并将其结果与仅考虑水平地震作用时的结果进行比较。关键词：地铁车站结构；地震反应；有限元；时程分析-II-AbstractSofarearthquakehasbeenoneofthemostharmfulnaturaldisastersbesettingmankind.Inordertoreducethelossescausedbytheearthquake,oneofthemainwaysistodoseismicengineering,andespeciallyundergroundstructures.Inparticular,inallusiontotheanalysisofseismicresponseofundergroundstructure,domesticandoverseasresearcheshavebeenstillinthestageofstudyatpresent,andtherearenooff-the-pegdesignspecifications.However,nowadayssubwaystationhasbeenstronglybuiltinthecountry’sbiggestcities,therefore,makingananalysisaboutseismicbehaviorofsubwaystationstructurehastheimportantpracticalsignificanceformaintainingthesafetyofurbanlife.ThisarticleissetinShenyangindustrialmuseumthree-layerislandformsubwaystationstructure,summarizingandanalyzingthedomesticandoverseasdesignproceduresofseismicdamageandseismicresistancebothundergroundstructureandthegroundstructure.WiththeaidofthefiniteelementsoftwareADINA,withregardtoseismicresponseanalysisofsubwaystationstructuredothefollowingresearchwork.Thestaticanalysisofthree-layerislandformsubwaystationstructurewastocalculatethestructureunfavorableplace.Accordingtotheseismicresponsecoefficientcurve,spectrumresponseanalysisofnumericalmodelwastofigureupthestructurestorydriftwiththeactionofseismicresponsespectrum;Thedynamicanalysisofthree-layerislandformsubwaystationstructurewasmade.Selectingthreedifferentseismicwavesaccordwithsitecondition,maketheanalysisonsubwaystationstructure,mainlyconsistofinternalforce,storydriftandstress,withtheeffectofhorizontaldirectionfrequentlyearthquake,afterwardsmakeacomparisonwiththeresultsofthreeseismicwaves;Theaccelerationpeakvalueofthesethreeseismicwaveswereinputonthebasisofequalproportionamplitude.Makethedisplacementresponseanalysisaboutthissubwaystationstructure,inaddition,makeacomparisonwiththeresultsunderthesituationoffrequentlyearthquake;SelectingtheverticalseismicwavesfromEl-centrowave,dotheresearchaboutseismicresponseanalysisofsubwaystationwiththeactionofhorizontalandverticalcoupling,inaddition,makeacomparisonanalysiswiththeresultsofverticalimpact.-III-KeyWords：Subwaystationstructure；Seismicresponse；Finiteelement；Time-historyanalysis-IV-目录摘要...........................................................................................................IAbstract............................................................................................................II1绪论..............................................................................................................11.1研究的背景...........................................................................................11.2地下结构抗震研究的发展.....................................................................31.2.1国内外地下结构抗震研究的发展....................................................31.2.2地下结构主要研究方法...................................................................51.3发展趋势..............................................................................................81.4本文研究内容.......................................................................................92地下结构动力分析的理论基础...................................................................102.1有限元基本理论.................................................................................102.1.1有限元法分析过程........................................................................102.1.2动力平衡方程的建立....................................................................132.1.3动力平衡方程的求解....................................................................152.2阻尼的选取.........................................................................................192.3地震波的调整................................