近些年来发展大运量的城市地下快速交通，特别是地铁已成为解决城市交通矛盾的关键，也是城市向可持续、生态型方向发展的必然之路。然而地铁车站作为重要的结构设施，一旦遭遇地震破坏，将会造成严重的人员伤亡和财产损失。目前国内只是对地下铁道的抗震设计做出一些原则性的规定，缺乏系统完善的理论分析。鉴于上述情况，本文结合具体的工程实例，建立基于土与结构相互作用的地铁车站结构数值计算模型，并应用有限元软件分别进行静力计算和动力计算。重点考虑在水平、竖直和双向耦合地震作用下地铁车站结构的地震响应，通过对各工况下的计算结果进行对比及分析，从而得出该体系在地震作用下的一些基本规律。计算结果表明，在双向耦合地震作用下地铁车站结构的地震响应与水平单向地震作用下的地震响应结果相近，但数值有所提高。水平向地震动分量在车站结构的地震响应中起主导作用，产生水平向的剪切破坏及水平相对位移，但是为了满足结构设计和分析的安全性，应该充分的考虑竖向地震动分量的影响。其中中柱的顶部和底部、侧墙与各层楼板节点处的地震响应比结构的其他部位偏大，在工程设计中这些关键部位应予以重视。另外输入不同的地震波，结构的地震响应会有很大的不同。增大主体结构材料的弹性模量虽然能够增强结构的抗震性能，但是车站结构在地震作用下的变形减小效果并不明显，然而增大周围土体的弹性模量对减少结构在地震作用下的变形效果则很明显。因此在工程设计时不能只是通过增加结构的刚度，还应该通过适当的提高结构的延性来达到减小结构地震响应的目的。