随着城市化进程的不断加快,我国地铁建设正处于飞速发展的阶段,地铁工程尤其是地铁车站已成为城市生命线工程的重要组成部分。虽然受到土层的保护,相比于地上结构,地铁车站结构具有更好的抗震性能。但多次震害表明,地震作用下地铁车站结构有可能发生严重破坏,危及人们的生命财产安全。尤其近年来地铁车站的结构形式日益复杂、规模体量日趋庞大,针对含特殊断面和大型复杂的地铁车站结构进行深入的抗震研究具有重要意义。为此,本文针对地铁车站结构的抗震弹塑性分析开展研究,主要完成了以下工作:(1)开展了粘性边界和粘弹性边界的理论分析,基于ABAQUS建立了数值分析模型,对二维和三维条件下各人工边界的吸能效果进行了对比。同时推导了对应于粘弹性人工边界的地震动输入方法,将地震动数据转化为施加在有限元边界节点上的时程力,并通过有限元分析对基于粘弹性边界地震动输入方法的准确性进行了验证。(2)基于ABAQUS子程序,对钢筋和混凝土的单轴本构模型进行了二次开发,并将其与试验结果进行了对比分析;同时,以苏州某中庭式顶板开洞地铁车站结构实际工程为基准算例,详细研究了基于纤维梁柱模型与考虑土-结构相互作用的弹塑性建模方法。(3)以基准算例为基础,建立了四种断面类型(不开洞、顶板边跨开洞3.8m、顶板边跨开洞2m、中庭开洞3.8m)的二维土-结构相互作用有限元模型,通过二维弹塑性时程分析,研究了中庭式车站结构顶板是否开洞、开洞尺寸和开洞位置等关键参数对主体结构地震响应的影响。(4)建立了中庭式顶板开洞地铁车站结构的三维土-结构相互作用模型,采用三种强度等级的人工波对其进行时程分析,将所得结果与对应位置的二维模型进行对比,考察二维模型计算结果与三维模型之间的差异;同时,考虑到对地下车站结构三维弹塑性时程分析计算量大,研究了三维土-结构相互作用模型的弹塑性推覆分析。(5)针对《城市轨道交通结构抗震设计规范》中断面计算法难以应用于特大型复杂地下结构抗震分析的问题,以武汉光谷地铁车站地下综合体为工程背景,建立特大型复杂地铁车站结构的三维弹塑性有限元模型,开展了考虑土-结构相互作用的三维弹塑性推覆分析和带土弹簧荷载-结构模型的弹塑性时程分析,为特大型复杂地铁车站结构的抗震评估提供实用方法。