随着经济的发展及城市人口的增加,城市空间的紧缺问题日益严重,开发利用地下空间资源是解决城市空间不足的最有效方法。如今,城市地下空间的开发利用越来越普遍。然而,阪神地震中地下结构的破坏警示人们,现有的地下结构并不安全,在强地震中有严重破坏的可能,造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失,并且地下结构破坏进行修复极其困难。同时,我国地处亚欧地震带和环太平洋地震带,是强地震多发国家,然而我国在地下结构抗震方面起步较晚,没有独立地下结构抗震设计规范,缺乏简单实用的计算原则和设计方法,这些都将严重影响地下结构的抗震安全性。因此,研究地下结构在强地震作用下的动力反应,探索地下结构的破坏机理,是现实而又迫切的问题,对于理论研究和工程实践都有非常重要的意义。　　 鉴于地下结构的地震反应特点,进行地下结构地震反应分析时必须考虑土与结构的动力接触效应、材料非线性、地震动的输入特性等重要因素的影响。本文以工程波动分析方法为核心理论,基于黏弹性人工边界和静、动力统一数值分析方法,利用ANSYS有限元软件,考虑土与结构接触效应条件及土体与结构材料的非线性性质,对地下结构进行非线性动力反应数值模拟,主要研究工作及取得成果如下:　　 (1)研究地下结构在地震作用下的非线性反应规律,并与不考虑材料非线性特性的计算结果进行对比,分析材料非线性特性对地下结构的动力反应影响。研究结果表明,材料非线性对地下结构的动力反应影响较大,明显改变地下结构动力响应,顶板中部应力、应变反应增大,产生较大的塑性变形,侧墙上部出现较大的应力集中,中柱下部的地震反应明显大于上部,是地下结构中的薄弱部位,在地下结构抗震设计和施工中应该引起重视。　　 (2)进行不同地震动峰值条件下的地下结构非线性地震反应数值模拟,考虑不同地震动峰值对地下结构动力反应影响。结果表明:随着地震动峰值的加大,地下结构的动力反应呈明显增大趋势,地震动峰值对地下结构顶板端部区域和中柱底部区域影响较为强烈,而对顶板中部区域、侧墙底部区域影响相对较小。　　 (3)对地震动斜入射条件下的地下结构动力非线性反应进行探讨。结果表明:地震动的入射角度对地下结构的动力非线性反应影响并不太明显,在一定的地震动入射角度范围之内,随着地震波入射角度的增大,地下结构控制节点的位移反应有减小的趋势,但应力、应变反应却没有明显的规律。