截止2016年底,我国城市轨道交通运营里程已达4152.8公里,其中地铁线路占76.3%,同时在建线路5636.5公里,规划线路7305.3公里。伴随着地铁的建设,地铁车站数量也增至2671座,其中换乘站437座,占比17.1%。然而我国位于世界两大地震带之间,地震频繁发生,人员和经济损失惨重。2016年6月新颁布的《中国地震动参数区划图》中在全国范围内取消了非抗震设防区域的划分,并且增加了特大地震作用下工程结构的抗震设防。随着我国大型复杂地下结构数量的增多,面临的抗震形势十分严峻。本文针对大开地铁车站,从结构的变形、承载能力和地震作用两方面研究地下结构的极限抗震能力,提出了相应的性能评价指标和分析方法。主要创新成果包括以下几点:(1)从浅埋框架地下结构的破坏机理出发,分析了结构的水平向变形能力和竖直向承载能力,依据大开地铁车站在破坏过程中的特征分别确定了结构的极限变形状态和极限承载状态。在极限状态的基础上定义了结构水平向的破坏比和竖直向的破坏比参数,并将其作为反映结构抗震性能的评价指标。其中,水平向的破坏比与结构轴压比相关,反映了轴压比对结构变形能力的影响。破坏比数值的大小反映了结构变形能力、承载能力的发挥程度,当破坏比数值大于1时,结构发生破坏;当破坏比数值小于1时,结构未发生破坏。(2)针对浅埋框架地下结构,从结构自身状态和外部条件两方面提出了结构极限抗震能力的分析方法:将结构的极限变形能力包络线、竖向极限承载能力值作为结构极限状态的判断标准。统计分析结构在不同地震荷载作用下的反应,得到结构在每组地震荷载条件下的抗震限值,综合抗震限值得到了结构在地震动水平、竖向PGA条件下的地震反应状态分区,即I、II和III三个区间。当地震动PGA条件在I区间时,结构不会发生破坏;当地震动PGA条件在III区间时,结构发生破坏;当地震动PGA条件在II区间时,结构的破坏与否和地震动特性相关。II区间,即结构抗震限值集合为结构的极限抗震能力。(3)对大开车站的双层部分的结构地震反应、结构抗震薄弱构件和可能破坏原因进行了分析。验证了浅埋框架结构破坏机理和极限抗震能力分析方法的合理性。建议地下结构的抗震设计:在水平向,结构中柱的变形能力要高于侧墙,同时侧墙要具有足够的刚度抵抗侧向土体的剪切变形;在竖直向,结构要具有足够的竖向承载能力承担上覆土体的竖向静动力作用。