近年来,地下结构在能源、交通、城市建设和国防工程等方面获得广泛应用。由于我国大部分地区为地震设防区,地下结构的抗震设计具有重要的理论意义和实用价值,日益成为工程设计人员关心的重要问题。 本文主要进行了场地及地下结构地震反应的数值分析研究。通过采用适当的边界条件,建立合理的计算模型,运用有限单元法分析地下结构地震反应,讨论其动力响应规律。通过对不同地基截取范围下场地地震反应的分析发现,当地基范围取为结构的三倍底宽时,其动力计算结果与取五倍及十倍底宽时的动力计算结果相接近。但是选取较小的地基截取范围可以节约大量的存储空间和运算时间。因此,在计算中可以将地基范围取为结构的三倍底宽。 本文利用有限元法,比较了自由边界、固定边界和粘性边界的精度。通过研究发现,采用固定边界和自由边界计算时,结构的地震响应被过高的估计了;而粘性边界能够使地震波动能量向地基远域逸散,因此结果更加准确。 本文研究了自由场地的地震反应,发现深厚覆盖的软土地层对于基岩输入的加速度不一定总有放大作用,即软土地层的地震反应不仅与土层自身的特性有关,也与输入地震波的特性相关。 通过对地铁车站的动力响应分析发现,场地土层分布的不均匀性对土层水平向位移的影响很大,土层间的相对位移对结构的剪切作用不容忽视。此外,浅层土的较大位移对地面建筑也将产生较大的影响。因此,地下结构本身应该具有足够的延性来承受土层的位移,以避免剪切破坏的发生。在动力响应中,地下结构顶板中部的变形和应力比较大,加速度响应也最大;侧壁断面突变处以及两侧墙角隅处的应力和变形也比较大。从整个结构来看,车站顶板、各角隅处最容易发生破坏。因此在设计和施工过程中,应对上述部位予以足够的重视。