Page 29 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 5 期 李文婷，等：行波效应对大型复杂地下空间结构地震响应的影响研究 1233

于地下结构的大部分区域，行波效应会明显减小结构层 轴力、剪力和弯矩的增大比例如图 14 所示。对于截
间位移响应，尤其在断面简单规则的区域，行波效应对 面较规则的东咽喉一、二断面，行波效应使中柱的
各层、各跨层间位移角的影响基本一致，例如东咽喉 轴力、剪力和弯矩均减小，减幅在 0~95% 之间。对
一、二断面的各层、各跨层间位移均减小约 80%。而在 于形状不规则的站台区断面和西咽喉断面，行波效
断面不规则的区域（站台区断面一至四和西咽喉断面）， 应可能使柱内力减小或增大，最大增大 65%（断面
行波效应虽仍会减小大部分位置的层间位移角，但各楼 二）；对柱弯矩的影响明显，沿楼层差异显著，尤其是
层受影响程度差异较大，且楼层埋深越大，受行波效应 与东咽喉邻近的站台区断面一和与西咽喉邻近的站
的影响越小；个别刚度突变位置（如西咽喉断面的地下 台区断面四，这两个断面的结构横向刚度与邻近断
0.5 层（夹层））的层间位移响应在行波作用下显著增大， 面明显不同，刚度变化使其弯矩增大比例最大接近
最大增幅达 85%。 600%。分析认为，当地下结构横向刚度沿纵向均匀

2.2.4 内力响应 变化时，行波效应会减小结构的加速度与位移响应，
中柱是地下结构抗震设计的关键构件，考虑行 进而减小柱内力；而当结构断面不规则，特别是横向
波效应时，地下结构各断面（东咽喉断面二、东咽喉 刚度与邻近断面明显不同时，结构空间变异性增强，
断面一、站台区断面一至四和西咽喉断面）中柱的 各断面间位移差增大，进而导致柱弯矩显著增大。

剪力/kN 轴力/kN 弯矩/(kN·m)

B0.5顶 B0.5顶 B0.5顶
B0.5底 B0.5底 B0.5底
B1顶 B1顶 B1顶
楼层 B1底 楼层 B1底 楼层 B1底
B2顶
B2顶
B2顶
B2底 B2底 B2底
B3顶 B3顶 B3顶
B3底 B3底 B3底
−150 0 150 300 450 600 −150 0 150 300 450 600 −150 0 150 300 450 600
增大比例 / % 增大比例 / % 增大比例 / %
(a) 东咽喉断面二 (b) 东咽喉断面一 (c) 站台区断面一
(a) East throat section No.2 (b) East throat section No.1 (c) Platform area section No.1
B0.5顶 B0.5顶 B0.5顶 B0.5顶
B0.5底 B0.5底 B0.5底 B0.5底
B1顶 B1顶 B1顶 B1顶
楼层 B1底 楼层 B1底 楼层 B1底 楼层 B1底
B2顶
B2顶
B2顶
B2顶
B2底 B2底 B2底 B2底
B3顶 B3顶 B3顶 B3顶
B3底 B3底 B3底 B3底
−150 0 150 300 450 600 −150 0 150 300 450 600 −150 0 150 300 450 600 −150 0 150 300 450 600
增大比例 / % 增大比例 / % 增大比例 / % 增大比例 / %
(d) 站台区断面二 (e) 站台区断面三 (f) 站台区断面四 (g) 西咽喉断面
(d) Platform area section No.2 (e) Platform area section No.3 (f) Platform area section No.4 (g) West throat section

图 14 考虑行波效应时结构中柱内力增大比例
Fig. 14 Increasing ratio of internal forces of structural columns when considering traveling wave effects

大，最大增大 0.07 m，平均增大比为 536%，结构地震
3 结 论 响应的空间变异性增加。
（3）行波效应会显著减小地下结构大部分区域
本文以北京城市副中心站综合交通枢纽为工程
的层间位移响应，减小幅度约 80%；尤其在断面简单
背景，采用三维精细化有限元数值模拟方法，从时域
规则的区域，行波效应对各层、各跨层间位移响应
和频域角度讨论了行波效应的影响。研究认为，行 的影响基本一致；在断面不规则的区域，各楼层受影
波效应使北京城市副中心站综合交通枢纽表现出明 响程度差异较大，楼层埋深越大，受行波效应的影响
显的空间变异性，主要结论如下： 越小；个别刚度突变位置的层间位移响应在行波作
（1）考虑行波效应时，结构加速度和位移响应均 用下显著增大。
减 小， 分 别 较 不 考 虑 行 波 效 应 时 平 均 减 小 25% 和 （4）当地下结构横向刚度沿纵向均匀变化时，行
19%。结构地震响应表现出明显的自身振动特性， 波效应会减小结构柱内力，减幅在 0~95% 之间；而当
频谱成分更加复杂，与结构自振相关的高频成分占 结构断面不规则，特别是横向刚度与邻近断面明显
比增大。 不同时，结构空间变异性增强，结构柱弯矩显著增
（2）结构不同断面的地震响应表现出明显“不同 大，增大比例最大接近 600%。
步”现象，导致同一时刻不同断面的横向位移差增 行波作用对地下空间结构地震响应的影响与多