在地震作用下,大型地下结构的存在显著地影响邻近场地的地面运动从而影响邻近建筑的地震反应。目前的抗震设计规范通常忽略地下结构的影响,这使邻近地下结构的地上结构设计存在不安全因素。因此,本文采用振动台试验与理论分析相结合的方法,研究了地下结构对邻近地面运动和地上结构地震反应的影响,探讨了地下结构、土、地上结构三者之间的相互作用机理,并建立地面运动修正系数,使基于刚性地基假定的结构地震反应更合理。论文主要研究内容和研究成果有:1.地下结构-土-地上结构相互作用振动台试验研究为研究地下结构-土-地上结构相互作用,设计并进行了土-地下结构相互作用（SUSI）、地下结构-土-地上结构相互作用（SSSI）和土-地上结构相互作用（SSI）振动台试验。分析地下结构对场地地面运动、地上结构动力特性和地震反应的影响。试验研究结果表明:（1）地表水平加速度放大系数以结构中轴线为对称轴呈对称分布,地下结构显著影响上方及邻近场地的地表水平加速度。即使在水平地震输入下也将导致场地产生竖向振动,地表竖直加速度放大系数呈M形分布。地表加速度放大系数受输入地震波卓越频率的影响明显,且随着输入地震波的峰值加速度的增大而降低,但空间放大系数随着峰值加速度的增大而增大。地下结构的影响范围可达到其两侧各一倍宽度距离。地表加速度Fourier谱的峰值频率受输入地震波的卓越频率、场地水平方向的固有频率和竖向固有频率的综合影响。（2）当输入地震波的卓越频率和地上结构基频越接近,峰值加速度越大时,地上结构的基频降低越多。强震作用下SSSI体系相比SSI体系土体刚度退化更明显,地上结构基频下降更快。阻尼比随着峰值加速度增加先增加后降低。土-结构相互作用体系的阻尼为非比例阻尼,地上结构平动振型实部和虚部均随峰值加速度的增加而逐渐增大,各个自由度之间的相位差增大。强震作用下箱基转动作用更明显。SSSI体系相比SSI体系下结构箱基转角更大。（3）地下空间结构使运动相互作用增强而导致SSSI体系的箱基摇摆运动显著大于SSI体系。箱基的平动加速度、摇摆加速度和结构变形加速度分量的峰值并不同步。SSSI体系的结构变形反应最大可达到SSI体系变形反应的1.267 倍。2.地下结构场地等效线性化计算方法及优化Rayleigh阻尼系数（1）二维等效线性化所得土-地下结构模型的地面水平加速度反应时程及傅里叶谱同试验结果吻合良好,水平加速度峰值平均误差小于10%,对于地下结构-土-地上结构模型,地上结构加速度峰值平均误差小于35%。表明可采用二维等效线性化进行地下结构场地地震反应分析。（2）为提高局部场地效应影响下场地二维等效线性化的计算效率,提出了土-地下结构场地模型简化等效线性化方法。该方法将场地分为近场区域和远场区域,对于近场区域土体采用二维等效线性计算,而远场区域则根据一维等效线性化的结果进行线性计算。数值计算结果表明,以地下结构中心2倍地下结构宽度以内为近场区域进行二维等效线性化,而此范围外的土体以自由场一维等效线性化计算结果作为弹性分析,与整体模型全部做二维等效线性化的计算误差小于2%,从而兼顾计算效率和计算精度。（3）为将场地地震反应分析中与频率无关的滞后阻尼,等效为便于时域分析的粘滞阻尼,提出了滞后阻尼转换频率优化算法,在此基础上构建等效Rayleigh阻尼计算的优化方法。首先以单自由度滞后阻尼体系等效粘滞阻尼模型的加速度累积误差最小构造目标函数,建立滞后阻尼转换频率优化算法。然后,以21条地震波作为输入,统计分析了自振频率、滞后阻尼比和卓越频率对滞后阻尼转换频率的影响。计算结果表明最优滞后阻尼转换频率主要受自振频率影响,而滞后阻尼比和卓越频率影响很小。在此基础上,以场地地表加速度反应误差最小为目标函数,建立了滞后阻尼下等效Rayleigh阻尼系数的优化方程。3地下结构对地面运动影响及等效地震输入研究（1）为分析地下结构对地面运动影响,分别基于谐振荷载和地震波输入下进行了地下结构场地地面运动变化规律的研究。数值计算结果表明,地下结构的存在显著改变了地表的空间放大系数。谐振荷载下线性地震反应和地震作用下等效线性化所得地下空间结果的影响范围基本相同,地下结构对于地面水平加速度反应的影响主要是距离地下结构中心1.5倍地下结构宽度范围内。对竖向加速度的主要是距离地下结构中心1倍地下结构宽度范围内。（2）建立了水平加速度放大系数同场地基频的线性关系,在此基础上提出了考虑地下结构对地面运动的放大效应的修正系数,提高了地下结构邻近场地内建筑结构的抗震安全性。