本文通过拟动力试验和改进的能力谱方法对高层钢交错桁架结构的抗震性能及抗震设计方法进行了研究。首先,本文完成了14层交错桁架结构模型(缩尺比例为1/8)的两自由度拟动力试验研究,分析了模型结构的破坏过程,变形性能,位移、基底剪力、加速度响应以及滞回性能等地震反应特性。试验结果表明,交错桁架结构在桁架方向具有很强的承载力和抗侧刚度,在地震反应中的刚度退化不明显,能很好满足抗震规范的位移验算要求和“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。其次,建立了基于模态静力弹塑性分析和弹塑性需求谱的改进能力谱方法,利用有限元软件SAP对试验结构模型进行了模拟分析,获得了7度和8度罕遇地震下结构的楼层侧移、层间位移角包络曲线及塑性铰发展机制,且与试验及其时程分析结果吻合良好,验证了本文改进能力谱方法的合理性,同时进一步表明交错桁架结构在地震作用下可满足规范的变形及设防要求。最后,基于规范“两阶段三水准”的抗震设计要求,建立了直接基于位移的高层钢交错桁架结构的抗震设计方法,并对一12层交错桁架算例进行了试设计和验证;在此基础上建立了一系列实际工程算例,运用改进的能力谱方法,进行了不同结构高宽比、构件尺寸、地震烈度、桁架的高跨比、空腹节间距下交错桁架结构的变形、塑性铰发展机制以及耗能等抗震性能分析,提出了设计建议,包括:8度抗震设防区高宽比宜小于4,9度抗震设防区不宜采用交错桁架结构,结构影响系数可取为0.35以及相应构件的宽厚比、长细比及轴压比限值等。