在国家倡导绿色能源和可持续发展的基础上,风力发电作为一种成熟的风能利用技术被广泛应用,随着国家对优量风电场的逐步开发,一些风电场建在了近断层影响区域,如我国西部及福建沿海等高烈度设防区大型风电场的建设。近场地震动通常含有低频成分丰富的速度脉冲以及强竖向地震动分量,容易导致自振周期较长的结构产生“类共振”效应。因此,近场效应对于风力发电塔建设的影响就成为一个不可忽视的重要问题。本文以2MW陆上风力发电塔为研究对象,通过试验研究、数值模拟及理论分析的手段揭示了近场速度脉冲效应及竖向加速度效应对风力发电塔地震反应的影响,分别开展了近场地震动特性、风力发电塔振动台试验、风力发电塔动力时程分析、风力发电塔动力稳定性计算、风力发电塔倒塌分析及易损性分析等相关研究。然后考虑到地震动的随机性,本文还开展了脉冲型近场地震动的人工合成、脉冲型近场地震作用下风力发电塔随机地震响应分析和结构可靠度分析。最后基于粒子滤波算法开展了风力发电塔动力响应动态预测分析。本文主要研究工作如下:1.开展了1/20缩尺比的风力发电塔模型振动台试验研究,地震动激励选用2条脉冲型近场地震动和2条普通地震动。研究了地震动加速度幅值（PGA）、速度脉冲效应、竖向地震动分量及竖向与水平加速度比（V/H）对结构动力响应的影响,包括结构动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应,剪力和轴力的分布。结果表明:模型在试验过程中处于弹性工作状态;PGA峰值和速度脉冲对结构动力响应均具有显著影响;水平向动力响应对竖向地震动分量不敏感,近场地震动竖向分量对竖向加速度和轴力具有显著的放大效应,且随V/H比值的增加放大水平增强。2.利用ABAQUS软件建立并验证了2MW风力发电塔有限元模型,通过30条典型实测地震动作用下的结构动力响应研究了速度脉冲的影响,通过7组V/H比值较显著的近场地震动分析了竖向分量的影响。结果表明:由于脉冲型近场地震动与无脉冲地震动的频谱特性具有显著区别,对自振周期较长结构产生较大的冲击作用;含速度脉冲的近场地震动激励下结构动力响应均值均为无脉冲近场地震动作用下的1.5倍以上,且向前方向性效应地震动对风力发电塔的动力响应影响更为显著;在进行中高抗震设防区的风力发电塔抗震性能分析时如忽略速度脉冲和竖向地震动分量的影响,可能明显低估结构地震响应。3.基于结构极限屈曲应力的规范规定,结合动力失稳判据评价了近场地震动速度脉冲效应和竖向加速度效应对结构动力稳定性的影响。开展了25条地震动作用下结构增量动力分析,研究该塔的屈曲和倒塌特性。结果表明:近场地震动作用下结构底部筒段极易发生失稳破坏;脉冲型近场地震动会明显放大结构位移变化和降低产生塑性铰的地震动输入幅值;风力发电塔结构失效模式单一,一旦形成塑性铰线塔体就会产生倒塌破坏。4.利用Mavroeidis和Papageorgiou（MP）速度脉冲模型和高频分量合成了脉冲型随机近场地震动,对比了脉冲参数对结构响应的影响,统计了100条脉冲型随机近场地震动激励下结构的动力响应,利用基于Kriging代理模型的改进子集法开展了风力发电塔抗震可靠度分析。结果表明:合成的脉冲型随机地震动能够真实反映脉冲型地震动频谱特点;脉冲峰值、脉冲周期及脉冲数量与结构动力响应呈正相关性;动力响应的概率密度曲线具有明显随机涨落现象;结构发生失稳破坏的概率要略大于强度破坏和不满足正常使用性能的概率。5.基于粒子滤波算法,开展了贝叶斯估计框架下风力发电塔动力响应预测,并利用振动台试验结果验证了该框架的有效性和可行性。结果表明:粒子滤波算法与试验观测结果相结合,可以完成高效的结构动力响应预测,算法具有较强的预测稳定性及自适应性,对于非线性响应和不可测状态量估计,具有很好的研究价值和广阔的应用前景。