近年来,为实现缓解水资源供需矛盾,我国在西部地区拟建或在建一批水利工程基础设施。水工隧洞作为水利工程基础设施中重要的地下结构,受区域地质条件限制,极有可能需要穿越高烈度断层破碎带区域,故其抗震安全备受关注。因此,有必要将基于性能的抗震安全评估理论引入到跨断层水工隧洞结构抗震研究中,从概率的角度出发,对跨断层水工隧洞在不同强度地震动作用下的结构响应和安全性能进行评估。其中,地震需求分析和易损性分析是基于性能地震工程研究的核心科学技术,而地震动强度参数是连接地震需求分析和易损性分析的关键切入点,合理选取地震动强度参数对结构地震需求分析和损伤分析具有重要的科学价值和理论意义。为全面表征复杂地震动特性与结构响应规律之间的关系,深入开展复合型地震动强度参数研究具有十分重要的理论价值和工程意义。本文以跨断层水工隧洞为研究对象,针对复合型地震动强度参数构造方法及抗震性能进行科学研究,主要研究内容及结论如下:（1）从PEER NGA-West2中选择150组实测地震动记录,根据地震动特征出发将其分类为近断层脉冲型地震动、近断层无脉冲型地震动、远场型地震动和综合型地震动四种类型。对于四种类型地震动,采用距离分析、Spearman秩相关分析、Kendall相关分析及Pearson相关分析方法度量20个地震动强度参数的相似性及相关性,评价各地震动强度参数的实用性及可组合性,确定合理的地震动强度参数指标。（2）基于主成分分析方法,构造了复合型地震动强度参数数学模型。分析不同类型地震动作用下复合型地震动强度参数和各单一地震动强度参数与工程需求参数之间的相关性。结果表明:地震动特征对基于PCA的复合型地震动强度参数与工程需求参数之间的相关性影响较大;对于近断层无脉冲型及远场型地震动,近断层脉冲型及综合型地震动的地震动强度参数与工程需求参数相关性更好。（3）基于典型相关分析方法,建立了复合型地震动强度参数与复合型工程需求参数模型。通过相关性分析验证了典型相关分析的优越性。研究结果表明:相比与单一工程需求参数,考虑多元工程需求参数可以更好的表征地震动作用下的结构响应及工程结构的潜在破坏势,能够提高地震动强度参数的预测能力。基于CCA的复合型地震动强度参数比单一地震动强度参数与工程需求参数的相关性更高,可以更好的评估地震动的破坏势。（4）基于偏最小二乘回归方法,构造适用于特定工程需求参数的复合型地震动强度参数,在此基础之上对复合型地震动强度参数和单一地震动强度参数进行统计性能评价,验证基于PLSR的复合型地震动强度参数的优越性。研究结果表明:复合型地震动强度参数比单一地震动强度参数的有效性、实用性更好,有益性更强,并且具有很好的充分性,复合型地震动强度参数能够更好的预测结构响应。（5）基于主成分分析方法及偏最小二乘回归方法建立复合型地震动强度参数数学模型,分析复合型及各单一地震动强度参数与SDI之间的相关性、有效性、实用性和有益性,选择基于偏最小二乘回归的复合型强度参数作为地震动易损性分析的地震动强度指标。基于增量动力分析方法,以损伤指标SDI为需求参数,给出不同损伤状态下,不同类型地震动的易损性曲线,实现了基于复合型地震动强度参数的跨断层水工隧洞结构地震易损性分析。研究结果表明:地震动特性对跨断层水工隧洞的地震损伤概率具有显著影响。