现代建筑中设备等非结构构件对建筑物正常功能的运转以及震后抗震救灾工作有着至关重要的作用,而且设备等非结构构件破坏往往造成巨大的经济损失和安全危害,为此近年来考虑设备-结构耦合作用的抗震研究逐渐引起人们的重视。当前设备-结构体系的抗震性能研究通常假定地基是刚性的,某些情况下考虑土-结构相互作用可能对结构或内部设备产生不利的影响,因此将设备-结构-土体系作为整体分析更切合实际。由于设备-结构-土体系自身复杂性的特点,当前涉及该整体体系模拟地震的振动台试验及地震反应研究相对较少,迫切需要寻找合理的试验技术与分析方法开展设备-结构-土体系的地震反应规律研究。本文提出了基于分支模态子结构法的设备-结构-土体系振动台子结构试验方法,该试验方法将设备-结构体系作为试验子结构,结构类型选用常见钢框架,为表述简洁清楚文中统一采用结构描述钢框架,土体作为数值子结构,两者联合进行振动台试验综合评估整体体系的抗震性能。为了保证基于分支模态子结构方法振动台子结构试验的可靠性,将设备-结构体系振动台子结构试验作为前者的特例进行试验论证,进而成功实施了设备-结构-土体系振动台子结构试验。考虑到强震作用下土体并非全部进入非线性阶段的特点,探讨采用局部非线性土体模型作为数值子结构参与振动台子结构试验的可行性,使振动台子结构试验能够考虑土体非线性特性的影响。最后将振动台子结构试验方法推广到设备-高层结构-土体系抗震性能研究,拓展振动台子结构试验的应用范围。主要研究工作与成果总结如下:（1）基于分支模态子结构法提出了适用于设备-结构-土体系振动台子结构试验方法,推导出设备-结构-土体系的运动方程。该方法具有概念清晰、使用方便的优点,经变换后可直接应用于振动台子结构试验。给出关于振动台子结构试验系统构建所涉及到的实时通信、控制方法、数值子结构计算等关键问题的解决方案。采用实时数值控制与实时物理控制相结合的方法对振动台进行补偿控制,较好地追踪和控制了振动台的轨迹满足试验精度需要。（2）按照试验相似比的原理设计了设备-结构-土体系的缩尺模型,其中设备-结构体系按照设计参数加工成试验模型,土体按照卓越周期相似比原理设计成数值计算模型。为满足振动台子结构试验实时性的要求,土体模型采用RITZ向量法分析后按照势能截断准则截取合适数目的主模态,使土体模型自由度大为减少,从而为复杂土体模型参与振动台子结构试验提供切实可行的途径。先后成功实施了设备-结构体系以及设备-结构-土体系振动台子结构试验。在实施过程中,将设备-结构体系振动台子结构试验作为设备-结构-土体系振动台子结构试验的一个研究特例,通过该特例的试验结果与设备-结构整体模型振动台试验结果进行对比分析,验证了基于分支模态子结构方法振动台子结构试验的可靠性。（3）按照分支模态子结构法与线性-非线性混合约束模态子结构法推导出局部非线性土体模型参与振动台子结构试验的计算公式,并依照计算公式提出应用不同软件建立试验子结构与数值子结构模型的数值交互计算方法,用于模拟振动台子结构试验。采用SIMULINK仿真软件开发出可用于振动台子结构试验的局部非线性土体计算模块,解决了考虑土体非线性特性影响的振动台子结构试验遇到的计算与软件开发难题。（4）针对设备-高层结构-土体系规模大而试验缩尺比例小的问题,进一步提出将设备-高层结构体系中主要研究对象作为试验建筑子结构,其他部分作为数值建筑子结构,土体模型也单独作为数值子结构的振动台子结构试验方法,以便能够得到更详尽的研究数据。考虑到振动台子结构试验中设备-高层结构体系的建模难度大,提出将设备作为二级子结构参与分析,具有建模层次分明、操作变换灵活的特点。按照推导的设备-高层结构-土体系振动台子结构试验计算公式,采用数值交互计算方法验证该试验方法的可行性。（5）选取一幢13层4跨的高层钢框架建筑作为设备-高层结构-土体系的分析算例,其中设备简化成单自由度模型,结构是13层4跨的高层钢框架,土体包括二类场地与三类场地两种类型。利用数值交互计算方法开展了设备-高层结构体系与设备-高层结构-土体系动力时程分析,研究场地类型与设备的频率比、质量比、阻尼比、空间位置变化对设备与高层结构地震反应的影响规律。