地震过程中,相邻结构间的碰撞作用是造成结构破坏、倒塌的重要原因之一。在以往的震害中已经发现很多结构碰撞现象,尤其是建筑群密集的城市区,更容易发生结构间的碰撞作用而导致结构破坏。结构间的碰撞问题研究具有重要的理论意义和工程应用价值,目前国内外学术届和工程界已经开始广泛关注该项课题的研究。过去一些学者已经对该问题进行了相关研究,由于强地震动作用下的结构碰撞反应不仅与相邻建筑结构的动力特性相关,还受到强地震动特性的影响,是涉及到诸多材料和几何变量的高非线性问题,在众多参数影响下,很难得到全面清晰的反应规律。采用量纲分析方法可以有效解决参数复杂性问题,用较少的无量纲参数来表征结构碰撞反应,可以更好的得到结构在地震作用下的碰撞反应规律,为减少城市建筑密集区的结构碰撞灾害奠定基础。目前国内外只有一位学者将量纲分析方法应用到单自由度结构碰撞反应研究,并假定碰撞过程无接触体变形发生,因此不能实时描述结构在接触过程中的力与变形,而且其研究不能用于多自由度结构碰撞反应分析。本文将量纲分析方法与接触单元方法相结合,分析了相邻单自由度碰撞体系以及多自由度碰撞体系的反应,考虑了碰撞过程中接触体之间的力、变形和能量损失,得到了碰撞过程各个时刻的结构反应,并采用谱的形式分析了各参数对碰撞反应的影响。本文的主要内容如下:(1)基于量纲分析方法,推导了单自由度摆在正弦激励作用下与障碍物发生碰撞作用的无量纲接触时间解析解、单自由度摆的无量纲位移反应和速度反应解析解,并证明了解析解的正确性和有效性,分析了结构碰撞单元参数对单摆碰撞反应的影响规律;(2)采用量纲分析方法研究了相邻多个非弹性单自由度结构的碰撞反应,比较了不同谱区条件下单边碰撞与双边碰撞对结构反应的不同作用,分析了不同的结构布局以及结构参数对碰撞反应的影响,揭示了相邻多个单自由度结构碰撞反应的自相似性;(3)进行了相邻三层和两层钢框架结构模型的碰撞振动台试验,模型相似比例1/3,模拟了结构对中碰撞和扭转碰撞两种情况,研究了结构在不同水准地震激励下的位移和加速度反应以及碰撞力发生的频次和强度;(4)基于量纲分析方法和接触单元方法,建立了非弹性多自由度体系的无量纲碰撞反应分析模型,通过与试验数据相对比,验证了该模型的正确性,分析了结构参数对碰撞反应的影响规律,揭示了多自由度体系碰撞反应的自相似性。