地震作用下,场地土表现出总体上剪切模量逐渐减小,阻尼比逐渐增大的重要非线性变化特性,因此,在涉及土的动力学问题研究中,如无论是对包含结构的土-结构相互作用（SSI）效应,或结构-土-结构相互作用（SSSI）效应的分析,还是对不含结构时沉积谷地等局部地形的地震效应分析等,将土的非线性性质纳入考虑范围更加接近实际情况。因此,本文将半无限层状土域区分为近场和远场两部分,近场采用有限单元法（FEM）模拟,方便与等效线性模型结合考虑土体非线性特性,而远场采用间接边界元法（IBEM）模拟,可以自动满足无穷远辐射条件,避免施加人工边界。而上部结构为经典的具有精确解析解（AM）的二维半圆形刚性基础-剪力墙模型。通过引入格林函数和响应函数以及共同边界上的应力平衡和位移相容条件实现了以上AM、FEM、IBEM三个子域的耦合算法,并与间接边界元法结果对比验证了耦合法的正确性。然后采用（AM-）FEM-IBEM耦合法分别对非线性SSI、非线性SSSI、梯形饱和沉积谷地的非线性地震效应进行了详细的数值分析。本文工作的主要内容和成果如下:（1）建立了二维层状场地中半圆形刚性基础-剪力墙结构非线性SSI体系的AM-FEM-IBEM耦合方法模型,研究了结构动力特性与场地动力特性分别对非线性SSI效应的影响。场地土的动力特性比结构动力特性更容易影响体系的非线性SSI效应。而且,土层的初始剪切波速越大,非线性SSI效应越弱;土的非线性性质越强,非线性SSI效应越明显。（2）建立了二维层状场地非线性SSSI体系的AM-FEM-IBEM耦合法模型,研究了相邻结构动力特性、地震强度、结构净距等对非线性SSSI效应的影响。非线性SSSI效应受地震强度的影响比较大,而对相邻结构高度和质量的敏感度一般。多数情况下,非线性SSSI效应会使结构顶部的相对位移响应增大。（3）建立了饱和土半空间中梯形沉积谷地的2.5维FEM-IBEM耦合法模型,研究了地震波斜入射角度、土体非线性动力特性以及地震波加速度幅值等因素对地表加速度放大效应以及反应谱特性的影响。土体非线性不仅会影响地表加速度的峰值,也会影响其空间分布与反应谱特性,而地震波加速度幅值显著影响了地表加速度峰值,但基本不改变其空间分布。当水平入射角由0°变为45°时,非线性沉积谷地沿三个运动方向的散射性都明显增强。