随着现代物流运输体系的发展,门式起重机作为物流体系的重要组成部分被广泛应用于港口、码头等货运集散中心,不断朝着大跨度、大起重量的方向发展,这也让门式起重机的金属结构更易受到地震灾害的影响。传统的起重机结构抗震设计通常采用基于线弹性理论的等效静力方法,没有考虑门式起重机结构的特殊性、轮轨边界条件的复杂性以及地震动的随机性等特征。越来越多的工程实践表明,等效静力方法已无法满足现代门式起重机的抗震设计需求。但目前,针对地震作用下门式起重机的弹塑性动态响应及结构损伤预测的相关研究尚显不足。本文以门式起重机为研究对象,以门式起重机的地震弹塑性响应及损伤预测为研究目标,采用理论分析和数值仿真等方法研究门式起重机在不同地震激励、不同工况下的结构动力学响应,主要开展了以下研究工作:（1）首先建立了基于塑性铰理论的门式起重机非线性数值模型,利用增量动力分析方法研究门式起重机在不同工况下的地震响应规律与特性。然后定义了局部位移延性比概念作为门式起重机专用的地震损伤指标,该指标考虑了门式起重机跨度长、起升高的特点,提出了基于静力推覆分析的损伤指标计算方法。最后分析了门式起重机的易损性曲线,评估不同强度地震下的起重机结构损伤程度和损伤概率。（2）基于我国起重机设计规范优化了耐震时程分析方法,提出符合门式起重机结构特性的改进三项式拟合法生成结构的地震响应曲线。首先将耐震时程分析方法与增量动力分析方法的计算结果进行相关性分析,验证耐震时程方法的计算精度。然后探讨了地震入射角对门式起重机结构地震响应的影响。再基于减隔震设计原理,设计了门式起重机专用的抗震装置,并利用数值模拟的方式优化特征参数,提高门式起重机的抗震性能。最后,研究了门式起重机的尺寸对结构地震响应规律的影响。（3）提出了快速评估门式起重机地震损伤状态的新方法。引入增量动力分析模型,首先解决了大型工程结构普遍面临的地震响应数据不足的问题,并利用九种机器学习算法构建门式起重机结构的损伤预测模型,提出了合并降维法解决某一类样本数量过少导致的预测准确率低的问题。然后,发展了门式起重机结构的预测易损性曲线,可以准确快速地评估门式起重机结构的地震损伤概率。最后,使用泛化性能强的随机森林和决策树算法研究了不同样本容量下,损伤预测模型的准确率问题。（4）建立了门式起重机的扭转跳轨数学模型,研究了强震时不同工况下结构扭转跳轨的发生机制和响应规律。给出了门式起重机跳轨概率的定义,来量化地震入射角对结构地震响应的影响。分析塑性损伤和跳轨行为的耦合作用对门式起重机结构地震响应的影响。最后,将可跳轨边界条件的结构响应结果与固定边界条件的结果进行比较,探讨了跳轨行为与门式起重机地震响应之间的关系。（5）建立了基于Iwan法的可变永久位移基线校正模型,获得可变永久位移的地震动时程曲线。研究门式起重机结构在地面永久位移和行波效应耦合作用下的地震响应规律。论文系统地分析研究了门式起重机的弹塑性地震响应规律,提出了局部位移延性比概念作为门式起重机专用地震损伤指标。优化了增量动力分析方法和耐震时程分析方法,使其适用于门式起重机金属结构的抗震设计。提出的基于机器学习的门式起重机地震损伤评估模型,为门式起重机结构地震分析提供了新方法。为《起重机设计规范》中,关于门式起重机抗震性能验算相关内容的补充和完善提供基础数据及修改思路。