地震动是地震波在传播过程中引起地面具有时空特性的运动,其空间特性表现为地震动在地面不同点位不同方向上的运动存在差异,延伸到地震工程领域即为地震激励的多点多维性。受限于相关理论和观测技术的滞后,地震动转动分量的研究进展缓慢,在结构抗震设计和验算中,对地震激励多点多维性的考量几乎都停留在平动分量层面。而地震学研究已证实转动分量的存在,且大量震害调查与模拟计算也表明其会对某些类型的结构,如高耸建筑,大跨空间建筑和对高频振动敏感的核电站等造成显著影响。为了进一步探索地震这一自然灾害,转动分量须得到相应重视与研究,从而在实际工程中提高摩天大楼、大型输电塔、跨海桥梁和核电站等生命线工程的抗震安全性。本研究的主要内容及结论如下:（1）对目前国内外地震动转动分量及结构多维地震动力响应领域的研究现状进行梳理,主要总结了三方面内容:估算转动分量的各类方法、转动观测技术的新进展及转动分量对结构动力响应的影响。从中归纳出该领域目前存在的两个亟待解决的问题:可用于实际工程的转动分量获取和平动与转动共同作用下结构响应特点。（2）基于密集台阵观测的平动位移场,提出曲面拟合法（Surface Fitting Method,SFM）,对SFM原理进行了阐释并介绍了推导过程,该法可提取台阵范围内任意点上、围绕任意一对相互垂直方向的摇摆分量,以及一个场地内一致的扭转分量。利用SFM从一个软土场地和一个岩石场地提取了相应的三维转动分量,并与实测转动分量和Geodetic Method（GM,最常用的密集台阵转动提取方法）转动分量,进行了全方位的对比分析,确认了 SFM可提取在时域和频域均更接近实际观测的转动分量。（3）在数据预处理阶段,提出了一种针对密集台阵地震观测的双重检查方法。通过定义归一化均方根速度这一参数,对数据的均一性和适用性进行了校核,识别出几个观测显著高于或低于整体趋势、存在异常突变的台站。同时通过拟合误差分析,确定本研究中的软土场地和岩石场地在地震时的变形是接近于抛物面的。（4）基于SFM转动分量,实现了对高耸结构（以输电塔为例）的多维地震激励时程分析和对空间结构（以大连国际会议中心为例）的多点多维地震激励时程分析。对于前者,发现摇摆分量对输电塔顶部位移影响显著,扭转分量对基础扭矩和倾覆弯矩影响显著,塔头与塔身转换处的杆件内力因摇摆和扭转均出现大幅增大。对于传统上认为仅对摇摆分量敏感的高耸结构,其抗震分析中需将摇摆分量和扭转分量同时纳入考虑。对于大跨空间结构,激励的多点性和多维性都不同程度的引起了结构不同部位整体扭转的增加,基础的倾覆弯矩也出现增大并伴随着基础支撑柱的内力的向结构外侧的重分布现象。发现存在一种现象:一致输入时,转动分量对结构影响小,多点输入时,转动分量对结构响应的影响显著,说明对于大跨空间结构,地震输入的多点性和多维性是联系在一起的,对于这类结构抗震分析中需同时考虑激励的多点性和多维性。