发展合理的整体损伤模型来评估结构在地震作用下的损伤程度,以及在此前提下对强震作用下结构倒塌安全储备能力的正确评估,对于完善现行抗震设计方法具有积极意义。合理应用倒塌安全储备系数(CMR),对于实现结构的抗倒塌设计,以及耗能减震结构、锈蚀结构等特殊结构的加固均具有一定的指导作用。本文以结构的地震整体损伤和倒塌安全储备两个关键问题为主线,针对目前整体损伤模型所存在的问题提出了考虑多阶模态的结构整体损伤模型；对结构倒塌安全储备能力评估中所涉及到的地震动强度指标的选择、地震波等因素做了相应的讨论；围绕着结构的倒塌安全储备能力,讨论了其在结构抗倒塌设计中的应用,并对耗能减震结构及锈蚀结构的倒塌安全储备能力及其应用做了相关的研究。主要研究内容和结论如下：(1)结合模态Pushover分析方法中的相关公式,以及FEMA273中刚度与周期之间的关系式,由Ghobarah损伤模型推导了能够考虑高阶模态对结构整体损伤贡献的多模态整体损伤模型。该模型为Ghobarah损伤模型和最终软化指标法之间建立起了联系的桥梁,能够同时考虑地震前后结构振型和各阶周期的变化对结构整体损伤的影响。分析表明,随着结构高度的增加,以及强震作用下结构非线性程度的加剧,会有更多的高阶模态对结构的整体损伤产生影响,因而,在结构损伤计算过程中,考虑高阶模态对整体损伤的影响是十分必要的；通过与其他模型进行对比验证了多模态损伤模型的合理性,该模型易于使用,其对于强震作用下结构的损伤评估具有较好的适用性。(2)提出了对不同周期段的结构,应采用符合结构特点的地震动强度指标来评估结构的倒塌安全储备能力；并且应该根据地震动年平均超越概率以及地震波谱形状差异对CMR值进行修正。分析表明,当考虑基本周期延长时,对于中短周期结构,地震动强度指标建议采用考虑周期软化的谱加速度指标Sa*代替基本周期谱加速度指标Sa(T1)；对于中周期结构,Sa(T1)和Housner谱强度指标肼均较为适用；对于长周期结构,采用SI会明显优于Sa(T1)；对重要的长周期结构,应结合特定的场地谱来确定结构的CMR值,否则很可能会高估了结构的倒塌安全储备能力。(3)结合多模态整体损伤模型,建立了利用倒塌安全储备的薄弱层抗倒塌设计方法。探讨了结构在强地震动作用下倒塌状态所对应的最大层间位移角大小和出现位置的不确定性,以及不同峰值地面加速度水平下结构薄弱层位置的演化规律。分析表明,对于严格按规范最低标准设计的不同层数的结构,由于高阶模态参与结构响应,造成了结构极限层间位移角的差异；通过对倒塌状态下薄弱层的有效控制,可以提高结构的倒塌安全储备系数；此外,就本文算例而言,结构倒塌状态下的最大层间位移角与结构倒塌安全储备之间存在一定的正相关关系。(4)针对耗能减震结构的特点,提出了基于Pushover分析的倒塌安全储备系数的确定方法。该方法通过耗能减震结构罕遇地震下的谱加速度值,并结合Pushover分析得到的倒塌地震动强度来确定耗能减震结构的CMR。分析表明,确定耗能减震结构罕遇地震下的谱加速度值时,有必要考虑结构基本周期及罕遇地震下的总阻尼比的变化；该方法在显著提高计算效率的同时,计算结果偏于保守地合理,并且也证实了添加耗能器后结构大震下的抗震能力和倒塌安全储备能力都有了明显的提升。(5)通过锈蚀结构损伤发展趋势的分析,并考虑了罕遇地震谱加速度值受剩余使用年限影响等方面,来确定锈蚀结构的倒塌安全储备能力；结合了锈蚀结构CMR时变性的特点来实现其FRP加固。分析表明,由于锈蚀结构存在初始损伤,以及钢筋粘结滑移的影响,锈蚀结构的损伤发展明显快于完好结构；对于锈蚀结构应该根据结构的剩余使用寿命来确定罕遇地震谱加速度值,否则将会低估了锈蚀结构的倒塌安全储备能力；以锈蚀结构的CMR作为性能指标,可以实现对锈蚀结构的合理加固。