超高层建筑高度、体量及独特的造型导致结构受力具有相应的复杂性。不同地震动输入下,超高层结构的地震响应特征亦具有与众不同的特点,特别是在远场长周期地震动作用下的响应特征能从更深层次去影响超高层结构的设计方法和控制措施。然而,对长周期地震动的涵义、工程特性、确定地震动输入的强度指标、长周期地震动输入下超高层建筑的响应特征的研究存在落后于工程实践的事实;对长周期地震动特性的规律和超高层结构的地震响应规律的认识目前处于滞后的状态;同时,日本关于具有长周期地震动孕育机制的场地上的超高层结构设计反应谱的应用也值得参考。为此,本文从下面三个方面完成了部分工作并得到的一些成果如下:(1)长周期地震动界定1)地震动长周期分量的提取方法:基于四个数据库中经过高通滤波和基线校正的地震记录,采用其中的汶川地震记录在频域上进行分析,并结合地震动与超高层结构的共振相关性,提出频谱周期参数并确定其取值;利用频谱周期参数界限值,将EMD得到的地震记录IMF分量重新组合、校正,得到地震动的长、短周期分量;提出分量分离方法并验证其合理性与有效性。2)长周期地震动的界定:从地震动产生的震源机制、震级、震中距等方面对长周期地震动进行了初步的判断;继而参照近断层长周期地震动的界定方法,以长周期分量的能量比(rE)、峰值比((PGV/PGA)L)特征回归分析得到长周期地震动与常规地震动的界定模型Ω;结合原地震动的PGV与长周期分量的90%的能量持时(t90%)区分近断层脉冲型长周期地震动;提出长周期地震动的两阶段界定方法。(2)长周期地震动输入1)长周期地震动的特性:以界定方法筛分的三类地震动为对象,基于SPRC、MATLAB软件对比了三类地震动的幅值、频谱、持时三要素特性以及能量特性;以累积穿零数和Hilbert谱瞬时频率变异系数对长周期地震动的非平稳特性进行了初步的探索,展现其中的差异。2)谱强度指标:以ETABS建立5个模型对比了超高层建筑结构考虑前三阶振型与考虑振型质量参与系数达90%的高阶振型时的基底剪力差异,以振型质量参与系数90%为控制参数,提出考虑高阶振型影响的谱强度指标S90,以Pearson相关系数R评价S90与结构响应指标的相关性,以IDA为基础的离散系数β评价S90的有效性。3)远场长周期地震动加速度验算反应谱:根据规范设计反应谱周期长度以及汶川地震记录反应谱与规范设计反应谱的对比结果分析,表明了规范设计反应谱在部分特殊场地上的超高层建筑结构设计中的不足;基于超高层结构地震响应与速度或位移的相关性更好的前提,以汶川远场长周期地震记录和Newmark等提出的三阶段反应谱拟合模型为基础,提出了先拟合远场长周期地震动速度反应谱,结合拟谱转换关系得到与规范接轨的加速度验算反应谱的拟合思路;同时,以遗传算法对拟合设计验算反应谱的模型参数进行标定和校验。(3)长周期地震动输入下结构响应特征地震动输入下超高层建筑结构的响应特征:以界定方法区分的三类地震动作为输入,采用PKPM设计不同抗震设防区域的5个不同周期的超高层结构模型,分别采用ETABS和PERFORM-3D进行弹性和弹塑性分析,系统的对比了不同地震动输入下超高层结构的响应特征。发现长周期地震动输入下的结构响应与常规地震动输入时的明显差异,并指出了远场长周期地震动在未来超高层建筑结构设计中不可忽略的重要地位。