地震作用下,建筑物的破坏、倒塌以及大量人员伤亡和巨额财产损失往往是由于相邻结构发生碰撞反应造成,对相邻结构的碰撞反应进行深入的研究具有重大的意义和价值。有研究表明相邻结构在地震激励下的碰撞反应是一个高度非线性问题,除了与输入地震动的参数有关,还与发生碰撞的相邻结构自身的特性密切相关。在研究过程中,往往会涉及大量的影响参数,过多的参数首先加大了研究的难度,其次影响参数太多会导致研究结果太过片面不具有普遍性。而量纲分析方法将影响碰撞反应的有量纲参数化简为数量较少的无量纲参数,能够有效减少相关参数,较清晰的反应相邻结构碰撞的规律。除此之外,由于常用的碰撞模型往往存在局限性,采用合适的碰撞模型模拟碰撞过程也对地震作用下相邻结构间的碰撞研究极其重要。因此本文采用量纲分析方法,以改进的Kelvin碰撞模型模拟相邻结构的接触碰撞过程中力和变形,综合运用理论分析、数值模拟和模型实验等方法,对弹性单自由度结构与刚体,两个非弹性单自由度结构以及两个非弹性多自由度结构在简化地震激励下的碰撞反应展开深入研究,分析不同参数的取值对每种模型的影响并得到以下研究结论:(1)基于量纲分析方法和改进的Kelvin碰撞模型,研究了弹性单自由度结构与刚体的在简化地震激励下的碰撞反应,推导了碰撞过程中无量纲运动方程和无量纲碰撞力的表达式,并运用数值分析方法将改进Kelvin模型和Kelvin模型得到的碰撞反应进行比较,验证了改进Kelvin模型的优越性;采用谱的形式将碰撞对单自由度摆反应的影响进行了分区(放大区、抑制区以及无影响区)分析,阐述了单自由度结构与刚体碰撞的自相似性;研究了接触刚度、结构初始间距以及恢复系数对碰撞反应的影响,发现碰撞反应受接触刚度和初始间距的影响较小,而受恢复系数的影响较大。(2)选用量纲分析方法和改进的Kelvin碰撞模型,研究两个非弹性单自由度结构在简化地震激励下的碰撞反应,推导了碰撞过程中产生的无量纲碰撞力表达式以及整个运动过程的无量纲运动方程。采用谱的形式研究碰撞对质量刚度较小的左侧结构反应的影响,并将其划分了三个谱区(放大区、抑制区以及无明显影响区),发现自相似性对两个非弹性单自由度结构也同样适用;研究了结构参数对碰撞反应的影响,发现对于左侧结构(质量刚度较小),结构参数对碰撞作用的影响与划分的3个谱区有关;而右侧结构(质量刚度较大),碰撞作用对结构反应放大作用随质量比的增大逐渐增大,随频率比和间距的增大逐渐减小。(3)采用量纲分析方法和改进的Kelvin碰撞模型,研究简化地震激励下两个非弹性多自由度结构的碰撞反应,推导了碰撞过程中的无量纲碰撞力表达式和整个过程的无量纲运动方程;采用谱的形式对比有量纲情况和无量纲情况下两相邻非弹性多自由度结构的碰撞反应,表明两个非弹性多自由度结构碰撞也有自相似性;同时对相邻四层和三层钢框架结构进行振动台试验,并将所得到的试验结果和采用MATLAB编程得到的数值结果进行对比,证明了采用数值模拟方法和结果的合理性和有效性。采用谱的形式将碰撞作用对左侧结构反应的影响进行分区,并分析了楼层质量比,屈服后刚度比,屈服位移以及结构间距对碰撞反应的影响,发现左侧结构的峰值位移反应随楼层质量比的增大而增大,随屈服位移和屈服后刚度比的增大而减小;在第一谱区其峰值位移随结构间距的增大而减小,在第二谱区中则随结构间距的增大而逐渐增大。