大尺度复杂工程场地地表地震动的合理预测是确定地表地震动放大的关键环节,对工程抗震设计具有重要意义。以往受到计算技术及计算手段的限制,工程中通常只能建立一维、二维简化的数值模型预测复杂工程场地地表地震动的放大效应,因此预测结果还不足以完全体现复杂场地对地表地震反应的影响。实现对三维大尺度复杂场地地表地震动特征的合理预测一直是提高抗震设防及抗震设计水平的关键问题之一。本文借助“天河二号”超级计算机,利用Open MP并行计算技术将单机版自主开发的三维场地地震反应程序成功移植至该超级计算机,成功实现了一个节点上全部24个处理器核的并行计算功能,大幅度提高了原有程序的计算效率和计算规模,使其可适用于大尺度三维复杂场地地震反应分析。本文选取地震灾害较为频繁且具有丰富台站观测地震记录的新西兰下哈特盆地作为研究对象,基于新西兰地质与核科学研究所(GNS)提供的地质勘探资料,建立了该盆地的三维有限元模型,成功实现了对该盆地各类地震反应的预测,依据计算结果讨论了该盆地的盆地效应、地震反应特征及地表放大特征等。论文主要工作如下:1、对现有并行计算在复杂工程场地的应用进行总结,对各类盆地面波效应、聚焦效应以及边缘效应等相关研究成果进行了总结。2、利用Open MP并行计算技术,对现有基于三维时域显式算法及透射人工边界的串行程序进行改写,使之成功在“天河二号”超级计算机上运行。对改写后的程序进行了并行效率及合理性测试。3、建立了新西兰下哈特盆地三维有限元模型,对下哈特盆地基本特征进行研究,主要研究了三维场地模型下盆地的频散特征,盆地的面波效应、聚焦效应和边缘效应等。4、基于新西兰地质灾害信息网选取小、中、大三次实际地震记录信息,确定地震输入,对观测台站位置地表地震反应进行预测,预测结果与实际观测记录进行对比,研究本文所建立模型的预测能力。5、选取地表反应有代表性的输出点,建立相对应的一维模型预测地表反应,对比分析本文三维模型及传统一维模型反应结果的传递函数和加速度反应谱的差异,为工程结构抗震设防提供一些建议和参考。6、总结本文的主要研究内容和结论,并提出本文的不足和对未来研究的展望。