巨型结构是一种新型的超高层建筑结构体系，是由巨型的构件组成的简单而巨型的桁架或框架等结构，作为高层建筑的主体结构，与其他结构构件组成的次结构共同工作的一种结构体系。针对巨型结构的一种特定形式—巨型钢框架，本文对其静力性能、动力特性、抗震和抗风性能等进行了较为系统、深入、全面的研究。 分析了巨型钢框架的静力性能，深入研究了结构在竖向荷载和水平荷载下传力机理、力学特性和变形特点。尤其针对侧向力作用，探讨了主、次框架间不同连接型式对抗侧性能的影响，并对主要设计参数发生改变后，结构受力性态的变化趋势做了深入研究。在参数分析的基础上，对巨型钢框架结构的构件截面尺寸进行了优化分析，以期在造价最低的目标函数下，得到最优的抗侧性能。 通过多种计算模式对巨型钢框架结构作了自振特性研究，分析了主、次框架构件截面变化以及巨型梁布置位置、个数等因素对结构整体刚度的影响。 用振型分解反应谱法研究了结构线性抗震性能，通过对各种设计参数的分析，深入研究了结构刚度、参与组合的振型数、地震激励的维数、模态合并方法等因素对抗震性能分析结果的影响。 利用时程分析方法研究结构在罕遇地震作用下的弹塑性抗震性能，为解决因结构节点、杆件数目庞大而带来的计算量巨大的问题，本文通过刚度等效连续化方法，得出巨型钢框架等效简化计算模型，在精度保证的基础上，运算速度大大加快。为更准确地揭示巨型钢框架的抗震性能，深入探讨了抗震设计方法，针对巨型钢框架的重要性，运用当前抗震学界较热门的DTS结构设计理念对其进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。 从结构风振的基本理论出发，通过对脉动风功率谱的分析，推导了结构风振响应（顺、横风向）的计算公式，研制并开发了相应的计算程序。对巨型钢框架抗风性能作了深入、全面研究，探讨了顺风向风速谱的选取、风速、参与计算的振型数、风与结构耦合作用是否考虑等因素对分析结果的影响，比较了规范风振系数的计算与随机算法结果的异同，并讨论了原因，得出一些重要结论。 提出了巨型钢框架风振效应的时域分析方法。针对结构时程分析中的风荷载时域化问题，以随机过程模拟技术中的线性滤波器法为理论基础，利用自回归模型（AR）模拟了作用于结构上的脉动风荷载时程记录，作为对结构进行时程分析的输入荷载，特别根据超高层结构的特点，在模拟中采用了随高度变化的脉动风速功率谱。 最后，对本文的研究工作进行了总结，给出研究中的一些结论，并指出进一步的研究中亟待解决的问题。