近年来，国内高层建筑抗震界组织的历次长周期结构研讨会中都讨论了有关长周期结构的抗震设计方法和地震反应预测方法的问题。加之，根据本团队参与指导高层、超高层建筑结构抗震设计工作中的累积，认识到关于我国当前预测结构地震反应的方法存在以下三个尤为值得关注的问题：1)当前我国规范设计反应谱中长周期段考虑到多方面因素而经过了人为调整[5]，不能代表该地区某个具有明确统计意义的地面运动强度，因此用拟合该段反应谱的方式选择出的地面运动记录不能代表具有明确统计意义的地面运动强度；2)通常一次地震发生，即使震级、距离和场地条件等参数相同，因地震波传播途径的多样性以及传播途径内地质构造的复杂性，所记录到的地面运动的频谱特性仍存在很大的离散性。而所输入地面运动的离散性必然会导致最终预测出的结构地震反应的离散性。然而，目前国内对于长周期结构性能的考察中都没有较为系统地考虑由地面运动的离散性而导致的结构反应的离散性。为得到真实可信的离散性规律，用来研究地震动离散性的地面运动记录必须在中长周期有足够的可信度；3)因结构所在场地周围地震环境的不同，加之每个结构的动力特征的不同，具体场地上的具体结构可能遭受的某个水准下的地震动类型也是不同的。要合理预测结构地震反应，应该体现该结构周围地震环境的影响。而依据我国结构设计规范选择的地面运动通常不能体现结构周围地震环境的影响。显然，这样预测出来的结构地震反应是不够准确和不够合理的。基于上述问题，本论文主要完成了以下工作：①对地面运动长周期段进行了再考证，从地震动的量测仪器、地震动记录误差分析、地震动记录数据处理方法等方面讨论了地面运动长周期段的可信周期。②从美国太平洋地震研究中心（PEER）和新西兰FTP强地面运动数据库中收集了261组可信周期足够长、相当于中国抗震规范Ⅱ类场地条件的地面运动记录，并按震级、距离等参数分档，对各档地面运动记录加速度反应谱的长周期特性进行了研究，统计了地面运动的离散性分布规律。③主要针对现行地面运动记录选择方法中的不足之处，提出了能够体现结构周围地震环境影响及基于地面运动离散性、具有明确统计意义的拟合反应谱为目标谱的地面运动记录选择方法。④根据本论文提出的地面运动记录选择方法，选取了三个统计水准共计21组（每个统计水准各选择7组）地面运动记录，采用三维空间非线性分析程序PERFORM-3D对某个已完成设计及超限审查的212.3m超高层建筑结构算例进行罕遇地震下的非线性动力时程反应分析，对比不同水准统计意义的地面运动记录输入下的结构反应，考察由于地面运功的离散性而导致的结构反应的离散性，以达到合理预测长周期结构响应的目标。完成以上工作，得到的主要结论有：①相比于早期使用的模拟式强震仪记录，基于新一代数字式强震仪记录到的地面运动记录可以提供更为准确的长周期分量，经过数据校正处理后的数字强震仪记录能够提供可靠的长周期信息，可以用来研究地震动的长周期特性。②震级大小是影响地面运动长周期分量大小的决定性因素，随着地震震级增大，当到发震断裂的距离不大时，所得的加速度反应谱的峰值段有周期范围加大的趋势，或形成第二个次高峰区。震级越大，近场地震动的动力放大系数β曲线在长周期区段的谱值也越大。特别是在M7.0以上的大地震时，近场与远场地震动的动力放大系数β曲线在长周期区段的谱值都较大。同一震级档的地面运动记录，随着距离的增大，其动力放大系数β曲线在长周期区段的谱值相差不太大，其衰减速率也相差不大，即“距离”对地面运动记录反应谱长周期段的影响不太明显。不论记录台站离发震断裂的距离大小，也不论地面运动记录对应的地震的震级大小，动力放大系数β的峰值多集中在2.5附近，变动范围为2.3~3.15。③建议的地面运动记录选择方法为：采用本论文得出的具有明确统计意义的拟合反应谱（统计平均反应谱、平均值+1倍标准差反应谱和平均值+2倍标准差反应谱）作为目标谱，并对地震危险性概率分析结果进行解聚处理，识别出对所考察结构地面运动危险性起控制作用的地震动类型，再选取震级和场点到震源之间的距离与解聚处理得出的地震动类型相协调的地面运动记录。然后求出选取的地面运动记录中的两个水平向分量各自的加速度反应谱及两个反应谱的几何平均谱，控制标定后的几何平均谱在0.2T1~1.5T1周期范围内的平均值不小于目标谱。④得到长周期结构在不同水准统计意义的地面运动记录输入下的结构反应离散性分布状态，建议对于重要性一般的结构，依照传统设计控制水准，用本论文中具有明确统计意义且经过拟合的平均反应谱为目标谱选取的地面运动作为输入，并以此来考察结构的抗震性能是合适的；但是对于特别重要的结构，可能还需要考虑该结构在高于统计平均值某一特定水平，如平均值+σ或者平均值+2σ的地面运动强度下的反应状态，即采用本论文的平均值+σ拟合反应谱或者平均值+2σ拟合反应谱为目标谱来选取地面运动记录作为输入，考察结构的地震反应状态。如果此状态下不满足结构的性能目标，则可以考虑对结构设计方案进行调整，再重复以上步骤，直到满足结构的性能目标。