随着超高层建筑的迅猛发展，超高层结构已成为土木工程领域的研究热点。由于超高层结构体系复杂，体量庞大，与传统高层结构有较大不同，目前相应的设计方法和计算模型的研究都较为有限，尚不能适应工程应用的发展。本文以实际工程项目为背景，对某超高层巨型支撑框架-核心筒结构（结构高度约550m）的两个主要初步设计方案--全支撑方案和半支撑方案开展了研究，主要内容包括：（1）对超高层结构中巨型构件的数值计算模型进行了文献调研和初步研究。建议对该超高层结构，采用分层壳模型模拟组合剪力墙，纤维模型模拟巨型支撑，基于有限元软件二次开发子程序的纤维模型模拟巨型柱。并对方钢管混凝土柱轴压承载能力的尺寸效应开展了研究，通过试验数据与计算结果的比较，发现现有的设计计算公式存在着不同程度的随着构件尺寸增大而计算值偏大的趋势，提出了考虑尺寸效应的承载力修正建议。（2）对该超高层巨型结构开展了抗震弹塑性分析、地震倒塌模拟和地震倒塌易损性分析。抗震弹塑性分析结果表明该超高层巨型结构设计较强，具有较高的抗震能力，在8度设计大震下仍基本保持弹性；地震倒塌易损性分析结果表明该超高层巨型结构具有较高的抗地震倒塌安全储备；而地震倒塌模拟的结果表明，在极端罕遇地震下，该超高层巨型结构的倒塌模式为竖向倒塌，而不是水平倾覆倒塌。全支撑结构模型的抗震能力与半支撑结构模型相当，而混凝土用量有明显降低。（3）建立了该超高层巨型结构的弯曲-剪切模型和杆系简化模型。弯曲-剪切模型由弯曲梁和剪切梁组成，可以考虑结构弯曲变形和剪切变形的组合。通过合适的参数取值，弯曲-剪切模型可以准确把握结构的基本动力特性并极大节省计算工作量。杆系简化模型将三维模型简化为二维模型，可以准确计算结构的基本动力特性并预测结构的非线性地震响应。简化模型可为结构方案初步设计和方案比选提供参考。（4）采用该超高层巨型结构的杆系简化模型进行了结构耗能计算。通过计算结构在不同地震动强度下的耗能，可以定量评价结构各类构件的耗能贡献，明确各类构件的耗能主次关系，同时可以明确结构的区域耗能分布情况，从而为结构的性能化设计提供参考和依据。