目前全球进入地震多发期,基于活动断层对未来地震进行地震动预测的研究得到蓬勃发展。日本阪神地震后,地震学者对地下结构地震反应分析方法和理论进行了广泛研究。如何将地震学的研究成果用于工程结构抗震研究是需要解决的一个问题。本文旨在将基于活动断层的地震动场模拟与地下结构的地震反应分析作为一个完整的系统开展研究,建立一个考虑震源(活动断层)-地下结构的全过程地震反应分析方法,为地下结构地震反应分析提供一种新的思路。主要研究成果如下：(1)依据汶川地震余震记录,运用经验格林函数法,对汶川地震主震断层模型进行了反演分析,得到最优震源模型及模型参数。最优震源模型包含三个凹凸体(asperity),凹凸体的总面积与整个破裂区域的面积之比接近Irikura和Miyake提出的经验值。(2)考虑大小地震拐角频率的差异,假设主断层上每个子源的拐角频率与累计滑动的子源个数平方根成反比,基于ω-2震源谱模型,通过推导构建了一个新的函数,将动力学拐角频率引入传统经验格林函数法中,有效得改进了低频部分的合成结果。(3)基于反演的汶川地震主震震源模型,运用改进的经验格林函数法,合成了汶川地震震源断层的近场强地震动场。对断层不同方位的阵列观测点地震动峰值变化规律进行了对比和总结。(4)针对地震动多面输入,基于二维弹性波动方程,推导了两个波源时二维粘弹性人工边界的法向和切向边界方程以及该人工边界的数值模拟方法。通过数值算例,验证了该人工边界在多波源作用时的有效性。将多源输入条件下的二维粘弹性人工边界推广至三维条件。建立三维介质模型,运用等效荷载的方式对模型人工边界面实现波动荷载的输入。将观测点位移时程的数值分析结果与相应解析解进行对比,验证了波动输入的有效性。(5)运用汶川地震地震场,选取某地铁车站结构,采用不同的地震输入方式进行地震反应分析。结果表明,根据实际计算各个侧面的不同地震波作为输入荷载,其计算结果与不考虑各个边界面荷载差异的结果亦有变化。而这种差异会引起车站结构最大层间位移角出现的部位以及最大层间位移角幅值的变化。将车站置于汶川地震主震断层的不同方位,分析了车站结构不同部位的最大层间位移角γmax与地震动峰值位移Dmax的相关性。分析结果显示,在对数坐标系中,1gγmax∝1gDmax。(6)针对影响地下结构地震动响应的主要因素,综合分析了各种因素对地铁车站横截面地震动变形的影响,并提出了改善地铁车站横截面变形的建议。结果表明,增大横截面的相对刚度可以有效减小横截面的最大层间位移变形值。地震动加速度幅值不直接影响横截面层间位移最大值,而地震动的最大位移值直接控制结构的最大层间位移变形。