我国是受地震灾害最严重的国家之一，并且我国的地震具有频率高、强度大、震源浅和分布广的特点，给国家带来了巨大的经济损失和人员伤亡。基于震害预测的现实需求，并随着GIS(Geographic Information System)技术的不断发展，国内外出现了很多基于GIS技术的震害预测系统，但受限于当时的技术条件，绝大多数震害预测系统的预测结果是以表格、饼图和直方图等二维方式表达，难以反映建筑物震害的实体特征。随着虚拟现实技术和可视化仿真技术的不断发展，以及这些技术在工程抗震领域的不断应用的技术积累，使利用计算机进行建筑物破坏情况的三维模拟成为可能，目前国内外在震害三维可视化研究方面做的工作不多。因此本文以框架结构作为研究对象，从震害特征入手，建立框架结构三维模型，探讨如何在GIS中实现框架结构震害的三维可视化，用来描述地震作用下框架结构的典型震害特征和宏观三维灾害场景。本文的主要研究内容如下：(1)在大量查阅和收集汶川地震、玉树地震和日本东京地震等地震的震害资料和图片的基础上，对框架结构的典型震害位置、震害特征进行了系统的归纳总结，分析了框架结构各主要构件在地震作用下发生破坏的原因，为框架结构三维建模提供理论基础。(2)利用ABAQUS有限元分析软件分别对无填充墙、带开窗填充墙和无底墙的框架结构进行了设防地震作用下的动力时程分析，重点探讨了框架填充墙对整个框架结构的影响；对带开窗填充墙进行7、8、9度地震下的弹塑性时程分析，得到了框架结构在罕遇地震下的受拉损伤情况，为建立框架结构三维破坏模型提供力学依据，指导建立三维破坏模型。通过框架柱不同配筋情况的对比，得出柱配筋情况对整个框架结构抗震性能的影响。(3)利用Photoshop软件在收集到的震害图片中提取震害信息并和建筑纹理图片进行合成，形成震害特征图片，建立了震害特征图片库，供震害模型制作时调用。在3ds Max中导入CAD图形，通过挤出、材质贴图、阵列和对齐等操作建立了框架结构三维完好模型。采用贴图法建立了框架结构基本完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏模型。通过Rayfire插件和Reactor模块建立了框架结构三维倒塌模型。(4)探讨了在ArcMap中实现GIS平面数据矢量化的方法。将框架结构分为一般框架结构和重点框架结构，利用ArcGIS软件中的ArcScence模块通过拉伸建立一般框架的三维模型，通过VBA(Visual Basic for Applications)+AO(ArcObjects)编制命令宏导入重点框架的三维模型，生成了三维灾前场景。根据框架结构破坏等级，生成了框架结构三维灾害场景。一般框架结构的破坏等级通过颜色来展示，重点框架结构利用VBA+AO编制命令宏导入三维破坏模型，实现了震害三维可视化。