区域与城市地震研究对于城市防震减灾和灾后震损评估具有重要意义。目前监测结构地震响应的有效方法是使用加速度传感器对测点的地震响应进行直接测量。然而,对于影响范围大、涉及建筑物多的区域地震与城市地震,使用强震仪直接测量每栋建筑的方法成本大且效率低。本文针对这一问题,提出了使用机器学习算法处理地震观测台网数据,进而实现对目标结构的地震响应进行插值计算的方法。本文的主要研究内容包括:（1）根据不同应用场景对地震时程数据的要求,设计了两种地震动时程数据的获取途径:1)对地震动数据库的时程数据进行批量下载和批量解析处理、2)使用有限元分析软件对土体-结构体系模型进行数值计算。针对第一种途径,本文开发了一款浏览器插件对地震数据进行批量下载和批量解析;针对第二种途径,本文建立了考虑土体-结构相互作用、地应力平衡和粘弹性人工边界的有限元模型,对地面地震响应和结构地震响应进行直接计算。（2）采用长短期记忆网络挖掘地震观测台站处地震响应和目标结构处地震响应之间的关系,使用台站观测记录对目标结构的响应进行直接计算。考虑到台站和目标结构在空间上的离散分布,导致各测点的时程记录在时间域内存在相位差。使用基于时间模式注意力机制的长短期记忆网络建立了台站记录和目标结构响应在时间域内的相关性,从时间域和空间域两方面提高计算精度和效率。（3）将地震波的传递路径切分为在土体内传播和在结构内传播两部分,分别使用高斯过程回归和解卷积地震波干涉法对两个步骤进行求解。为探究原始数据集、时频变换方法及高斯过程回归的输入值维度对计算效果的影响,分别使用离散傅里叶系数、离散小波系数,采用二维、三维高斯过程回归对目标结构附近的地面地震响应进行计算,并对不同维度的高斯过程回归模型的计算效果进行了分析。对于地震波在结构内传播的过程,本文使用三维解卷积地震波干涉法,充分考虑正交方向地震波在传播中的相互作用。（4）使用有限元模型建立土体-钢框架结构体系,考虑土体地应力平衡和粘弹性人工边界,向有限元模型中输入既定的地震动对整个体系进行激励,模拟整个体系在地震作用下的响应。根据不同插值计算方法的使用条件,从有限元模型中读取特定点位的加速度时程作为数据集,分别使用基于长短期记忆网络和基于高斯过程回归-地震干涉法的计算方法对目标结构的地震响应进行计算。根据计算结果对两种方法的效率和精度进行对比,并分析不同应用场景下两种方法的适用性。