中国是世界上地震活动强烈和地震灾害严重的国家之一。统计表明,世界上约35%的7级以上大陆地震发生在我国;20世纪全球因地震死亡的120万人中,我国占59万。另外,我国有近1/3以上的国土位于Ⅶ度以上的高地震烈度区。1900到2007年间,我国大陆地区已经发生7.0至7.9级地震70次,8.0级及以上地震6次,这些地震造成的灾害涉及28个省份,死亡59万人,伤残76万人,受灾达数亿人次。2008年5月12日14时28分在中国四川省汶川映秀镇发生里氏8.0级特大地震,造成69,188人遇难,直接经济损失高达8451亿元人民币。因而,积极开展防震减灾,最大限度地减轻地震灾害应该是我国的基本国策之一。本文将工作重心放在调查地震作用内在机理——非线性土体反应效应、以及土-结构相互作用(Soil-Structure Interaction,简称SSI)问题,通过一系列室内动力循环单剪试验,室外剪切波速测试评估,与对湖南大学土木工程学院上下部实验室内一七层、1/4大比例钢框架模型进行一系列牵引与微动激励试验研究,并进行了振动台试验研究,以期通过一系列理论分析与试验研究对非线性土体反应和SSI问题有一个较为深入的认识,并运用这两者的自然属性到减轻地震作用对房屋结构的破坏上,从而一定程度保护地震中的人员财产生命安全。本文共分六章,每章的主要内容有:1.通过对大量相关文献的概括总结,评述了国内外开展SSI研究的现状与发展水平,对评估地震中考虑SSI反应的方法进行了归纳总结,分析了已有研究工作成果的研究意义以及可进一步开展工作的地方,并提出了一种基于SSI及非线性土体反应效应的分布式隔震系统,对其进行了文献综述,指出针对SSI系统及分布式隔震系统采用的理论和试验调查方法和基本研究框架。2.通过对湖南大学土木工程学院上下部实验室土槽内回填砂土进行动力单剪试验,取得了场地土及橡胶-土混合物的各类动力特性参数,并调查了不同饱和度对于土体循环剪切中动力参数的影响,取得了不同饱和度土样在不同固结压力下的最大剪切模量Gm ax,最大阻尼比Dm ax,动剪模量归一化曲线G /Gm ax?γ以及阻尼归一化曲线D /Dm ax?γ,并获得橡胶-土混合物的各项动力特性,为后续数值模拟计算打下基础;3.研究应变历史对土样剪切模量G与阻尼比D的影响,确定应变循环前固结时间、等幅应变循环加载时的应变幅度、循环剪切次数对于土样动剪切模量G以及阻尼比D的控制效应,并发现一个明显的应变历史门槛标志,可作为土体经受以往地震作用的一种符号,其中阻尼比D受其影响比动剪切模量G受其影响更为明显。进行室外下孔法剪切波速测试与室内循环单剪试验,比较由场地取得剪切波速换算的场地土各层最大动剪切模量Gm ax与各层土样通过室内动剪切试验所取得的最大动剪切模量Gm ax,对下面的理论分析提供了有力的数据支持;4.对湖南大学土木工程学院上下部实验室内一七层、1/4比例钢框架模型进行了一系列牵引释放激振与环境微动激励试验研究。分别在刚性地基和柔性地基上改变上部结构刚度与质量的17种工况下进行模型顶部牵引激振试验,在时域与频域内取得并分析了试验数据结果。同时进行了结构的微动激励测试调查结构在环境振动下的SSI效应影响程度,取得了一些实验数据;5.对前述钢框架模型牵引释放激振与微动激振试验数据结果进行了分析,研究了结构-土刚度比、结构-土质量比以及层间高度对于SSI效应的影响程度,并评估了在微动激励下模型结构在柔性地基,拟柔性地基以及刚性地基条件下的基本参数,取得了一些有益的结论;6.利用SAP2000有限元软件对地震作用下地基-上部钢框架结构进行了有限元数值模拟,地基土考虑传统固定基础结构以及不同配比的橡胶土隔震系统,模拟钢框架模型在El Centro波,Kobe波,Northridge波和汶川波等地震激励下的动力响应,数值模拟研究表明此种分布式隔震系统能有效减少上部结构对地震作用的加速度反应以及层间剪力。随后进行了分布式隔震系统振动台试验研究,调查此隔震系统在不同橡胶颗粒含量、不同垫层厚度以及不同上部结构配重参数变化条件下的隔震性能,试验结果表明此隔震措施在强震作用下能在一定程度上减小上部结构动力反应。最后对于此种隔震系统从理论到实际工程中可能出现的问题进行了相关讨论。此隔震系统作为现有成熟先进隔震措施的有益补充,适合于村镇广大地区的隔震减震。