实际地震灾害现场调查结果表明,地震灾害异常点或区往往是包括地形和覆盖土层条件等各种因素共同作用的结果。现今大型建筑都不可避免建在山区起伏地形上以及沉积环境复杂的岛礁上,研究局部场地条件的地震场地效应有助于更加合理地进行抗震设防。本文基于有限元数值模拟的方法对包含地形与覆盖土层共同影响的复杂场地地震反应特点和规律开展了研究。首先,对基于黏弹性边界的场地地震反应有限元数值模拟方法开展了相关研究,实现了在有限元软件ABAQUS中黏弹性边界自动施加和地震动的合理输入;然后,研究了由自重作用产生的初始地应力场在场地地震反应过程中的影响程度;最后,基于以上研究工作,开展了台地地形和上覆土层条件共同对场地强地震动特性影响的研究。主要研究成果如下:1、有限元数值模拟方法相关的主要研究成果（1）黏弹性边界在有限元软件ABAQUS中的应用研究。阐述和归纳了场地地震反应分析中,刚性地基和柔性地基两种不同假定,以及动力边界条件的处理。针对下卧柔性基岩条件下的场地地震反应分析模型,推导了结合自由场运动的等效节点力计算公式,同时根据波场分离理论推导了无需计算自由场的等效节点力计算公式。结合ABAQUS二次开发功能,编写了适用于均匀介质和成层介质的黏弹性边界自动施加和地震动输入程序VBEA、VBEA20,实现了黏弹性边界的合理设置和地震动正确输入,为后续场地地震反应分析提供了有力的工具。（2）基于黏弹性边界的合理地震动输入的研究。在上述基础上,选取垂直入射剪切波（SV）作用下的二维土体模型,对12种不同的边界条件与地震动输入方式的组合工况进行对比分析,基于地震波在不连续分界面上的透射和反射原理,揭示黏弹性边界条件下加速度输入和位移输入不合理的机制,为后续有限元模型的地震动正确输入方式提供了依据。（3）场地地震动力反应中静动力耦合作用的研究。介绍了静动力边界条件转化方法,提出了一种验证静动力耦合边界转化合理性和正确性的方法。基于ABAQUS和自编的黏弹性边界和等效节点力施加程序VBEA20,进行了多土层自由场静动力耦合模型和土-地下结构静动力耦合模型的地震反应分析,以场地峰值加速度和最大相对位移以及结构中柱的水平相对位移、结构重要位置最大主应力等为评价指标,研究了在弹性和非线性两种情况下,静动力耦合作用对成层场地地震反应和地下结构地震动力响应的影响。2、地形与上覆土层条件对场地地震动特性共同影响的主要研究成果结合实际山体地形资料,对三种不同高度台地地形、四种覆盖土层条件以及两种地震动输入组合,共计24种工况开展了有限元计算分析。首先从台地地震反应时程及其傅里叶谱比、谱差方面入手,分别研究了台地地形和上覆土层条件的地震动场地效应,然后着重分析了两者共同影响条件下场地强地震动响应的特点和规律。（1）共同作用影响特点各个影响因素（比如场地地形高度和覆盖土层等效剪切波速）对场地地震动特性的影响规律在共同作用时仍然适应;各个影响因素对不同地震动成分的影响程度可以叠加,即不同因素对同一频率的地震动幅值影响的叠加效应。地形和覆盖土层可以同时分别对不同地震动成分产生不同程度的影响,由于两者影响地震动频谱特性的因素和规律有差异,使得最终共同影响下场地地震动特性表现出复杂的特点和规律。（2）共同作用影响规律（1）峰值谱比对应的频率与峰值谱差对应的频率并非一定相同,当两者对应频率一致时,峰值谱差显著增大,同时该频率也与场地地震反应的卓越频率相对应,此时是该地震动输入条件下最为强烈场地地震反应,此条件最容易导致建筑结构破坏,形成地震灾害异常区。这是地震动输入与场地条件耦合效应最显著的情况。（2）地形条件和覆盖土层条件都会对场地自振频率产生影响,从而对场地地震反应中卓越频率个数（频带宽度）和幅值产生影响。当地形条件对应的自振频率与覆盖土层条件对应的自振频率相一致时,地形与上覆土层的场地共同作用效应体现为卓越频率段对应的地震动幅值的显著的放大作用,卓越频率个数（频带宽度）减少;当地形条件对应的自振频率与覆盖土层条件对应的自振频率不一致时,地形与上覆土层的场地共同作用效应体现为卓越频率个数（频带宽度）增加,卓越频率段对应的地震动幅值的放大作用相对不显著。随着地形条件对应的自振频率与覆盖土层条件对应的自振频率逐渐接近,卓越频率个数（频带宽度）逐渐减少,卓越频率段对应的地震动幅值的放大作用逐渐显著。（3）不同的地形条件和覆盖土层条件对场地地震动的影响程度也存在差异,当两者的影响程度相当时,场地的共同影响效应最为显著,当某种因素的影响程度较大时,场地的共同影响效应则主要表现为该影响因素对场地地震动产生的影响特点和规律。