准确预测结构物地震响应和正确评估其抗震性能是减少地震灾害伤亡的关键。动力时程分析方法和静力弹塑性分析方法是目前最常用的结构非线性地震响应分析方法。动力时程分析方法是最精确的地震响应分析方法,但是由于地震的随机性和结构性能的复杂性,此法涉及的一些关键技术(如输入地震动及构件恢复力模型的不确定性等)尚未得到很好解决,需要对其进行进一步的研究和改进。静力弹塑性分析方法是为了满足工程实用需求而提出的一种简化非线性地震反应分析方法。但正是由于其是一种简化计算方法,所以在单自由度体系的等效以及pushover曲线的简化等方面对某些结构可能会带来较大的误差,需要对其进行进一步的研究和改进。针对动力时程分析方法地震动选择所存在的问题,本文首先对周期所对应的谱值与结构的非线性地震响应之间的相关性进行研究,证明了目前常用的“双频段”地震动选取方法并不适用于结构在罕遇地震作用下的动力时程分析,提出将屈服周期作为选波指标的“三频段”地震动选取方法。以结构底部剪力、顶点位移和最大层间位移为地震响应统计量,对比采用两种地震动选取方法结构地震响应统计量的离散性。通过算例证明,本文所提出的“三频段”地震动选取方法大幅度减小了地震响应的离散性,改善了采用原选波方法对结构进行罕遇地震分析时,导致地震响应偏小的缺点,使动力时程分析结果能更加有效的指导抗震设计及评估。由于结构在塑性状态下刚度退化,模态参数发生改变,本文第三章对模态推覆分析方法(MPA)单自由度体系等效方法进行了改进,提出了MPA的“两阶段”等效方法,并对改进后的MPA方法步骤重新进行了整理。最后采用动力时程分析方法,以三个钢筋混凝土平面框架为例,验证了该方法的精确性。对于推覆曲线带有下降段的结构(通常存在于建造年代久远的建筑中),目前的双线性简化方法在近似推覆曲线时存在较大误差。本文提出采用三线性分段等能量近似方法来拟合软化结构的推覆曲线。研究表明对于推覆分析中出现软化现象的结构,三线性简化折线更接近于结构实际推覆曲线,并且能够更好的预测结构能力曲线的屈服点和最大值点,因此其地震位移需求结果精度更高。