本文从损伤模型、地震易损性分析、振动台试验及抗倒塌设计等几个方面对高层钢结构在强震下的损伤演化规律及抗震性能进行研究,主要内容包括：(1)在分析现有双参数地震损伤模型的基础上,提出一种改进的双参数损伤模型,该模型适用于钢结构,考虑了结构地震反应大变形幅值对累积耗能的影响。对一个9层钢框架结构在双向及单向地震作用下进行损伤分析,得出结构薄弱层在不同强度地震下的损伤演化时程曲线以及对应的损伤状态,并对损伤模型的合理性进行了验证；(2)对一1：4缩尺的三层钢框架-剪力墙混合结构模型进行振动台试验研究,分析了钢框架结构在强震作用下的动力特性,动力响应及损伤演化规律。运用提出的损伤准则得出模型顶层钢柱在不同地震作用下的损伤时程曲线,结合IDA分析的结果以及三种地震波作用时钢柱柱顶侧移时程曲线的变化规律,对钢框架在强震作用下的失效破坏规律及倒塌破坏准则进行了研究；(3)将提出的损伤模型运用到结构地震易损性分析当中,以9层钢框架结构为例对其进行易损性分析,得出结构在给定地震强度下达到不同损伤状态的超越概率,通过建立的理论易损性曲线对结构的损伤状态及抗震性能进行评估；(4)针对9层钢框架结构在强震中的反应特征,对其薄弱层进行优化设计,对优化前后的结构进行地震易损性对比分析,并基于倒塌储备系数对优化前后结构强震下的抗倒塌性能进行分析,结果表明,与原结构相比,优化设计后结构在输入相同地震动强度下,其安全性及可靠性均有所提高。