竖向地震作用对地下结构地震破坏响应的影响至关重要。由于受使用的离心机振动台功能限制和现有模型箱的功能局限，直接模拟多向地震作用下的场地响应存在较大困难，因此基于已完成的采用结构顶部掺入一定比例钢砂来等效模拟竖向地震作用引起的竖向惯性力影响，并考虑水平-竖向地震作用的地下结构离心机振动台试验，建立土-结构动力相互作用的有限元模型，验证数值模型的正确性；同时，采用已验证的数值模型，进一步探究上覆钢砂模拟竖向地震动作用引起的竖向惯性力影响的等效试验方法的适用性。研究结果表明：竖向地震作用和结构上部掺入钢砂均对土-结构体系水平向地震响应的影响并不显著；与仅水平地震作用相比，水平-竖向地震作用增大了结构中柱、侧墙的总应变和轴力的峰值响应；与水平-竖向地震作用(竖向地震动与水平地震动同时达到加速度峰值)相比，在水平地震作用下，虽然结构上部掺入钢砂的等效试验方法增大了结构中柱及侧墙的轴力和总应变的初始值，但中柱、侧墙的总应变幅值、轴力、剪力、弯矩等内力水平与水平-竖向地震作用时基本接近，结构上部掺入钢砂的方法可以有效反映竖向承力构件在竖向地震动作用下的总应变和内力的峰值响应。与水平-竖向地震作用(竖向地震动先于水平地震动达到加速度峰值)相比，在水平地震作用下，结构顶部掺入钢砂的方式可能会高估结构构件的总应变峰值响应，但仍能反映结构竖向承力构件在竖向地震动峰值时刻的内力与总应变水平。