为了建立适用于超大跨悬索桥抗震设计的长周期设计反应谱，从中国、日本和美国的强震数据库中收集了17 574条实测地震动记录，通过对收集的地震动进行校正、滤波和频谱特性分析，提出了界定常规地震动与长周期地震动的标准和方法，并以此方法筛选出了1 084条长周期地震动；采用一种“四段式”的标准化反应谱数学模型来拟合长周期地震动的平均谱，通过遗传算法对模型参数进行标定，建立了不同工程场地的长周期设计反应谱；以一主跨为2 300 m的超大跨悬索桥为依托工程，通过分析分别由安评反应谱和长周期设计反应谱引起的结构响应，来验证所提出的长周期设计反应谱的合理性。研究结果表明：加速度反应谱周期在0.02～10.00 s范围内的平均周期大于或等于1.5 s，和傅里叶谱的主频成分小于1 Hz可作为界定常规地震动和长周期地震动的两个重要标准；相对于规范反应谱，提出的长周期设计反应谱可以更全面地考虑长周期地震动的影响；E1地震作用下，长周期设计反应谱与安评反应谱引起的依托工程桥塔关键位置的地震响应差值比为1.4%～42.4%，E2地震作用下的该差值比为0.3%～19.3%，长周期设计反应谱作用下桥塔和加劲梁的地震响应均大于安评反应谱对应的响应；对于E2地震作用下关键承重构件需要保持弹性的超大跨悬索桥而言，提出的长周期设计反应谱可以合理地指导其抗震设计。