地下结构主要的抗震计算理论有地震系数法、反应位移法、等代地震荷载法，波动解法等解析计算方法以及数值计算理论。

地震系数法假设结构物各个部分与地震动有相同的振动，结构物上只作用着结构质量所产生的惯性力，把惯性力视为静力作用与结构物进行抗震计算。但对于地下结构来说，由于受到周围地基的约束，地震时地下结构往往与周围地基一同变形，惯性力并不是影响地震反应的主要因素。

反应位移法认为地下结构在地震时的响应取决于周围地层的运动，地下结构产生动应力和动应变的原因，是因为在不同深度位置处的地层产生了不同的运动与位移，通过将地层的变形利用地基弹簧，静态作用于地下结构，从而计算出地下结构的变形及内力。

等代地震荷载法主要应用于地铁车站以及地铁区间隧道的地震响应计算，根据其等效原理的不同又可分为等代水平加速度法和等代惯性力法。等代水平地震加速度的基本原理为在结构与地基土体上施加一个水平向不变的加速度，代替地震时产生的可变加速度，并使两者的作用等效。等代惯性力法则是用作用于结构构件节点处或构件形心处的水平地震惯性力来等效横向水平地震作用。

波动法主要用于对圆形隧洞地震响应的研究，对无限域中的圆形隧洞入射波和波、半无限域中的圆形隧洞入射波等少数问题得到了解析解，对半无限域中的圆形隧洞入射波和波得到积分方程表示的离散解。

数值计算理论用于实体单元模拟土层、地下结构等，将场地、基础与结构各个部分看作一个整体计算，可考虑土体的非均质性和非线性等动力特性，可以考虑较多因素的共同作用，如各种不同的地震波作用、土体本构模型以及地质条件等情况，使分析结果更加接近实际情况。