本发明涉及多层框架结构抗震性能加载试验技术领域，具体是一种多层框架结构加载及其变形测量装置。包括混凝土反力墙、台座、水平加载单元、竖向加载单元、变形测量单元，水平加载单元包括MTS作动器、加载头、分配梁、柱头连接机构，竖向加载单元包括门架、纵向加载梁、滚动摩擦支座、千斤顶、柱靴、固定底座，变形测量单元包括水平位移测量机构、梁柱转角测量机构和剪切变形测量机构。本发明可以使试件的框架结构在水平方向发生自由移动和变形，装置同时满足低周期往复加载试验和拟动力加载试验的条件要求，试验数据测量准确，精度高，装置整体结构简单，易于安装。