随着我国经济建设的发展，经济实力的增强，我国不断建设大跨度桥梁、高耸建筑和大型水坝，这些建筑都属于较长周期的结构。虽然，部分建筑可以建设在烈度较低的区域，但是通过最近的几次特大地震可以看出，其不可避免将会受到长周期地震动的影响。本文通过研究Irikura考虑地震相似性关系基础上的经验格林函数方法(1983)、坛一男的引入Brune模型的谱修正的经验格林函数方法(1987)、罗奇峰和胡聿贤(1997)考虑应力降和标定因子的改进经验格林函数方法等一些均匀位错断层模型的改进经验格林函数方法的基础上，结合断层的非均匀位错凹凸体理论，提出在非均匀断层中引入应力降，进而改进经验格林函数方法，使其能够考虑断层的非均匀性。这使得本文提出的改进经验格林函数方法可以考虑断层非均匀位错对于近、远场地震动的影响。基于凹凸体理论的改进经验格林函数方法可以考虑断层的非均匀性，使断层模型符合实情况。 第一章，介绍长周期地震动研究的主要方法，这些方法主要有地震动长周期部分的经验统计方法、地震学中的震源模型方法、我国抗震设计规范谱中的长周期研究方法，系统的阐述这些方法对长周期地震动研究的贡献。 第二章，本章采用Somerville等(1999)提出的断层非均匀位错凹凸体理论，通过研究15次地震中断层凹凸体和非凹凸体的地震矩和面积等震源参数，建立断层、凹凸体和非凹凸体震源参数之间的关系。本文将断层上凹凸体假设为独立的子断层，通过对地震中凹凸体产生的地震矩和断层中所有凹凸体的面积Aa进行分析，经过回归和公式推导得到符合经验格林函数方法要求的凹凸体平均应力降。通过对地震断层上非凹凸体产生的地震矩和非凹凸体面积的统计分析表明，断层上非凹凸体应力降离散性较大。 第三章，在保证地震矩不变的基础上，考虑断层非均匀位错引起凹凸体和非凹凸体应力降的差别，根据均匀断层的经验格林函数方法，提出大震断层上凹凸体与非凹凸体的子事件确定方法，将断层上凹凸体与非凹凸体应力降分别引入小震的Fourier谱修正过程中，通过考虑非均匀位错断层上凹凸体和非凹凸体的分布位置和破裂过程，提出基于凹凸体模型的非均匀断层地震动经验格林函数的大震合成方法。 第四章，本文根据提出的基于凹凸体模型的经验格林函数方法进行程序设计。采用唐山地震反演资料，选用3个台站都记录到的一次唐山地震的余震(宁河地震，Ms=6.9)为经验格林函数，采用设计程序合成唐山地震主震(Ms=7.8)在这些台站的地震动时程，将合成结果与观测的地震记录及其反应谱进行对比。通过对结果的比较分析表明，该方法是可行且有效的． 第五章，依据单凹凸体断层模型，采用改进经验格林函数方法合成断层上凹凸体位置变化情况下，唐山主震远场的反应谱和地震时程，研究在走滑断层中凹凸体不同位置对地震动反应谱的影响。同时，为了跟进一步了解凹凸体特性对其地震动Fourier幅值谱的影响，本文采用Brune模型来研究凹凸体的应力降、面积变化对其远场地震动Fourier幅值谱的影响。 第六章，根据福冈(MW=6.6)地震的断层位错分布、破裂过程，传播路径的研究和记录，本文选取日本的玄海台站作为福冈地震(Mw=6.6)的研究台站，采用理论格林函数方法合成福冈地震(Mw=6.6)的地震动对程，将地震动的合成结果与观测记录进行比较，研究表明该合成方法中所采取的地震参数合理。对福冈地震(Mw=6.6)对上海市的影响进行研究，采用理论格林函数方法合成该场地基岩的地震动，合成的地震动结果基本符合上海地区该次地震的烈度情况。并以此次合成的地震动时程做为经验格林涵数，采用经验格林函数的方法预测未来福冈地区可能发生的八级(矩震级)地震对上海地区的影响，并将合成结果与理论格林函数方法预测的地震动对比研究。 第七章，回顾前面几章的工作，小结断层上凹凸体和非凹凸体的地震参数特征、基予凹凸体模型的改进经验格林函数方法和凹凸体的特性对长周期地震波谱的影响，提出了本文研究中仍需解决的问题和对来来有待深入的研究工作和期望。