地震发生后,对建筑物进行快速的状态评估可以为抗震救灾和人员安置提供科学依据。准确的地震荷载、精细的建筑模型、快速的计算方法是进行状态评估的重要前提。尽管地震荷载可以从地震台网获得,但由于传播过程中受到土层和岩石的影响,真实作用在建筑物上的荷载与地震台网获得的地震记录有较大差异。建立土体和建筑物相互作用的整体模型,可以最精确地模拟建筑的实际受力状态,但模型巨大,求解需要耗费大量时间,震后状态评估的时效性降低。随着结构健康监测系统的日益发展和普及,可以从监测系统中获得的结构动态响应来反演地震荷载输入,得到最真实的荷载。近几年兴起的有限质点法具有并行加速的优良特性,为解决大规模精细化计算提供了 一种新的思路,课题组基于有限质点法开发了 FPM计算平台,可以作为土-结构体系时程分析的有力工具。本文主要围绕地震荷载识别、土-结构体系地震响应分析和建筑震后状态评估三个方面展开。针对非减隔震结构,提出了基于模态空间内卡尔曼滤波算法的地震荷载识别方法,实现了利用若干阶模态信息和部分加速度响应信息的地震荷载识别。推导了绝对坐标下的结构运动方程,给出了地震荷载识别公式。采用剪切型结构算例和弯曲型结构算例表明了该方法的通用性。进行了模态参数敏感性分析和观测噪声敏感性分析,分析结果表明结构的频率信息对反演结果有较大影响,应提高频率的识别精度。观测噪声影响下的识别结果仍可用于中长周期结构的地震响应计算,层间位移误差可以保持在5%以内。通过一个五层框架的振动台试验验证了非减隔震结构地震荷载识别方法的有效性和准确性。针对减隔震结构,采用未知激励下的扩展卡尔曼滤波算法进行地震荷载识别。特别对于隔震结构,实现了隔震支座参数未知时的地震荷载识别。对Bouc-Wen隔震支座模型和Bilinear隔震支座模型分别进行了数值验证,利用部分加速度响应同时反演未知结构参数、非线性隔震力和地震荷载。采用位移、速度和应变响应分别融合加速度响应的方式,解决了在噪声作用下识别结果漂移的问题。对于多种传感器之间不同采样频率的数据融合问题,引入了多速率融合方法。通过一个设有隔震支座的框架结构振动台试验,验证了隔震支座参数未知时的地震荷载识别方法和数据融合技术的有效性和准确性。介绍了有限质点法的基本理论和基于有限质点法开发的计算平台FPM,对精细化分析中采用的纤维梁模型和材料本构模型进行了阐述。采用一维等效线性化场地反应分析方法将识别得到的土层表面地震荷载反演到土层基岩。对土-结构体系地震响应分析中的人工边界设置问题,进行了详细研究,结果表明侧移边界可以有效模拟地震波在土体半无限空间内的传播规律,土体计算范围到建筑群的距离取1倍的土层厚度即可满足计算精度的要求。通过一个100幢建筑群的地震响应分析,验证了 FPM平台的有效性。对比了土-结构体系地震响应与单个框架地震响应的差异,表明了考虑土-结构相互作用的必要性。提出三层次五状态等级的结构震后状态评估体系。基于精细化的有限质点法模型震后响应分析,给出构件、楼层和整体结构的状态评估结果。构件评估基于混凝土和钢筋的应变指标;框架结构楼层评估采用基于力和基于位移限值的评估方法,框架剪力墙结构评估根据抗侧移构件的损伤数目进行判定;整体结构状态评估取各个楼层的最不利状态。最后给出了 100幢建筑群的评估结果和基于FPM平台的评估渲染图。开发了地震响应监测与显示程序。通过实时读取监测系统测得的结构动态响应,显示楼层最大加速度分布、最大层间位移角分布和最大仪器烈度分布。采用多通道联合触发方式自动判定地震发生时刻,震后给出观测结构的初步评估结果。通过两幢框架的振动台试验,检验了地震响应监测与显示程序的实用性。本文在进行地震荷载识别和土-结构体系地震响应分析上做了很多简化和假定,有很多细节需要完善和改进,在文末一一做了说明。