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合理的地震动输入是结构抗震分析与设计的基础,地震动输入问题长期以来是地震工程学科的研究热点和难点。震害现象以及研究分析均表明,地震动的空间变化特性,对于空间扩展的工程结构如埋设管道和筑堤或多点支撑结构等往往具有显著性的影响,这种空间变化效应在某些情况下对结构的影响等同,甚至要超过地震动随时间的变化。空间地震动变化特性的研究不仅对于重大工程抗震分析和设计,而且对地震工程基础领域研究水平的提高具有较强的意义。 本文着重从地震动空间特性分析及其参数化实现两方面内容展开研究。 基于Smart-1台阵记录进行了特性分析,研究了地震动随频率、距离、方向等因素变化规律,同时针对传统特性分析方法的不足,提出了一种非参数特性分析和预测方法。该方法采用一种新的地震动相似度度量标准,并且通过多维标度技术,空间插值理论,以及网格生成技术,将空间相关结构以一种非参数的形式可视化,可以作为地震动工程特性的定性描述的工具,并为地震动模型化研究提供一种参考和依据。 在分析地震动空间相关特性随频率、传播路径、距离等因素变化特性的基础上,提出一种基于随机场理论的相干函数模型,该参数模型是基于Harichandran-Vanmarcke模型的改进,在原有模型上考虑了方向因素的影响,给出的二维模型,解决了原模型中采用的一维相干函数模型难以准确描述各支点激励的相关性的问题,文中给出了参数的建议取值,以及考虑局部场地效应的模型修正。 给出了一种多点地震动仿真技术,该方法采用AR模型计算分段时程的谱函数,并对每段时程采用MLP法反演时程,之后采用加窗叠加的方式生成最终的人工波。同时,探索性地将MDS法和动态弯曲时间距离相结合用于多点地震动合成效果的检验。 总的来说,本文基于已知台阵记录,从地震动空间特性分析入手,确定地震动控制特性的合理性成分,提出了与表征地震动特性物理量及其定性估计方法,并且给出相关性与分析因素物理因素之间的参数化模型,实现了从统计分析到理论预测的跨越。为空间地震动输入模型化研究以及相干特性分析开辟了一种可行的途径。 最后,分析了目前研究的不足,以及需要改进的方向,可以为后续的研究提供参考。