2008年汶川地震和2011年东日本大地震造成了极其严重的人员伤亡、财产损失和自然环境破坏。这两次地震中均获得了大量有价值的强震动记录,对其初步分析后发现,两次地震的强震动记录中均包含相当数量的具有双平稳段的记录,这一现象在之前历次地震的强震动记录中从未如此清晰地显现,其与这两次巨大地震共同具有的能量释放巨大、多断层破裂、断层长度大、破裂持续时间长等特点有关。正因如此,与常见的具有单平稳段的地震动相比,此类地震动的工程特性和对结构的影响有何差异成为人们关注的问题。鉴于2011年东日本大地震的强震动记录数量较多、记录台站信息完备,本文选取此次地震的强震动记录展开研究;考查了双平稳段地震动的空间分布规律,对比分析了两类地震动的三要素参数、强度包线模型参数和瞬时频率模型参数的衰减规律及其差异,以一个框架结构为例考查了两类地震动对结构反应的不同影响。本文的主要研究成果可归纳为以下几个方面:1)双平稳段地震动的空间分布特征。双平稳段地震动主要由多断层破裂引起,空间分布具有明显的方向性,主要分布在主破裂反方向的一定区域内。2)两类地震动三要素参数的差异。双平稳段地震动的峰值地面加速度PGA(peak ground acceleration)比单平稳段地震动的PGA大,随断层距增大,两者比值逐渐由2减小到1左右;对于双平稳段地震动,前、后峰对应的PGA的比值随断层距增大由0.8逐渐增大到1.2左右。相应地,两类地震动Arias强度的比值随断层距增大,从3.5逐渐减小到1.5左右;双平稳段地震动前、后峰对应的Arias强度的比值随断层距增大,逐渐由0.5增大至0.8左右;即双平稳段地震动蕴含的能量明显大于单平稳段地震动。单平稳段地震动反应谱的平台较长、反应谱特征周期较大,双平稳段地震动反应谱的平台较高、反应谱特征周期较小;由于多普勒效应,双平稳段地震动前、后峰的频谱成分明显不同,前峰高频成分突出,后峰低频成分丰富。3)强度和频率非平稳特性。关于强度包线,双平稳段地震动的两个平稳段的高度均明显大于相应单平稳段地震动的平稳段高度;随断层距的增加,双平稳段地震动两个平稳段之间的时间间隔逐渐减小,强度包线的形状由高瘦向低矮转变,并且逐渐向单平稳段过渡。关于瞬时频率,双平稳段地震动的初始频率较大,初始频率随时间的衰减较慢,单平稳段地震动的初始频率较小,随时间的衰减较快。4)对结构地震反应的影响。相同条件下,双平稳段地震动输入下多层框架地震反应比单平稳段地震动输入下大10~30%左右,且对结构弹性反应的影响大于弹塑性反应。双平稳段地震动是伴随断层长度大、多断层破裂的巨大地震产生的一类特有的地震动,其工程特性与常见的单平稳段地震动明显不同,一般情况下对多层结构影响比较显著。高烈度区的多层房屋设计时,应考虑此类地震动的影响。最后,论文分析了目前研究的不足,并对以后研究方向进行了展望。