中文摘要：

在重大工程抗震设计的时程分析工作中，设计地震动时程作为结构动力分析的输入，应尽可能全面地反映实际地震动的工程特性。针对这一问题，本项目拟提出一种同时模拟多种工程特性的设计地震动合成方法，该方法能够合成同时拟合多阻尼目标反应谱、目标峰值速度和峰值位移、包络目标功率谱并且模拟目标非平稳特性的设计地震动时程。同时，为了使得该方法更为完备且便于工程应用，本项目拟利用美国西部强震观测资料和宽频带数字地震观测资料，回归出该方法所需的上述多目标地震动参数与地震震级和距离（震中距或震源距）之间的统计关系，从而在给定震级和距离的条件下，实现同时拟合多种工程参数的非平稳设计地震动的合成。本项目的工作不仅对于深入认识地震动的工程特性具有理论意义，而且对于结构抗震设计工作更加全面地考虑地震动的工程特性具有工程意义，其研究成果在重大工程的抗震设计工作中具有应用前景。

结论摘要：

重大工程的抗震设计与地震风险评估工作均需要满足一定条件的地震动时程作为结构地震反应分析的输入。现有强震观测数据很难满足地震工程理论研究工作与实际工程中方方面面的需求。因此，基于随机过程理论，按照一定数值方法合成满足工程需求的地震动时程，是地震工程领域的重要研究课题。为了确保结构地震反应时程分析结果的合理性，地震动合成工作应尽可能全面地模拟天然地震动的工程特性；此外，实际工程中应尽可能全面地考虑地震动对结构的影响效应并合理地估计相应的地震动参数。基于此，本项目具体开展了如下研究工作。（1）提出了一种新的基于Hilbert变换的非平稳地震动模拟方法。该方法利用Hilbert变换，建立了天然地震动记录瞬时相位的随机过程模型，进而建立地震动的随机过程模型。该模型能够生成一系列非平稳人工地震动样本，这些样本不仅能够很好模拟天然地震动的非平稳特性，而且能够较好地模拟天然地震动对结构弹塑性地震反应的影响效应。（2）构造了一种小波函数，以此为基础，提出了一种新的基于小波函数的地震动反应谱拟合方法。该方法合成的地震动时程不仅能够以较高的精度拟合目标谱，而且能够最大限度地保留初始天然地震动的基本特征。此外，该方法在拟合精度、算法的收敛速度以及对初始地震动非平稳特性的保留程度方面均优于目前国际上通用的拟合方法。（3）结合上述两方面的研究成果，提出了一种集成的地震动合成方法。给定多阻尼目标反应谱和天然地震动，该方法能够合成一系列地震动样本，它们不仅能够以较高的精度拟合目标谱，而且具有给定天然地震动的基本非平稳特征。在项目开展期间，该方法已在我国新一代核电技术自主研发过程中，在核岛结构与重要核电设备的抗震分析工作中得到了应用。（4）利用上述方法合成的地震动时程，研究了在反应谱一致的条件下，输入地震动的非平稳特性对结构弹塑性地震反应的影响。其结果表明，随着结构非线性力学行为的深入发展，地震动的非平稳特性对结构的地震反应具有显著影响，其中，近断层速度脉冲会显著加大结构的弹塑性地震反应。（5）基于美国NGA数据库，得到了基岩场地水平向和竖直向长周期反应谱、地震动峰值速度和峰值位移的预测方程，并研究了场地划分标准对地震动预测方程的影响。该项成果已在我国一些重大工程的场地地震安全性评价工作中得到了应用。