由于震源模式、地震波传播方式、传播介质等因素的复杂性，致使地震动具有不可精确预测性和不可重复性，因此地震输入问题成为了结构抗震设计过程中最薄弱的环节。因此，用合理的模型及参数来表征真实的地震动特性，是并定量考察地震动输入对结构响应的影响的难点问题，是保证结构抗震安全的关键问题。

由于地震动频率非平稳特性的规律十分复杂，前人的模型通常参数较多且缺乏参数统计研究，难以在工程实践中应用。为了解决这一问题，本研究采用有统计参数的强度和频率变化曲线，构建了能够同时模拟目标地震动能量变化和频率变化的地震动时-频包线模型（如图1所示）；并基于新的时-频模型，建立了能够同时匹配多个目标的全非平稳人工地震动拟合方法（如图2所示）。

图1 地震动强度与频率非平稳特性的数值模型（a）加速度时程与强度包线;(b)小波幅值谱及主频率

图2 匹配多目标的全非平稳人工地震动拟合

本研究提出的地震动时-频包线模型及地震动，不仅模型参数简单，而且参数统计研究成熟，十分便于工程应用。本研究实现了对地震动特性的近似定量控制，目前已成功应用于福建漳州核电厂、田湾核电站等多个核电项目、近断层或跨断层结构和高层结构的地震动模拟中，取得较好的经济及社会效益，并具有广泛的应用前景。

研究成果发表于学术期刊Earthquake Engineering and Structural Dynamics、Earthquake and Structures等。研究受国家自然科学基金项目（51878627和51478440)共同资助。

【相关文献列表】

[1] Wang SQ, Yu RF, De Risi R, Li XJ. A new energy-compatible nonstationary stochastic ground-motion simulation method. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 2021, 50：1864–1883.

[2] Wang SQ, Yu RF, Li XJ, Lv HS. Simulation method of ground motion matching for multiple targets and effects of fitting parameter variation on the distribution of PGD. Earthquakes and Structures. 2019, 16（5）： 563-573.

[3] Yu RF, Yuan MQ, Yu YX. Developed empirical model for simulation of time-varying frequency in earthquake ground motion. Earthquake and Structures. 2015,8(6):1463-1480.

【作者简介】

俞瑞芳，研究员，博士生导师。主要从事结构抗震理论、地震动特性分析及模拟等方面的工作，系统建立了非比例阻尼线性系统的振型分解反应谱法。近年来专注于重要工程结构的地震动输入、地震动时间-空间耦合特性、地震动特性对结构响应影响、以及城市精细化地震危险性分析等方面的研究，研究成果发表论文50余篇，获得发明专利4项。承担和完成国家级及省部级科研项目20多项,重要工程项目40多项，先后获得北京市优秀博士学位论文奖、第六届李善邦优秀青年地震科技论文奖、全国优秀博士论文提名奖、第七届Elio Matacena青年优秀论文奖、恢先地震工程优秀学术论文奖、全国水工抗震防灾减灾优秀论文奖以及中国大坝工程学会科技进步奖。