作为地震动三要素之一的地震动频谱,对震害程度的影响极大。目前的地震预警系统还无法快速有效地产出地震动频谱信息,使得地震破坏程度的预测无法考虑地震动频谱特性。为此,本文基于日本KiK-Net数据库地表强震动记录,研究典型地震动频谱特性的影响因素,提出一种基于初至几秒P波的预警参数快速估算地震动周期参数的方法。主要研究内容如下:首先,本文根据地震预警的数据要求,从日本KiK-Net数据库选取大量高质强震记录,作为研究数据集;在对比了中、美、欧场地分类方法后,将日本KiK-Net数据库的664个台站按各国场地方法进行了分类,分类结果表明依据30m等效剪切波速Vs30进行分类最具普适性,本文研究以Vs30作为分类依据。随后,基于前述研究数据集和场地分类方法,定性分析了震级和场地条件对地震动频谱特性的影响,结果表明,震级越大,平均反应谱下降的越缓,场地条件总体上也符合场地越软,平均反应谱下降的越缓。这一结果明确了震级和场地条件对地震动频谱有显著的影响。接着,根据前述定性分析的结果,进一步定量分析了能够表征地震动频谱特性的4种典型周期参数(包括反应谱加权平均周期Tvag、傅氏幅值谱平均周期Tm、平滑化反应谱卓越周期To、反应谱卓越周期Tp)与震级、震中距的经验关系。结果表明:各种场地条件下,Tvag、Tm、To和Tp都会随震级、震中距的增大而增大;基岩场地、硬土场地、中硬土场地的Tvag与震级都具有较好的相关性;基岩场地、硬土场地、中硬土场地的Tvag、Tm、To、Tp与震中距都表现出弱相关性。这些结果证实了利用震级预测地震动周期参数的可行性。最后,根据前述震级预测地震动周期参数的可行性,以及初至P波预警参数预测震级的实际情况,建立初至P波预警参数直接预测地震动周期参数的方法。选取3种典型预警参数(包括最大卓越周期τpmax,平均卓越周期τc和位移幅值Pd)与前述4种典型地震动周期参数的经验公式,并进行对比分析。结果表明,基岩场地和硬土场地τpmax与Tavg和Tm具有最高的相关系数和最小的误差标准差,中硬土场地τpmax与Tavg具有最高的相关系数和最小的误差标准差。基于这些结果,确定了采用τpmax预测地震动周期参数的方法。本文基于初至3 s–6 s P波的τpmax建立了地震动周期参数的经验公式,可以弥补当前地震预警系统缺少地震动频谱信息的不足,改善震害预测的准确性。