地震时地面运动是一个复杂的时间-空间变化过程,在时域和频域中都表现出明显的非平稳特性。工程实践表明,地震动频率变化对结构响应将产生不可忽视的影响,仅考虑地震动强度非平稳特性不能合理地估计结构的响应结果。因此,在描述地震动空间变化的同时,考虑其频率非平稳特性,发展相应的地震动拟合方法,对保证大跨度空间结构安全有着极为重要的作用。论文通过引入具有统计参数的时-频包线函数,近似模拟地震动频率非平稳特性,建立了符合多目标的单点非平稳地震动拟合方法。在此基础上,引入相干函数,建立了能够考虑地震动频率非平稳特性的空间相关多点地震动合成方法。本文基于建立的地震动拟合方法,设计了具有不同频谱特性的地震输入方案,通过对规则的钢筋混凝土框架结构及大跨桥梁结构进行地震响应分析,得到了一些结论,这将为实际工程应用提供有益的理论依据。本文的研究成果主要如下:1.引入具有统计参数的时-频包线函数,本文建立了符合多目标(反应谱、主频率时变曲线、加速度峰值)的地震动拟合方法,该方法对目标参数拟合精度较高,能够近似模拟地震动频率非平稳特性,与真实地震动频率随时间的变化规律符合较好;2.地震动频率非平稳特性对结构响应有一定影响,采用仅考虑强度非平稳特性的地震输入,存在低估结构的非线性响应的风险。因此,在人工合成地震动中考虑其频率非平稳特性是合理估计结构非线性响应,保证结构设计安全性的重要保障;3.本文建立的空间相关多点地震动拟合方法,不仅能够较好地反映地震动频率的非平稳特性,也能够较好地模拟地震动空间变化特性,参数的物理意义明确,拟合方法简明、清晰,便于工程设计人员掌握和应用;4.无论采用多点输入还是一致输入的方式,地震动频率的非平稳特性对桥梁支座位移响应都有影响,分析表明仅考虑强度非平稳特性的多点地震输入存在低估结构支座位移响应风险;5.对于空间桥梁结构,一致地震输入的方式存在低估桥梁结构的支座位移响应的风险,因此实际工程应用中计算大跨桥梁结构的非线性时程响应时,不仅需要合理描述地震动的空间变化特性,还需要考虑地震动的频率的非平稳特性,才能合理估计结构地震响应,从而保证结构设计的安全性。6.利用Matlab软件GUI开发环境,根据论文提出的单点非平稳地震动合成方法,开发了人工地震动合成的可视化软件,该软件操作简单,非常适合工程人员的应用。