随着我国海域经济快速发展和海洋开发战略需求,大量海洋工程与跨海交通工程的建设步入高潮,随之出现的是面对复杂海域地震地质环境、缺乏历史震害资料及可供参考的抗震设计规范条件,如何保障建设工程结构的地震安全性。我国位处环太平洋地震带以及欧亚地震带之间,受板块间运动挤压作用,包括板块俯冲带区域的海域地质构造活动非常活跃。相较于陆域,海域场地强震动数据更为稀缺,且俯冲带板缘/板间地震与大陆板内地震、海洋地壳与大陆地壳及海、陆域局部场地条件均存在明显差异。因此,在海域场地地震动工程特性、海洋工程抗震设计地震动的确定等方面仍有许多亟待解决的问题。本文基于美国与日本的海域场地强震动观测资料开展海域场地地震动工程特性研究,对比海、陆域场地地震动特征差异,并结合陆域场地分类标准提出典型海域场地类别划分建议,研究海域场地地震反应非线性特征,建立了综合考虑海域震源、传播路径及典型场地条件等因素的海域场地地震动预测模型,以期为复杂地震地质条件下的海洋重大工程抗震设防提供可靠的设计地震动参数。主要内容和研究结果如下:1.回顾世界范围内针对海域强震动特征、海洋工程设计地震动参数、海域场地效应以及强地面运动模拟方法的发展与研究现状,对世界范围内海域强震动观测台网建设以及海域工程抗震设计规范的相关规定进行总结。2.引入小波变换和希尔伯特黄变换方法对典型海域场地地震动进行分析,表明海域场地地震动频域能量主要集中于低频段,部分海域地震事件存在能量的阶段性释放现象;海域场地地震动水平与竖向分量边际谱形状相似,呈现脉冲式分布的特征;频域能量统计结果揭示了海域场地地震动存在较丰富的中长周期成分。3.基于海域场地地震动记录资料,考虑震源、震中距、场地等因素分析地震动参数特征,研究了海、陆域场地地震动特性差异。根据震源位置将海域场地地震动分为海域地震与陆域地震所分别引起,并按照震级与震中距分档统计分析,结果表明相同震级与震中距范围内海、陆域地震动反应谱差异无明显规律性;各震中距区间对应地震动EW和NS向分量反应谱曲线形状一致,对海域场地地震动而言,竖向分量强度比水平向分量小一个量级;选取的海域场地地震动动力放大系数谱值明显高于我国大陆常用规范谱,显示海域场地实际强震动与陆域规范设计地震动参数间存在较大差异。4.开展海域场地强震动观测记录统计分析,研究了海域场地对地震动的影响及强震动作用下的海域场地非线性特征。根据陆域台站场地土层资料得到场地平均剪切波速,结合水平与竖向谱比(HVSR)法给出了陆域台站场地类别;计算得到了三种典型的海域场地放大系数,并以此进行场地分类;震中距的变化对海域台站场地HVSR曲线的峰值周期几乎没有影响,而PGA与HVSR曲线特征周期有较强关联性,存在随输入PGA增大HVSR曲线峰值周期变大的现象;展现了强震动作用下海域场地的非线性效应,并计算场地非线性参数DNL与PNL;基于规范标准与海、陆域场地对比结果,给出了海域台站场地的剪切波速建议值;计算给出日本海域场地水平向和竖向分量的高频衰减参数~?0参考值和误差范围。5利用随机有限断层地震动模拟方法,面向海域震源、地壳介质与场地条件建立了地震动预测模型。对比研究日本海域、近海、陆域三次地震的模拟结果与实测记录的加速度时程及PGA、加速度反应谱、傅里叶谱等地震动参数特征,证明利用合适的地震动模拟方法可以实现对典型海域场地强震动参数的有效模拟。