城市生命线工程系统作为保障居民日常生活、城市功能运行、经济健康发展和社会长治久安的关键基础设施，是韧性城市建设的基石。国内外针对城市生命线工程系统的抗震韧性评价方法研究已取得一定进展，但城市生命线工程系统抗震韧性设计方法却处于空白状态。文中阐述了城市生命线工程系统抗震韧性设计的内涵及其与传统单体设施抗震设计之间存在的差异，提出了“两层面”抗震韧性设计基本思路，即通过单体设施的结构安全设计保证单体设施结构抗震安全，通过单体设施之间的韧性协同设计保障工程系统震后功能及快速恢复；建立了“三目标”抗震韧性设计基本要求，包括保证单体设施结构抗震安全，满足单体设施和工程系统预定功能以及工程系统能够快速恢复；提出了“四环节”抗震韧性设计关键步骤，即确定工程系统抗震韧性目标、单体设施结构安全设计、工程系统震后功能验算、制定工程系统功能快速恢复技术与策略，进而建立了城市生命线工程系统抗震韧性统一设计方法。文中以道路交通系统为例，开展了抗震韧性设计，初步验证了提出的抗震韧性设计方法的合理性和可行性。该设计方法可实现城市生命线工程系统的抗震设计，从保障单体设施结构抗震安全的结构抗震设计向保障工程系统震后功能和快速恢复的抗震韧性设计的转变。所提设计方法也能为城市生命线工程系统的抗震韧性提升提供可行思路。

为了弥补考虑土-结构相互作用的地下结构体系静力推覆试验方法耗资、耗时、试验现象不易观察等缺点，结合地下结构反应位移法基本原理，基于弹性弹簧仅代表加载过程某一特殊时刻的状态，无法表述土体在加载过程中的状态变化对结构的影响，提出了基于非线性弹簧代替周围约束土体的地下结构抗震性能静力推覆分析方法。以某单跨地下结构为例，开展土-地下结构模型的Pushover分析，基于非线性弹簧-地下结构体系，分析了轴压比、弹簧与结构间的相互作用关系对结构受力性能的影响。对比分析关键断面弯矩能力曲线，结果表明弹簧-地下结构体系静力推覆模型可应用于地下结构抗震研究中，在层间位移角达到1/200前，线性弹簧模型与非线性弹簧模型均有较高的精度，层间位移角超过1/200后，非线性弹簧模型的精度明显高于线性弹簧模型。非线性弹簧-地下结构体系抗震性能简化分析方法为研究地下结构复杂的受力特性提供参考。

震级估计是地震预警中的重要任务之一。准确的震级估计对于地震影响范围的快速判断和地震预警信息的及时发布至关重要。现有的方法通常基于单个台站的加速度时程提取特征信息进行震级估计，再通过多台平均的方法得到结果。文中利用多台输入的图注意力网络算法构建端到端的震级估计模型（GAT_M），作为GAT_M模型输入的是首台P波触发后3 s内的多台站地震加速度时程。本研究利用日本防灾科学技术研究所K-NET强震观测台网的强震资料进行模型训练和测试实验。研究结果表明：在首台P波触发后3 s，震级估计的平均误差和标准差分别为-0.077和0.40，R²为0.72。本研究还分析了震级、时间窗和台站数量对GAT_M模型性能的影响。同时，在首台P波触发后3 s，与传统Pd方法相比，GAT_M模型有更小的震级估计误差，在复杂样本数据的情况下，GAT_M模型有较大的优势且能够更好地应用于地震预警震级估计中。

钢筋混凝土（reinforced concrete，RC）柱在服役期内受环境侵蚀的影响，其内部钢筋将发生锈蚀损伤，导致RC柱抗震性能退化，进而使其暴露于严重的地震灾害风险中。文中从试验方法、劣化规律、破坏模式预测和承载力计算四个方面，对锈蚀RC柱抗震性能既有研究进行综述。阐述了现有锈蚀RC柱试件抗震试验中采用的锈蚀与加载方法，统计分析了锈蚀程度和主要设计参数对锈蚀RC柱延性、刚度和耗能能力等抗震性能指标的劣化影响。基于包含290根锈蚀RC柱的抗震试验数据集，对比了剪跨比、延性系数和抗剪需求比3种参数划分方法和极端梯度提升（extreme gradient boosting，XGBoost）机器学习算法识别锈蚀RC柱破坏模式的准确性，并结合沙普利加性解释（shapley additive explanations，SHAP）方法揭示了锈蚀程度与主要设计参数对锈蚀RC柱破坏模式的影响规律。总结了锈蚀RC柱剩余抗弯与抗剪承载力计算方法，并讨论了其预测效果。结果表明：不同锈蚀方法下钢筋的锈蚀形态、锈蚀速率和锈蚀精度均存在差异，双向拟静力加载机制较单向加载更能反映锈蚀RC柱抗震性能劣化规律；随着钢筋锈蚀率的增加，RC柱的延性、刚度和耗能能力均显著降低。结合SHAP法的机器学习模型能够有效兼顾锈蚀RC柱破坏模式预测的准确性与可解释性，此类数据驱动的预测方法为解决锈蚀RC柱性能评估问题提供了新的思路。钢筋锈蚀会降低RC柱抗弯与抗剪承载力，现阶段提出的锈蚀RC柱承载力计算模型精度仍待进一步提高，以为锈蚀构件性能评估提供合理依据。

历次震害调查表明，工程结构的震害与场地地震反应密切相关，因此，研究场地地震反应对于工程结构的抗震设防具有重要的理论意义和实用价值。岩土竖向台阵是开展场地地震反应研究的重要平台，作为获取地表及下伏地层地震动记录的主要方法之一，为场地地震反应的研究提供了数据支撑。文中基于世界上现有多数岩土竖向台阵的分布情况，从地理位置、土层岩性、仪器布设和速度结构四方面详细介绍了美国加纳谷井下台阵、金银岛岩土台阵、日本港湾人工岛井下台阵以及中国防灾科技学院场地与结构地震观测台阵的基本信息。结合大量相关文献，总结归纳了依托岩土竖向台阵开展土体非线性动力特性、场地放大效应以及土层地震反应分析方法等研究的若干进展，展望了后续研究亟需改善的问题，对深入开展不同深度土体动力响应机理和深厚土层场地地震反应研究具有一定的参考价值。

为研究钢管混凝土柱-钢桁架梁复杂节点核心区的力学性能，文中基于某相关节点的循环加载试验，采用ABAQUS有限元分析软件建立了精细化三维模型并对其有效性进行了验证，后续通过构造措施在试验试件基础上设计了多组“强构件、弱节点”式节点模型，对比分析了桁架梁倾斜角、结构柱轴压比、钢管柱宽厚比对节点域性能的影响。结果表明：钢管混凝土柱-钢桁架梁复杂节点发生核心区破坏时，破坏部位主要为下弦杆范围内的节点域及桁架梁端部。桁架梁倾斜角对节点域力学性能及破坏状态影响较小。结构柱轴压比较大时，节点域抗剪承载力及延性系数下降明显，建议结构柱轴压比不宜大于0.3。钢管柱宽厚比为敏感参数，随着钢管柱宽厚比的减小，节点域的抗剪承载力、初始刚度及延性系数均有显著变化。

为了在中小跨径梁桥的横向抗震体系中引入准隔震理念，首先结合典型震害统计特征，阐明了准隔震理念的基本内涵，明确了关键构件（即支座、挡块、桥墩）在桥梁抗震体系中的功能定位。然后以墩高、挡块强度为参数，构建了支座-挡块-桥墩体系的非线性分析模型。最后采用基于Copula函数的地震易损性分析方法，研究了支座、挡块和桥墩在地震作用下损伤状态的耦合规律，并根据系统层面的确定性易损性曲线，探讨了满足准隔震理念的挡块合理设计强度。研究表明：支座和挡块和桥墩在地震作用下存在显著的耦合作用关系，挡块强度对支座、桥墩的损伤状态有重要影响；当挡块强度由0增至30%的恒载反力时，支座损伤概率不断降低，其完全破坏概率的最大降幅为27.2%，而桥墩损伤概率则不断上升，其完全破坏概率的最大增幅达61.6%，挡块、支座和桥墩的损伤次序会逐渐转变为桥墩、挡块和支座；当挡块强度取值为15%~20%的主梁恒载反力时，支座的滑动隔震和桥墩的塑性耗能都被充分调动，此时支座-挡块-桥墩系统在地震中出现严重损伤的概率最低，相比无挡块工况降低了16.3%。

文中提出了一种预埋型螺栓连接件，通过设置预埋钢块和螺栓锥套，减少受载时混凝土和钢梁的损伤，实现组合梁的可拆换。设计制作了8组试件，推出试验后拆卸，并对拆卸后的组件重新使用并加载，分析其可拆换性能。探讨了螺栓直径、螺栓强度、有无T形钢块和预埋钢块外径等因素的影响规律。研究结果表明：试件破坏时螺栓剪断或混凝土压溃；8组试件加载后均可快速拆卸；拆卸后的钢梁和T形钢块可多次重复使用；加载后处于无损伤和轻微损伤状态的混凝土板可重复使用2次以上且试件的抗剪性能基本不变；处于损伤状态的混凝土板可重复使用1次，但试件的抗剪性能降低；处于严重损伤状态的混凝土板不可重复使用。此外，预埋型螺栓连接件具有良好的抗掀起性能；螺栓直径或强度的增加，试件的承载力和混凝土板的损伤增加；预埋钢块外径增加，试件的承载力不变，但混凝土板的损伤减少；有无T形钢块对试件的承载力基本没有影响，但可以提高可拆换性能。最后提出了混凝土板局部损伤系数η作为可拆换性能控制指标，当η在0.5左右时可拆换状态较好。

受地形及交通线路的影响，墩柱偏心支承小半径变墩高曲线桥被广泛采用。由于不同墩高之间的差异带来的桥梁非规则性，往往导致墩柱偏心支承小半径曲线桥桥墩呈现压弯剪扭多种耦合受力。文中以某互通式立交匝道桥为工程背景，基于非线性有限元软件建立集中铰-纤维模型，采用增量动力分析法分析渐变型和凹岛型2种变墩高布置形式下墩柱偏心支承曲线桥的桥墩地震易损性。研究结果表明：在小半径偏心变墩高曲线桥中，中间墩发生扭转损伤的概率较高；当墩柱发生扭转损伤时，凹岛型下桥墩各破坏等级的超越概率大于渐变型，从而将产生更严重的扭转破坏，在抗震设计中应避免选择该布置形式或提升中间墩的抗震能力。文中相关研究成果可为同类桥梁提供依据。

基于太平洋地震工程研究中心数据库，依据地震台站的断层距离对所收集的地震记录进行划分，研究不同场地条件下地震动的幅值、频谱和持时特性并进行量化分析；以黄登重力坝为研究对象，从上游坝面顺河向位移、上游坝面主拉应力和下游坝面主压应力3个响应量出发，探究近断层地震的脉冲特性对重力坝地震响应的影响。研究结果表明：脉冲地震下的黄登重力坝坝顶坝趾顺河向相对位移比非脉冲大44%；坝踵处的主拉应力比非脉冲型大30%；坝趾处的主压应力则比非脉冲地震的响应值大31%。相比于非脉冲型地震，脉冲型地震对结构造成的影响不可忽略，结构的各项响应值均明显偏大。因此，在进行抗震设防时需要考虑近断层地震的脉冲作用。

高墩大跨连续刚构桥因主墩与上部结构固结，其减震控制设计存在一定的局限性，且主梁因地震作用会存在截面开裂及预应力束应力损失等现象。惯容系统是近年发展的结构减震控制新方式，特别是将惯容器与传统调谐质量阻尼器（tuned mass damper，TMD）结合，形成的调谐质量惯容阻尼器（tuned mass-damper-inerter，TMDI）。文中以某高墩大跨连续刚构桥为例，考虑施工过程结合Midas Civil与OpenSees软件建立非线性地震反应分析模型，以10条近断层脉冲波为输入，研究了分布式设置（多个）TMDI对其地震反应的控制效果。研究结果表明：地震动沿纵桥向输入时，TMDI可有效避免主梁顶板、底板开裂，但主梁腹板受力略有增大；沿横桥向输入时，TMDI则会明显降低主跨腹板受力；当地震动双向水平输入时，TMDI无论对主梁顶板、底板，还是主跨腹板的应力都有很好的减轻作用。在桥墩反应方面，墩顶最大位移平均减震率为52%（纵桥向）和21%（横桥向），纵桥向最大弯矩减震率是31%，在横桥向TMDI虽然会放大约10%的墩底弯矩，但它可控制桥墩的（弹塑性）残余位移反应。

竖向地震动对高烈度区桥梁等结构存在严峻威胁，且与水平向地震动之间关系复杂。然而当前我国GB 50111—2006《铁路工程抗震设计规范》（2009年版）未对竖向设计反应谱做出专门规定；其他部分规范仅规定竖向反应谱取水平谱的某一固定比值，可能使对竖向地震动的估计不可靠。因此，在我国现行铁路工程抗震设计规范亟需修编的大背景下，选取了国内外的4350条地震动记录，按场地类别和震级分类，进行竖向与水平向加速度谱比值的定量研究。结果表明，竖向与水平向反应谱比普遍超过GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》等现行规范给出的定值0.65，且受场地类别和地震烈度的影响显著。因此，建议引入竖向场地系数表征竖向地震动作用，通过试算并与JTG/T 2231-01—2020《公路桥梁抗震设计规范》相关规定对比，确定了适用于铁路工程抗震设计规范的竖向场地系数计算方法。计算不同场地类别和抗震设防烈度下的竖向与水平向加速度反应谱峰值比，给出了竖向场地系数的建议取值。研究成果可为铁路工程抗震设计规范中竖向加速度设计谱谱值的确定提供参考。

对于盆地等局部不均匀场地在平面波入射下的地震反应分析多假定地震动为单一波型（SV波、SH波或P波）输入，而实际入射的地震动一般为多向耦合的震动。文中基于谱元法模拟了三维半椭球形沉积盆地在平面波垂直入射下的地震动响应，通过分析地表加速度峰值、放大系数分布、地表点剖面时程以及特征频率处的反应谱比分布，对比研究了多维地震动输入下沉积盆地的地震动放大特征。结果表明：输入双向水平地震激励相比输入单向水平地震激励对盆地内地震动有明显放大作用，最大放大系数可达1.87。考虑双向水平地震动同时输入的影响后，会显著改变地表加速度峰值的分布特征，双向输入时沿各向传播的波的叠加干涉使得加速度峰值呈不对称分布。双向地震动作用使得波传播特征变得更加复杂，最强烈地震动的位置发生改变。双向输入除对反应谱值有放大外，对其卓越周期的分布也会产生一定影响。

土动力学参数是土层地震反应计算的必备参数。针对当前黑龙江省土动力学特性理论研究的不足，基于黑龙江省286组不同埋深的粉质黏土、黏土和砂土的动剪切模量比和阻尼比数据，反推得到每组土动力学参数的特征参数，并统计给出特征参数随土体埋深变化的拟合公式。通过该公式，推算了不同埋深下不同土类的动剪切模量比和阻尼比数据，并验证了拟合公式的合理性。利用数据较为丰富的土类，建立了6个土层地震反应模型，输入黑龙江省的典型地震动，分别计算了拟合公式的a₁、a₂、E（λ_max）、E（M）等拟合参数。通过放缩拟合参数研究了特征参数变异性对地表峰值加速度、地表反应谱特征周期和平台值的影响。结果表明，随着a₁和E（λ_max）的增加，阻尼比增大，导致场地放大系数F_PGA减小，特征周期T_g增大。a₂和E（M）的增加则会导致阻尼比减小，进而导致F_PGA增大，T_g减小。平台值β离散性较大，在某一范围内波动，并无确定的增减趋势。变异性对F_PGA的影响最大，T_g次之，对β的影响最小。土层地震反应对a₁变异最敏感。随着输入地震动强度的增加，误差增大。本研究为黑龙江省土动力学参数研究做出了必要补充。

基于实际震害与构件受力特征，提出以开间中线划分墙体单元，形成哑铃形构件。为验证哑铃形构件在受力过程中存在内力和变形集中现象，设计了等初始刚度的矩形和哑铃形构件拟静力试验，测试墙体剪应变和关键位置的相对位移。研究结果表明：哑铃形构件率先发生剪切破坏，破坏集中于窗间墙，楼板沿哑铃形构件一端垂直塌落。哑铃形构件截面剪应变明显高于矩形构件，且随着位移的增大，应变比值逐渐增大。窗间墙上下侧的相对位移显示，随着加载位移增大，窗上墙与窗间墙的位移比值逐渐减小，而窗间墙和窗下墙的位移比值逐渐增大。应变和位移数据均表明，哑铃形构件在变形过程中，内力和变形均逐渐向窗间墙集中。基于分析结果，对砌体结构和框架-砌体混杂式结构的破坏倒塌机制展开讨论。

为了描述7075高强铝合金的力学性能，设计制作了3个高强铝合金单调拉伸试件及5个循环加载试件，基于Ramberg-Osgood模型分别对单调拉伸应力-应变曲线及循环加载骨架曲线进行数值拟合，对比分析了铝合金的受拉力学性能与滞回力学性能，标定了高强铝合金的混合强化参数，建立了铝合金的混合强化滞回本构模型，利用ABAQUS软件建立了高强铝合金的数值模型，模拟分析结果与试验结果进行了对比验证。研究表明：7075高强铝合金具有良好的滞回性能，Ramberg-Osgood模型对高强铝合金单调力学性能表现出了良好的适用性；基于混合强化模型的有限元模拟结果与试验结果吻合较好，该混合强化模型及标定参数值可用于铝合金加固结构的抗震性能分析中。

带可更换耗能件的梁柱节点具有震后修复方便、经济等优势，针对一种构造简单、施工方便，耗能能力稳定和拉压力学性能一致的弯剪型可更换耗能件，建立了该类耗能件的精细化有限元模型，分析了其破坏模式、滞回曲线、骨架曲线以及应力分布状态，考虑可更换耗能件肢柱高宽比、宽厚比以及耗能区整体长细比等参数影响，系统探讨了其对耗能件骨架曲线、刚度以及等效黏滞阻尼系数等的影响规律。结果表明：当耗能件肢柱高宽比大于4.0时，肢柱易产生屈曲行为，建议肢柱高宽比阈值为1.3~4.0；随着耗能肢柱宽厚比的增加，试件的初始刚度和承载力均呈现降低趋势，建议肢柱宽厚比不宜大于2.5；当耗能区长细比较大时，其面外稳定性降低，耗能能力减弱，建议削弱区长细比不超过48；当肢柱高宽比小于1.0、大于2.5时，弯剪型耗能件屈服强度理论预测值与有限元计算值误差较大，后者分别比前者高约35%和32%，需对理论强度预测模型进一步研究，以提高其预测精度。研究成果可为该类弯剪型耗能件抗震设计提供参考。

为研究部分包覆钢-混凝土组合柱钢筋混凝土剪力墙（partially encased composite columns-reinforced concrete shear walls，简称PEC柱RC剪力墙）的抗震性能，设计了2种不同连接形式的PEC柱RC剪力墙进行低周往复加载试验，对其破坏过程、滞回性能、耗能能力、刚度退化与强度退化等抗震性能进行研究。同时，建立了有限元模型对其进行模拟研究，通过试验结果验证了模型的准确性，并分析了不同混凝土强度等级及不同轴压比下PEC柱RC剪力墙的抗震性能。研究结果表明，PEC柱RC剪力墙最终发生剪切破坏，但均具有较高的延性和耗能能力，抗震性能优异，在实际工程应用中PEC柱弱轴连接方式也可以较好地满足抗震性能要求。随着混凝土强度的提升，PEC柱RC剪力墙的承载力有所提高，但延性下降。随着轴压比的增大，PEC柱RC剪力墙的承载力增幅逐渐变小，实际工程设计中宜把轴压比控制在0.4以内。

模型更新混合试验利用试验数据识别试验子结构的参数并更新数值子结构的模型，有效避免了传统混合试验数值子结构参数不准确带来的误差。为了保障参数识别的准确性，所选本构参数必须具备可观测性和较高敏感性。现有的局部参数敏感性分析方法属于定性分析，无法具体定量评估参数的敏感性。为此，提出了一种基于关联性分析的参数敏感性分析方法。该方法通过计算本构参数与恢复力之间的关联系数，定量评估本构参数的参数敏感性，计算简单。分别对使用Kent-Scott-Park本构模型的混凝土和三线性本构模型的复合型阻尼器进行参数敏感性分析，并与局部参数敏感性分析方法得到的结果进行对比。研究结果表明，对于混凝土的本构参数2种方法所选较高敏感性参数一致，而局部参数敏感性分析方法不适用于复合型阻尼器，所提方法可以确定复合型阻尼器本构参数的参数敏感性。使用不同的模型更新方式对一个6层钢框架结构配备复合型阻尼器进行模型更新混合试验数值仿真，比较参数识别的效果，发现通过所提方法选择的本构参数更易于识别，模型更新混合试验数值仿真的精度和效率更高，验证了方法的正确性和有效性。

变电站是连接输送与分配电力的核心环节，支柱类电气设备在变电站中占据重要地位，其数量众多，种类繁杂，在地震中极易受损。文中以500 kV电压互感器为研究对象，加装新型钢丝绳隔震支座，通过地震模拟振动台试验，对比分析原型结构与隔震结构在地震作用下的响应特征。研究结果表明，与原型结构相比，隔震结构的基频明显降低，证实了新型钢丝绳隔震支座在减小支柱类电气设备地震响应方面的有效性。同时，隔震结构在降低加速度和应力响应方面表现出较高的隔震率，但对于位移响应的隔震效果相对有限。在强震作用下，隔震结构能够有效降低设备的加速度和应力响应，从而降低了设备瓷质绝缘子因震动而断裂的风险。但隔震支座并未明显降低设备顶端位移响应。因此，后续改进新型钢丝绳隔震支座时，需综合考虑地震引起的各种响应，以确保设备的整体安全。

隔震结构通过设置隔震装置，以达到延长自振周期，降低地震响应的目的。然而，实际施工不当造成隔震装置周围砌筑填充墙，导致上部结构自由运动受限，进而影响了结构的实际隔震性能。为了量化上述不利因素对结构隔震性能的影响，文中以某一混凝土框架结构为研究对象，采用原位测试与数值模拟相结合的方法，在OpenSees软件中对比分析了是否考虑填充墙约束效应的隔震结构在不同类别地震动作用下的地震响应。研究结果表明：相较于无约束的隔震结构，隔震层有外围填充墙约束的结构，其上部楼层最大加速度、层间最大位移角和最大基底剪力在多遇地震作用下分别增大20.4%、38.7%、35.7%，隔震层位移减小79.4%；在设防地震作用下分别增大21.6%、88.4%、59.8%，隔震层位移减小37.8%；在罕遇地震作用下分别增大17.7%、19.4%、14.9%，隔震层位移减小10.3%。随着输入地震动峰值加速度的增大，当填充墙破坏后，铅芯橡胶支座才会发挥较大的作用。在罕遇地震作用下隔震层突破周围填充墙约束，能基本实现隔震效果。

针对摇摆墙的特殊性能要求使其在工程运用中陷入施工工艺、摇摆幅度和成本控制等方面的困局，综合经济效益、施工方便、震后易更换等理念，发明了一种连接框架与摇摆墙的耗能连接装置以及摇摆墙摇摆可控的铰支座；基于此，利用摇摆墙结构的构造优势以及被动控制技术的减震原理，提出了一种新型的钢筋混凝土（reinforced concrete，RC）框架-摇摆墙式减震结构。为研究该结构的抗震性能，设计了缩尺比例为1/10的6层框架结构和框架-摇摆墙式减震结构，通过振动台试验研究这2种结构模型在不同地震作用下的动力特性、加速度反应、位移反应，描述了模型结构的破坏模式以及抗震性能。结果表明，摇摆墙式减震系统能够有效消耗地震输入能量，衰减结构的动力响应，使结构最大加速度峰值和最大位移峰值降低率分别达到36%和20.15%，而且能够利用被动减震的原理有效抑制主结构的振动，改善框架结构的侧向变形模式，延缓结构的损伤进程，提高结构的整体抗震能力。