竖向地震动对工程结构地震响应有重要影响，发展可靠的竖向地震动预测模型是地震工程领域的一项重要课题。传统的地震动预测主要基于实际强震动记录，采用最小二乘回归方式得到地震动参数预测模型，但是传统最小二乘回归通常假设变量之间是线性关系或预设的函数形式，这可能无法完全捕捉地震数据中复杂的非线性关系，而深度学习模型能够从数据中学习规律并对复杂的数据分布提供更高的预测精度。因此通过深度学习方法，基于NGA-West2数据库选取了9 953条竖向地震动记录，然后计算反应谱并进行模型训练与预测，建立了Self-DNN竖向地震动反应谱预测模型，并与传统预测模型以及DNN神经网络模型进行了对比。结果表明，本文基于深度学习算法建立的竖向地震动反应谱预测模型具有较好的可靠性和准确性，可以取得良好的预测效果。研究结果可以为竖向地震动反应谱预测和结构抗震设计等工作提供参考。

为研究高速铁路轨道-减隔震桥梁系统的纵向地震响应及损伤状态，以桥面铺设CRTSⅢ型无砟轨道结构的7跨32 m简支梁桥为研究对象，建立了轨道-桥梁系统有限元模型，通过非线性时程分析获得了系统在不同的地震波、地震动强度及支座类型下各关键构件的地震响应分布规律。结果表明：纵向地震激励下梁体位移呈阶梯形分布，最大值出现在桥跨中心处；扣件位移最大值出现在桥台伸缩缝处，且在每跨梁端伸缩缝处出现极值，扣件位移受不同地震波的频谱特性影响显著。钢轨应力最大值出现在边跨两侧的伸缩缝处，复合板截面正应力由轴力和弯矩分量共同引起。支座及轨道系统进入非线性后，与地震动强度增加幅度相比，易损构件纵向变形的增幅表现出显著的放大效应及分布不均衡性。考虑轨道系统，与摩擦摆支座相比，同球向双球面支座可明显降低扣件、梁体及支座的位移响应；轨道系统对支座位移具有显著的抑制作用。

地震动具有较大不确定性，且同一幅值下不同地震动反应谱具有明显差异，对区域建筑震害估计结果影响显著。该研究开发了适用于多层RC框架结构和设防砌体结构的区域建筑震害模拟程序，可以方便快捷地进行设定地震下的区域建筑震害模拟，并基于此开展了考虑地震动不确定性的区域震害模拟和损伤概率估计。选取赤峰市主城区典型区域为研究区域，选择30条实际地震动作为地震动输入以考虑其不确定性，将地震动幅值分别调幅至设定烈度（0.05、0.10、0.20、0.40 g），分别开展单条和多条地震动输入下的区域建筑震害模拟，分析地震动不确定性对区域建筑震害结果的影响。根据设定烈度下的震害结果，建立了基于Beta分布的区域建筑损伤指数概率密度分布模型。研究结果表明：多条地震动输入考虑了地震动的不确定性，能够更加科学、客观地反映区域建筑的震害情况；建立的Beta分布模型，可以用于估计相似区域建筑的震后损伤情况。研究结果可为区域建筑安全评估和抗震设防等提供参考。

山体地形会显著改变地震波的传播路径和能量分布特征，通过对波的反射、散射和衍射等作用使局部场地的地震动响应呈现明显的空间差异性，这种地形效应对山区工程结构地震反应具有显著影响，是引起震害加重的重要因素之一。为考虑地形效应对工程抗震设计时地震动参数的影响，以某铁路工程站房场址为例，建立某铁路车站站房所在山地区域的三维有限元模型，对该模型设置黏弹性人工边界；利用该区域观测台站记录到的历史地震数据进行地震动输入，得到山地区域的响应，并对比分析输入地震动和响应结果的变化，分析山体高差对地形放大效应的影响。结果表明：在高程较高处（如货场和站房位置），放大效应显著，而较低处放大效应较弱，呈现沿高差由大到小分布的特征，场地高程最高处对高频（10~20 Hz）地震动成分较敏感；峰值加速度与高差呈显著正相关，说明山体地形的高差是影响场地放大效应的关键因素；地形放大效应与山地区域的高差和地形起伏密切相关，为山区某重大工程的抗震设计提供了重要的理论依据。

日本“3·11”大地震引发的巨大海啸导致沿海城市的房屋发生毁灭性破坏，而在未受海啸影响的地区，虽然地震烈度较高，但发生倒塌或严重破坏的房屋却相对较少。为探讨此次地震的震害特征及其影响，揭示了地震动特征与建筑物损坏之间的内在联系，文中运用1995年兵库县南部地震构建的易损性模型，对建筑群的震害数据及其空间分布进行了分析。通过对建筑群倒塌率的分析，发现计算结果与实际震害调查结果高度吻合，揭示了震害集中在宫城县、福岛县和茨城县等沿海区域，尤其是位于海岸线附近的内陆狭长地带，且受灾最严重区域并非总是震中最近或烈度最高的区域。此外，对于采用不同抗震设计规范建造的房屋，其倒塌率存在显著差异，即按照新规范建造的房屋倒塌率明显低于按照旧规范建造的房屋。本研究有助于更好地理解海域大地震的震害特征，为地震防御和救援提供重要依据。

为系统研究近断层脉冲型地震动对斜交桥的影响，以一座4跨公路斜交连续梁桥为研究对象，基于OpenSees建立其不同斜度的斜交桥有限元分析模型。采用分解叠加法人工合成了含有高频分量的近断层脉冲型地震动，分析了矩震级和断层距对斜交桥桥墩、主梁、梁体-桥台碰撞和挡块的地震响应影响。结果表明：中墩墩顶最大位移对于矩震级的敏感性显著大于边墩，对于断层距的敏感性则相差不大；矩震级的增大会增加主梁位移和旋转率，以及梁体与桥台之间的最大碰撞力，断层距的增加则导致相反结果。其中，斜度为15°时主梁旋转率变化最为显著，斜度大于15°的斜交桥需加强挡块抗剪配筋；矩震级大于6.0级或断层距为2~7 km时，在近断层地震动作用下挡块均处于破坏状态。

2024年4月3日7时58分，中国台湾花莲县海域（23.81°N，121.74°E）发生M_S7.3地震，为逆冲型破裂。此次地震是继“9·21”集集大地震后发生的最大规模地震。为了较全面地认识此次地震的特征和灾害效应，从中汲取地震灾害经验和教训，首先结合发震机制说明了此次地震成因；其次，选取台湾地区气象局地震台网中心238个台站记录到的三分量记录共714条地震动，对其中断层距32 km以内的近断层强震动的工程特征进行分析；最后，结合震害调查资料，重点探究了本次地震与土木工程结构破坏间的联系及震害的分布规律。结果表明：此次地震的地震动具有中高频成分显著且地震动峰值加速度（peak ground acceleration，PGA）和加速度反应谱（acceleration response spectrum，Sa）随断层距的增加衰减缓慢的特征，对中短周期结构的破坏显著；震害分布集中于花莲县、新北市和台北市附近，沿台东纵谷地壳对接带东侧随断裂带的发育呈线性分布，其中花莲县由于距震源较近震害最为严重，新北市和台北市虽距震源较远但地震动的山地放大效应和盆地放大效应致使其震害也较为严重。相关研究可为中短周期结构的抗震设防和地震区划研究提供参考。

地震动预测模型是地震危险性分析等研究的重要基础，目前对于中国竖向地震动预测模型研究相对较少，同时，现有地震动预测模型大多采用参数化方程形式，其预测精度可能有限。因此，建立具有更高预测精度与可靠性的中国水平和竖向地震动预测模型是需要进一步深入研究的内容。为解决上述问题，首先以筛选出的1991组中国水平和竖向地震动序列为基础，选用Butterworth非因果滤波方法对中国地震动滤波进行降噪处理；然后基于深度学习方法开发了中国水平和竖向地震动预测模型（CHV-DNN），并对其进行了模型性能、物理特征以及事件内和事件间残差分析等方面的全面评估；最后给出了中国水平和竖向地震动谱型相关系数模型。研究结果表明：CHV-DNN模型事件间残差大部分集中在[-1，1]范围内，事件内残差大部分集中在[-1.5，1.5]范围内，事件内和事件间残差均在残差为0基准线两侧均匀分布，验证了模型的可靠性与准确性；CHV-DNN模型不仅具有较高的预测精度，同时还具有良好的物理特征；基于CHV-DNN计算的相关系数模型较为合理。本研究开发的中国水平和竖向地震动预测模型，将为中国水平和竖向地震危险性分析等研究提供研究基础。

基于性能的抗震设计理念作为目前地震工程领域的研究热点，在桥梁地震损伤评估中已有较成熟的应用，但其在抗震设计方面还有待进一步研究。文中以全概率地震风险分析框架为基础，引入响应面理论及改进的非支配排序遗传算法（improved non-dominated sorting genetic algorithms，NSGA-Ⅱ），提出了一种基于抗震可靠度的桥墩多目标优化设计方法。首先，结合地震易损性及地震危险性理论，阐述了桥梁抗震可靠度的建立方法。随后，提出以桥梁抗震可靠度及桥墩材料费用为目标函数的优化数学模型，基于响应面理论并结合NSGA-Ⅱ，建立了桥墩抗震优化设计流程。然后，以一座典型的公路桥梁为例，结合我国桥梁抗震设计规范，建立了桥梁地震危险性曲线及地震易损性曲线，对桥梁地震损伤特征进行分析。最后，建立了桥梁抗震可靠度响应面模型，对算例桥梁进行抗震优化设计。研究结果表明：基于二次多项式的响应面模型能够准确描述桥墩设计参数与桥梁抗震可靠度之间的隐式关系。采用文中提出的抗震优化设计方法可以改善桥梁整体的抗震可靠度或降低桥墩的材料费用。将桥梁抗震可靠度作为目标函数，能够考虑桥墩参数对桥梁整体地震损伤风险的影响。此外，多目标抗震优化设计能够突破传统经验设计方法的局限性，实现更加精细的定量设计，设计人员可以利用不同的优化策略灵活地从Pareto解集中获取最优方案。

为研究楼板构造对地铁诱发振动响应的影响规律，通过优化楼板构造以减轻结构振动响应的可行性，设计制作了常规楼板、增厚楼板和增设次梁楼板，分别对3个试验楼板开展现场模型试验，研究其在现场地铁振动下的动力响应情况，以常规楼板为试验对照组，分析增大楼板厚度和增设次梁两种构造措施对试验楼板模态特征及地铁诱发振动响应的影响规律。结果表明：共振效应是地铁诱发楼板振动的主要原因；增大楼板厚度和增设次梁均提升了试验楼板的竖向模态频率，并缓解了楼板的共振效应，使板上的时域加速度响应降低；增大楼板厚度和增设次梁均能在较宽的频带范围降低试验楼板的振动加速度级，并分别使计权振动级降低6 dB和4 dB，改善了试验楼板的振动舒适度；增设次梁在不显著增加楼板自重和工程造价的同时，实现了与增大一倍楼板厚度相似的地铁振动减振效果。建议在对新建地铁邻近结构设计时优先考虑对楼板采用增设次梁的构造措施，以降低地铁诱发振动响应并提升楼板振动舒适度。