强地震动的长周期特性是地震工程学正在研究的新课题,也是大跨桥梁及核电站等工程实践的迫切所需。本文以集集主震记录为基础,深入研究了基线校正、波包放大率及反超现象等与长周期有关的问题:从记录中提取出周期在20s以内的长周期反应谱,与我国的规范谱对比,提出了长周期区段的修正建议。本文还按照Vs30≥500米/秒的分类标准,重新搜集、整理并扩充了美国西部的基岩强震记录,对我国常用的Ⅱ型衰减关系作了更新；不仅提出了0.05常用阻尼比的新衰减关系,还提出了0.005、0.02、0.07、0.1、0.2等五种阻尼比的衰减关系；修正并延拓了不同阻尼比的反应谱的转换关系。主要的工作和成果包括以下七个方面:　　 (1)从集集主震记录中,选取有代表性的246个台站的记录作为数据集。在总结国内外基线校正方法的基础上,提出以下校正步骤:a)初步判定记录中是否包含永久位移信息以便选用不同的校正方法。B)以积分位移时程的末端平稳为标准,来确定积分速度时程末端拟合出的最优直线斜率作为校正量,去校正原始加速度时程从而保留永久位移信息。永久位移等值线结果与GPS测量结果大体相符。根据校正结果推测认为:瞬变后保持或扩张或部分回弹,可能是决定永久位移形态的主要物理机制。　　 (2)俞言祥和胡聿贤曾用估计的放大率值结合震级定义来估计位移谱的长周期值。在他们的研究基础上明确提出了波包放大率的概念,以更好地表述地震动位移波包的放大效应,并用集集主震资料研究了波包放大谱的变化特性。结果表明:a)随周期增大,波包放大率逐渐减小；b)场地条件相同时,距离越远,波包放大率的长周期值越大;c)距离档相同时,场地越软,波包放大率的长周期值越小。　　 (3)由中小震远场资料建立的预测模型外推得到的加速度反应谱的长周期区段不够长且不可靠,使得现有抗震设计规范不能满足长周期结构物的抗震设防需要。集集主震的大震近场记录对于研究长至20s的长周期加速度反应谱具有足够的信噪比,对断层距小于120公里范围内的246个台站记录的加速度反应谱进行统计分析,总结出长周期反应谱随距离、场地条件的变化情况,并将放大谱与我国建筑抗震设计规范谱作了形状对比,指明了规范的不足。　　 (4)在《建筑抗震设计规范》(GBS0011-2001)中,反应谱在长周期区段出现了大阻尼比曲线值大于小阻尼比曲线值的反超现象。分析认为,规范的多阻尼比反应谱在3.39—6s的长周期区段可能不适用,用虚拟等值点法修正后所得参数简单且易于使用。反超现象是由计算误差引起,还是特定的物理背景造成,值得深究。　　 (5)按Vs30≥500米/秒在NGA数据库中选取260条水平向基岩记录,统计回归出关于矩震级和震中距的新衰减关系,预测值与观测资料符合较好,与NGA最新成果接近。对比结果表明,旧衰减关系存在以下不足:1 PGA随距离的衰减关系中,5级地震的预测可能偏低,偏于不安全,而对8级地震的预测可能偏高,偏于保守。对6、7级地震的预测在近场偏高,而远场偏低;2反应谱的衰减关系中,中小震的反应谱,在近场的短周期部分和远场,可能被低估；大震反应谱,在近场的短周期区段可能被高估,而在远场则被低估。　　 (6)不同阻尼比的设计谱通常由阻尼比0.05的谱值通过经验修正关系得到,随着核电厂等大型重要结构物的大量兴建,现有的抗震设计规范在多阻尼比和长周期两个方面均不能满足设计要求。美国NGA项目的大量记录使我们有可能研究出长至10s的多阻尼比的加速度反应谱的特性。对NGA数据库中的260条记录的多阻尼比加速度反应谱进行统计分析,提出阻尼比0.005、0.02、0.07、0.1和0.2的加速度反应谱0.04—10s的衰减关系。　　 (7)不同阻尼比的反应谱的转换关系在各类抗震规范中都没有考虑强震持续时间这一重要的参数。在我国大量的地震安全性评价工作中,一直在使用大崎顺彦的转换关系,这一关系考虑了强震持时,但所使用的统计数据截止到1987年,转换关系的最长自振周期只到4秒。美国NGA项目数据库包括了很多90年代以后发生的大震记录,这些记录包含更多可靠的长周期信息。这为我们修正并延拓不同阻尼比的反应谱的转换关系提供了数据条件。对260条记录的不同阻尼比的反应谱的谱比进行统计分析,提出新的0.04—10s的不同阻尼比的反应谱的转换关系。