建筑结构在地震动作用下的破坏倒塌是引起人身伤亡和财产损失的直接原因。因此深入揭示地震动特性以便改进结构抗震设计,减小建筑结构在地震作用下的动力响应已成为当前工程领域的研究热点。然而地震动本身是一个复杂过程,影响因素众多,地震灾害表明地震动振幅、频谱和持时是三个最有代表性的特征参数。但如果结构发生弹塑性地震反应,单纯的频谱特性便不能全面地反映地震动的工程特性,峰值特性会对结构的动力反应产生很大的影响,逐渐形成了以峰值加速度、峰值速度和峰值位移为代表的描述地震动峰值特性的参数。针对地震动峰值特性影响作用的研究就是当前的一个热门方向,尤其是关于峰值速度和峰值位移对结构弹塑性地震反应的影响研究。本文便是通过人工合成具有相同加速度反应谱但峰值速度和峰值位移不同的四个序列地震动时程,输入到经过地震记录检验的6层、16层、21层和52层钢结构模型开展结构弹塑性地震反应,对比分析在不同序列地震动作用下结构变形、结构内力和结构耗能等三个方面的差别,进而探索峰值位移和峰值速度对结构弹塑性地震反应的影响规律。本次工作的主要研究和结论如下：1.地震动特性分析基于同一个加速度反应谱,通过窄带时程叠加方法,人工合成四个序列地震动时程,第一、二序列地震动时程的峰值加速度相同,峰值速度相同,都是0.20 m/s,而峰值位移分别为0.20dm和0.40dm。第三、四序列地震动时程的峰值加速度也相同,峰值位移均为0.30dm,而峰值速度分别为0.15m/s和0.30m/s。通过标定至不同加速度水平,使得结构发生不同弹塑性地震反应,进而对比峰值位移和峰值速度的变化对结构弹塑性地震反应的影响。文中还对比了与四个不同序列的地震动时程共计120条地震波形的正值加速度时程曲线和负值加速度时程曲线至少有一点相切的正向包络线和反向包络线,对比发现,对不同序列的地震动时程而言,包络基本一致,地震动的持时没有明显差别。通过地震动时程的包络分析,可以排除四个序列的地震动时程的持时差别对结构弹塑性地震反应的影响,使得分析结果的针对性更强。2.结构模型的检验本文中选定的6层、16层、21层和52层结构等四个研究实例,分别是具有代表性的低层、中高层、高层和超高层结构。这些结构的自振周期从小到大,比较分散,更为重要的是这些结构都曾开展过长期的结构强震动观测,并成功记录过多次中强地震。结构上获得的多个地震记录,可用于系统识别得到结构的自振特性,进而检验结构模型的模态分析结果,直到二者较为接近。以该模型为基础,通过输入基础上的地震记录,计算结构在该地震动作用下的地震反应,将实际地震记录与数值分析结果进行加速度和位移对比,发现不管是加速度还是位移,结构地震记录与数值模拟分析的结果都能较好地吻合,说明经过结构自振特性和结构反应的二次校正,结构模型与实际结构具有较高的一致性,适合开展结构弹塑性地震反应分析研究。3.结构反应的变异系数比较对于经过自振特性和结构反应双重检验的四个结构,输入地震动峰值为100gal、200gal、 400gal和800gal等四种荷载工况,进行结构弹塑性地震反应分析,分别计算出不同序列地震动作用下的结构变形、结构内力和结构耗能等三个方面的参数的分布及其平均值。其中结构变形参数包括结构楼层位移角、层间位移角、梁塑性扭转变形和柱塑性扭转变形,而结构内力主要是指柱端剪力,结构耗能参数为结构延性系数。根据分析,由于不同结构的抗震性能差别,使得在设定的地震动输入水平下不同结构模型的弹塑性水平差别较大。分析发现在弹性阶段,结构反应结果的变异系数变化不明显,在结构进入非线性变形阶段后,结构的变形和耗能参数的变异系数随着输入地震动峰值的增加而增大,而结构内力的变异系数的变化不大。4.峰值特性对结构变形的影响通过对四个结构模型的变形对比分析发现,峰值特性对结构变形参数都有一定影响,对不同结构的影响幅度各不相同,但其影响幅度随输入地震动增加而增大。其中峰值位移对6层、16层和21层等三个结构的变形影响幅度较小,有些参数甚至明显减小,直到对52层结构楼层位移角、层间位移角、梁、柱塑性扭转变形的影响达到最大,增大幅度为45.9%。而峰值速度对6层、16层和21层等三个结构的变形影响幅度相对较大,对52层结构的变形参数的影响的最大值为83.4%,远大于峰值位移对结构变形参数的影响。5.峰值特性对结构内力的影响经过分析6层、16层、21层和52层结构的柱端剪力分析发现,峰值位移和峰值速度也会引起柱端剪力的变化,而且变化幅度随输入地震动增加峰值的增加而增大。峰值位移变化引起柱端剪力的增加较小,甚至会使得21层结构的柱端剪力有所减小,其中峰值位移增加导致52层结构柱端剪力增加10.0%。而峰值速度变化引起四组结构柱端剪力的增大幅度较大,对52层结构的柱端剪力增加13.9%,较峰值位移影响更大。6.峰值特性对结构耗能的影响结构通过发生延性变形吸收和耗散地震能量,因此本文选择结构延性系数作为结构耗能的有效参数,研究峰值特性对结构延性系数分布的影响进而确定峰值位移和峰值速度对结构耗能能力的影响规律。随着结构发生非线性反应的深入,结构的延性系数逐渐增强。分析表明,对6层、16层、21层和52层等四个结构,峰值特性对结构延性系数分布具有较大影响,而且随着输入地震动的不断增加,影响也随之增大。其中峰值位移对结构延性系数的增大效应相对较小,其最大值为对52层结构延性系数的影响,为21.3%,而峰值速度的增大效应较大,最大值也同样是在52层结构,延性系数增大达到60.7%,远大于峰值位移对结构延性系数的影响幅度。7.峰值特性的影响趋势分析分析四个序列地震动对四个选定结构的弹塑性地震反应发现,峰值速度和峰值位移的变化对结构变形、内力和耗能参数都有较大影响,尤其是在结构反应发展到非线性变形阶段以后,其影响幅度与输入地震动峰值加速度保持较强的正向相关性。随着结构层数的增加,结构的自振周期从0.687s逐渐增加到5.882s,差别较大。根据峰值特性对结构变形、结构内力和结构耗能等几方面的分析发现,峰值速度对结构弹塑性反应的影响较为明显,而峰值位移的影响相对较小,直到结构自振周期达到5.882s的52层结构影响才较为明显。上述分析表明峰值速度对不同结构的弹塑性地震反应都有较大影响,而峰值位移对中小自振周期的结构地震反应的影响较小,但如果结构的自振周期不断增大,峰值位移的影响才逐渐显著。因此在进行结构设计地震动参数的选取时,应重视地震动速度和位移峰值特性的影响。