为缓解可供使用土地逐渐短缺的矛盾和解决城市地面交通日益拥堵的问题,近十年来我国大多数城市已开始大力发展地下空间的综合利用和地下交通网络的建设。随着地下工程结构的日益增多,此类结构的抗震设计与分析中也出现了许多新的科学和技术问题需加以解决。从地震动输入方面,对于大多数常规结构,可根据我国现行抗震规范的规定以地表处的设计反应谱或地震地面运动作为输入,而对于地下工程结构(包括基础埋深较大超高层建筑),我国抗震规范目前未对地下地震动输入做明确、细致的规定,若仍以地表处的设计反应谱或地震地面运动作为输入,则显然会导致计算分析结果的合理性降低。为解决这一问题,就需对地震场地效应进行全面的研究,以此来揭示地表与地下地震动之间的差异与联系。目前,场地效应的研究主要限于一些特例情况的统计与模拟分析,全面、系统的研究还未展开,研究成果尚不能达到用于抗震设计的要求。为此,本文收集并筛选了日本KiK-net地震台网自1997年运行以来记录到的强震记录,以地震动的幅值特性、频谱特性和非平稳特性为研究重点,对比地表与地下地震动幅值特性、频谱特性和非平稳特性的差异,为地下结构的地震输入的确定提供依据。本文的主要研究内容包括:1)场地条件对地震动幅值特性的影响。以井下地震记录为井下地震动、井上地震记录为地表地震动,分别给出井下、地表地震记录的PGA(peak ground acceleration)的衰减规律。讨论PGA放大系数β、Arias强度放大系数A、谱强度放大系数S的影响因素及其规律,回归β、A、S多因素作用下的衰减公式,并给出设计取值建议。2)场地条件对地震动频谱特性的影响。以地表地震记录反应谱与井下地震记录反应谱的比值(下文称比谱)为研究对象,提符合比谱变化规律的两种比谱模型,对比两种比谱模型的拟合效果,确定拟合效果较好的模型二为比谱模型。讨论比谱模型参数的多维相互关系及其衰减规律,比较不同条件下比谱模型的形状变化规律。3)场地条件对地震动非平稳特性的影响。采用两种强度包线模型分别研究地表、井下地震动强度非平稳特性。分析地表井下强度包线参数的比值的多维相互关系,并给出相应衰减规律。采用两种瞬时频率模型分别研究地表、井下地震动频率非平稳特性。分析地表井下瞬时频率模型参数的比值的多维相互关系,并给出相应衰减规律。