实际震害资料和土层地震反应分析表明,土体动剪切模量比和阻尼比是影响土层地震反应分析结果的主要因素之一,土体非线性对土层地震响应产生显著的影响已被研究者所证实。然而,土体是一种具有显著不确定性的材料,在其漫长的历史形成过程中,经历了自然和人为等因素的作用,其性质相当复杂,勘察、取样和实验得到的土体参数是离散的。土体参数的离散性必然会引起相应岩土工程和地震工程设计中的许多不确定性。《建筑抗震设计规范》中的标准设计谱是代表着实际情况的一种平均结果,事实上具有很大的不确定性,其中就包含了土动力非线性变异性的影响。为考虑不同风险水准下结构的抗震设计,就需要土参数变异下的概率设计谱。本文研究了概率设计谱计算方法,给出了考虑土非线性参数变异性下具有概率意义标准设计谱的的修正关系,以深化土非线性对设计谱影响认识,并为考虑不同风险水准的工程抗震设计提供参考。同时,为掌握土非线性特征与反应谱特征之间的关系,并为工程风险设计中土非线性参数的选取提供依据,本文研究了场地土体动力非线性参数概率与地表响应概率之间的关系。主要的工作如下:1.阐明了进行不确定性分析基本理论,对正态性检验、百分位数、参考值范围的概念和计算方法进行了详细论述,提出了考虑土动剪切模量比和阻尼比变异性的概率设计谱计算的基本思路,自编了概率设计谱的计算程序。2.根据提出的考虑土动剪切模量比和阻尼比变异性概率设计谱的计算思路,以四种设防烈度下二类场地为计算模型,提出了考虑粘性土和无粘性土动剪切模量比和阻尼比变异性下概率设计谱,分析了各种参数对概率设计谱的影响。研究分析表明,土动剪切模量比和阻尼比变异性对设计谱总体影响显著,但影响程度主要由概率水准决定,对不同频段影响也不近相同;由土动剪切模量比和阻尼比变异条件下所得到的概率设计谱的离散绝大多数不遵从正态分布而为偏态分布;无粘性土动剪切模量比的变异性对设计谱的影响程度远远大于粘性土动剪切模量比变异性对设计谱的影响程度;场地土动力非线性参数变异性对地表峰值加速度影响的敏感性随场地土动力非线性参数概率水准的增大而增强。3.采用数值模拟方法,通过二类场地模型,建立了粘性土和无粘性土动力非线性参数概率与地表响应概率之间的关系。研究表明,动剪切模量比非线性参数概率水平与场地设计谱概率水平的关系随频率不同而有所变化;阻尼比非线性参数概率水平与场地设计谱概率水平存在良好的对应关系,二者概率水平一致,且与反应谱的频率无关;动剪切模量比和阻尼比非线性参数概率水平均与峰值加速度概率水平的关系基本呈线性关系,且二者概率水平基本一致。