震害资料表明,采用位移参数衡量结构在地震作用下的状态更为合理,并由此逐渐形成了基于位移的抗震设计方法。目前国内外学者普遍认为基于位移的抗震设计方法是实现基于性态的抗震设计理论最有效的途径之一。如加速度设计谱在基于力的抗震设计中的重要作用,位移设计谱是基于位移的抗震设计方法中的重要内容。本文以全球207次地震的2780个台站的地震动记录为数据基础,以显著影响地震动位移反应谱的几个主要因素为切入点,系统分析了地震动位移反应谱的特性,并给出了确定位移设计谱的具体参数。为便于与传统的基于力的抗震设计方法结合,本文所给出的位移设计谱与加速度设计谱之间可互相转化。因此,在讨论位移谱的同时,对加速度谱一并分析。本文主要包括以下几个方面的研究内容:(1)数据处理是有关地震动反应谱分析工作中需考虑的关键问题之一。滤波截止周期是地震动数据处理中的关键参数,其值的确定对加速度反应谱的影响可忽略不计,但对位移反应谱的影响却非常显著。为获取准确、有效的地震动谱位移及统计结果,本文采用小波分析中的多尺度分析方法分析地震动中的长周期噪声,提出了一种定量确定地震动高通滤波截止周期的方法,并与前人所提方法进行了系统的对比。(2)脉冲型地震动常具有高速度和高位移幅值,其谱位移显著大于普通类型地震动的谱位移。为提高断层区建筑结构的抗震安全水平,在位移设计谱的标定中应单独考虑该类地震动位移反应谱的特征。此外,为消除此类地震动对非脉冲型地震动分析结果的影响,应将此类地震动挑选出来。为减小识别脉冲型地震动中的主观性误差,本文提出了一种定量识别脉冲型地震动的方法,并与前人方法进行了对比。(3)为便于与传统的基于力的抗震设计方法结合,本文基于欧洲规范中的设计谱形式提出了一种长周期段为曲线形式且能与加速度设计谱互相转化的位移设计谱形式。本文采用所提数据处理方法对所选记录进行数据处理,采用所提脉冲识别方法将所选记录分为脉冲型和非脉冲型。在计算所选地震动记录的反应谱后系统讨论了震级、场地和距离因素对地震动反应谱的影响,然后分别给出了非脉冲型和脉冲型地震动的设计谱参数。为讨论这一方法和所给参数的有效性,系统对比分析了本文设计谱与中国、美国和欧洲规范的设计谱。(4)脉冲型地震动的反应谱特征显著异于非脉冲型地震动的反应谱。采用传统的设计谱方法很难考虑脉冲型地震动的影响。此外,传统的设计谱方法也很难考虑前人所给出的脉冲周期与震级之间的回归关系。为提高断层区建筑结构的抗震安全水平,有必要单独考虑此类地震动的影响。鉴于此,本文基于小波分析中多尺度分析方法所获地震动分量的特性提出了一种谱形态和谱值能够基于地震动中的频率成分而作出相应调整的设计谱方法。