地震灾害具有本质的不确定性,目前我国现行的《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)所推荐的分析方法尚无法完全反映地震动随机性对抗震结构和隔震结构地震响应的影响。广泛使用的振型分解反应谱法需要采用地震动白噪声假定和振型响应峰值因子一致性假定,对于大规模复杂结构的抗震计算存在较大偏差。在隔震结构地震响应计算方面,规范建议的水平向减震系数法需要借助非隔震结构反应谱法计算结果,致使地震响应结果与非线性随机振动结果之间存在较大差异。采用真正意义的随机振动方法计算抗震结构和隔震结构地震响应的需求越来越迫切。本文基于近年发展起来的一类高效准确的随机振动时域显式方法,针对现行抗震规范地震响应计算方法存在的突出问题,系统提出了抗震结构和隔震结构地震作用效应计算的随机振动方法,弥补了现行抗震规范在地震作用计算方面的不足。本文研究的主要工作包括:(1)从物理演化和概率演化机制处置方式的角度系统阐述了各类随机振动方法,对随机振动方法的发展进行了综述。阐述了现行抗震规范推荐的抗震结构地震响应计算的振型分解反应谱法,以及隔震结构地震作用效应计算的水平向减震系数法,深入剖析了这些方法在抗震结构和隔震结构地震作用计算方面存在的问题。(2)系统阐述了结构非平稳随机振动的时域显式方法。分别介绍了结构动力响应时域显式表达式的构建过程,以及结构动力响应统计矩计算的时域显式直接法和峰值计算的时域显式随机模拟法。从物理演化和概率演化分离处置的角度深入剖析了方法的计算优势,为大规模复杂抗震结构与隔震结构的随机振动分析奠定了基础。(3)系统开展了基于随机振动时域显式法的抗震结构地震响应计算方法研究。通过迭代计算直接获得与现行规范反应谱完全等效的地震动加速度功率谱;利用精细积分和Newmark-β积分格式构建结构地震响应的显式表达式,并阐明了显式表达式中系数向量的物理意义;结合地震动随机过程的数值模拟,统计分析得到结构地震响应的平均峰值。在此基础上,提出了抗震结构地震作用效应计算的时域显式随机模拟法。(4)系统开展了基于随机振动时域显式法的隔震结构地震响应计算方法研究。针对隔震结构的局部非线性行为,从隔震结构的拟线性运动方程入手,建立隔震结构地震响应的显式表达式;利用时域显式表达式的降维列式优势,实现隔震装置局部非线性自由度的高效降维迭代计算,大幅提高了隔震结构非线性时程分析的计算效率。在此基础上,提出了隔震结构地震作用效应计算的时域显式降维迭代-随机模拟法。(5)系统开展了抗震结构分析时域显式随机模拟法及隔震结构分析时域显式降维迭代-随机模拟法在实际工程中的应用研究。分别采用上述方法计算抗震结构和隔震结构在地震作用下的层间剪力,据此引入层间剪力校准系数并对反应谱法构件内力计算结果进行调整,有效克服了传统反应谱法和水平向减震系数法存在的突出问题。在此基础上,系统提出了一套基于随机振动时域显式方法的抗震结构和隔震结构地震作用效应的实用计算方法。数值算例和工程实例的计算结果表明,所提出的抗震结构和隔震结构地震响应随机振动方法,可以更合理地获得两类结构的地震作用效应,且具有理想的计算效率和良好的计算精度,操作性强,可以作为现行抗震规范地震响应计算方法的有效补充。