预测建筑物结构对地震荷载的响应是一个非常复杂的问题。地震荷载建模具有多层复杂性。影响结构对地震荷载反应的一些因素包括：
地震烈度
地震持续时间
土壤特性
建筑物结构
从地震（断层）发源点算起的建筑物基础位置
工程师可以使用多种方法来设计安全且经济高效的结构。在本文中，我们将简要介绍这些方法。
地震分析的主要任务是模拟地震引起的地面运动。它可以用位移、速度或加速度来描述。有四种常用方法来模拟激励响应：
当量静载荷法
响应谱分析 (RSA)法
基于模态的时间历程分析
直接时间积分时程分析
当量静载荷法
这是近似评估地震对结构影响的最简单方法。主要目标是将最大预测水平载荷分布作为静力应用。该方法的基础是简单结构（例如悬臂梁）的响应由第一模态主导（对应于低频和高质量参与因子）。因此，该方法不适用于不规则或高度复杂的结构。为了使这种方法有效，结构必须是低层的并且相当对称，以避免由于地面运动而产生扭转运动。
等效静载荷可以从适当的响应谱获得。
响应谱
响应谱分析是地震工程中的强大工具。RSA 的用法和好处可能很难理解，特别是如果您刚刚学习该技术。为了让大家更容易理解，我们分点来解释一下：
地震载荷通常通过地面加速度时程图来描述。这些是地震期间地面加速度随时间变化的图。图 2 显示了这样一个图。
在地震载荷下，许多结构的行为类似于简谐振子 (SHO)。将振动结构近似为 SHO 为准确且有用的数值建模提供了很多机会。RSA 是利用这种简化的技术之一。
考虑一个频率为 (ω) 的简谐振子。我们知道 ω 只是刚度 (k) 和质量 (m) 的函数。该振荡器可以通过地面加速度时间历史被迫振动。振荡器将以随时间变化的加速度发生位移。这意味着可以获得振荡器的响应时间历史。响应可以是位移、速度或加速度。下图总结了这个过程：
30 Hz 振荡器的峰值响应是 102 m/s 2 的加速度。该频率下的加速度为我们提供了响应谱图上的单个数据点。
我们可以对不同频率的 SHO 应用相同的激励（地面加速度），获得最大响应并生成频率与最大响应值的关系图。该图是响应谱。
通常，单个平滑谱源自多个事件（多个地震记录）或多个响应谱。这解释了地震的随机性。平滑的光谱还消除了响应中局部峰值的不当影响。
一旦响应谱图可用，就可以从图中读出峰值响应。可以利用模态分析来确定相关（最主要的）固有频率，并且这些频率下的响应将起到等效静载荷的作用。
响应谱的生成不考虑任何非线性——假设振荡器的质量和刚度在事件持续时间内保持不变。此外，不考虑材料和接触非线性。
响应谱分析 (RSA)
等效静载荷法可能过于保守。响应谱分析是计算更准确响应的替代方法。
有限元方法可用于独立计算每个模态的最大响应，然后使用模态组合数学过程来组合这些模态的效果。求解器可以利用一组指定的已建立的数学规则来确定模式的组合效果。
本质上，复杂多自由度结构的地震响应是通过将多个单自由度系统的响应组合起来获得的，每个系统代表一种自然模式。这就是为什么模态分析（确定自然模态）是 RSA 的先决条件。
除了模态分析结果之外，还需要响应谱数据作为 RSA 的输入。
必须认识到，RSA 是一种为分析人员提供快速但有用的系统峰值响应估计的方法。RSA 的优势在于其效率，而不是计算成本更高的时间历史分析的更高准确度。
基于模态的时程分析
基于模态的时间历史分析是一种线性瞬态（线性动态）分析，它利用模态叠加过程来计算给定时间历史的系统响应。
与 RSA 相比，该方法的优点是可以捕获各个模态响应的相位和符号。
缺点是需要时间历史输入（还需要时间历史来生成响应谱图，但通常响应谱图很容易获得，但时间历史可能更难获得）。
该方法的应用之一是确定用于评估建筑物安装设备的输入运动。
建筑物的模态分析以及地面运动时间历史的选择可用于获得地面运动时间历史。
生成的楼层时间历史记录可以直接使用，或转换为“楼层响应谱”以进行单独分析。
直接时间积分时程分析
这是地震分析中最复杂且计算成本最高的方法。
它是一种非线性瞬态（非线性动态）分析。
逐步求解运动方程以生成结构对时间历程的响应。
此方法考虑了非线性（与线性的基于模式的时间历史相反）
下面的流程图总结了本文的内容。
