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研究亮點
日本相模灣地區海域地震動水平向和豎向加速度譜阻尼修正系數
發布時間： 2023-06-05 點擊數量：2791研究背景：
抗震規范設計譜以及地震動模型計算的反應譜通常是基于5%阻尼比給出的。而海洋結構的阻尼比并非5%，例如，海底沉管隧道、海底管道、海洋石油平臺、儲油罐、跨海橋梁等海洋工程結構的阻尼比一般小于5%，裝有隔震支座的建筑和橋梁的阻尼比要大于5%。為得到相應結構阻尼比水平下的譜值，最常用方法是建立阻尼修正系數(DMF)模型，DMF可以在5%阻尼比反應譜基礎上進行調整得到其他阻尼比水平的反應譜。
日本相模灣海底地震觀測臺站為研究海域地震動提供了數據基礎，并且已有海域地震動模型，如Hu et al. (2020)，為DMF模型的應用提供了前提條件。
研究方法及結果：
基于日本相模灣海域K-net的海底和陸地地震動數據，通過DMF比率和t檢驗揭示了海上和陸上DMF之間的差異，回歸了水平和豎向水平和垂直加速度譜的DMF模型（如圖1所示）以及相應的標準差模型（如圖2所示），并與陸域模型進行比較（如圖3所示）結論和啟示如下：
（1）海域和陸域地震動的DMF在大多數譜周期內，海域和陸域地震動的DMF差異顯著，場地條件對海域DMF的影響很小。在較短的周期內，海域模型小于陸上模型；水平分量的海域模型在長周期高阻尼比時比陸域模型大。
（2）阻尼比和譜周期對DMF值的影響可以用阻尼比的三次函數和譜周期的四次函數很好地建模。并且可以用阻尼比的二次函數來模擬阻尼比對所有標準差的影響。
（3）事件間殘差的分布表明，DMF與震源深度有關，矩震級和震源距離的影響可以忽略。隨著近海地震動數據集的增加，地震參數對DMF的影響將得到改善。未來的研究將探討如何合理地將場地信息納入DMF。
（4）阻尼比為1%時的所有標準差都小于阻尼比為30%時的標準差。總標準差與事件內標準差接近，表明DMF模型的不確定性主要取決于震源效應以外的效應。豎向DMF的標準差略小于水平向DMF的標準差。
（5）所提出的DMF模型可用于將海域GMPEs從5%的阻尼比縮放到1%~30%的其他阻尼比下的反應譜。由于5%阻尼比反應譜在0.3 s左右出現波谷，調整后的反應譜同樣出現小波谷（如圖4所示）。
該成果發表在地震學國際權威期刊《Bulletin of the Seismological Society of America》
Hu Jinjun, M. Liu Mingji, and Tan Jingyang. Damping Modification Factors for Horizontal and Vertical Acceleration Spectra from Offshore Ground Motions in the Japan Sagami Bay Region, Bulletin of the Seismological Society of America. 2022, doi: 10.1785/ 0120210327
圖1 由地震動記錄計算的DMF與模型預測的DMF的對比
圖2 DMF標準差模型
圖3 本文DMF模型與陸域DMF模型的對比
圖4 經本文DMF模型調整后的反應譜
