研究背景：

抗震规范设计谱以及地震动模型计算的反应谱通常是基于5%阻尼比给出的。而海洋结构的阻尼比并非5%，例如，海底沉管隧道、海底管道、海洋石油平台、储油罐、跨海桥梁等海洋工程结构的阻尼比一般小于5%，装有隔震支座的建筑和桥梁的阻尼比要大于5%。为得到相应结构阻尼比水平下的谱值，最常用方法是建立阻尼修正系数(DMF)模型，DMF可以在5%阻尼比反应谱基础上进行调整得到其他阻尼比水平的反应谱。

日本相模湾海底地震观测台站为研究海域地震动提供了数据基础，并且已有海域地震动模型，如Hu et al. (2020)，为DMF模型的应用提供了前提条件。

研究方法及结果：

基于日本相模湾海域K-net的海底和陆地地震动数据，通过DMF比率和t检验揭示了海上和陆上DMF之间的差异，回归了水平和竖向水平和垂直加速度谱的DMF模型（如图1所示）以及相应的标准差模型（如图2所示），并与陆域模型进行比较（如图3所示）结论和启示如下：

（1）海域和陆域地震动的DMF在大多数谱周期内，海域和陆域地震动的DMF差异显著，场地条件对海域DMF的影响很小。在较短的周期内，海域模型小于陆上模型；水平分量的海域模型在长周期高阻尼比时比陆域模型大。

（2）阻尼比和谱周期对DMF值的影响可以用阻尼比的三次函数和谱周期的四次函数很好地建模。并且可以用阻尼比的二次函数来模拟阻尼比对所有标准差的影响。

（3）事件间残差的分布表明，DMF与震源深度有关，矩震级和震源距离的影响可以忽略。随着近海地震动数据集的增加，地震参数对DMF的影响将得到改善。未来的研究将探讨如何合理地将场地信息纳入DMF。

（4）阻尼比为1%时的所有标准差都小于阻尼比为30%时的标准差。总标准差与事件内标准差接近，表明DMF模型的不确定性主要取决于震源效应以外的效应。竖向DMF的标准差略小于水平向DMF的标准差。

（5）所提出的DMF模型可用于将海域GMPEs从5%的阻尼比缩放到1%~30%的其他阻尼比下的反应谱。由于5%阻尼比反应谱在0.3 s左右出现波谷，调整后的反应谱同样出现小波谷（如图4所示）。

该成果发表在地震学国际权威期刊《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

图1 由地震动记录计算的DMF与模型预测的DMF的对比

图2 DMF标准差模型

图3 本文DMF模型与陆域DMF模型的对比

图4 经本文DMF模型调整后的反应谱