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研究亮點(diǎn)
日本相模灣地區(qū)海域地震動(dòng)水平向和豎向加速度譜阻尼修正系數(shù)
發(fā)布時(shí)間： 2023-06-05 點(diǎn)擊數(shù)量：5273研究背景：
抗震規(guī)范設(shè)計(jì)譜以及地震動(dòng)模型計(jì)算的反應(yīng)譜通常是基于5%阻尼比給出的。而海洋結(jié)構(gòu)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(tái)、儲(chǔ)油罐、跨海橋梁等海洋工程結(jié)構(gòu)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(yīng)結(jié)構(gòu)阻尼比水平下的譜值，最常用方法是建立阻尼修正系數(shù)(DMF)模型，DMF可以在5%阻尼比反應(yīng)譜基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整得到其他阻尼比水平的反應(yīng)譜。
日本相模灣海底地震觀測(cè)臺(tái)站為研究海域地震動(dòng)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并且已有海域地震動(dòng)模型，如Hu et al. (2020)，為DMF模型的應(yīng)用提供了前提條件。
研究方法及結(jié)果：
基于日本相模灣海域K-net的海底和陸地地震動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)DMF比率和t檢驗(yàn)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差模型（如圖2所示），并與陸域模型進(jìn)行比較（如圖3所示）結(jié)論和啟示如下：
（1）海域和陸域地震動(dòng)的DMF在大多數(shù)譜周期內(nèi)，海域和陸域地震動(dòng)的DMF差異顯著，場(chǎng)地條件對(duì)海域DMF的影響很小。在較短的周期內(nèi)，海域模型小于陸上模型；水平分量的海域模型在長(zhǎng)周期高阻尼比時(shí)比陸域模型大。
（2）阻尼比和譜周期對(duì)DMF值的影響可以用阻尼比的三次函數(shù)和譜周期的四次函數(shù)很好地建模。并且可以用阻尼比的二次函數(shù)來(lái)模擬阻尼比對(duì)所有標(biāo)準(zhǔn)差的影響。
（3）事件間殘差的分布表明，DMF與震源深度有關(guān)，矩震級(jí)和震源距離的影響可以忽略。隨著近海地震動(dòng)數(shù)據(jù)集的增加，地震參數(shù)對(duì)DMF的影響將得到改善。未來(lái)的研究將探討如何合理地將場(chǎng)地信息納入DMF。
（4）阻尼比為1%時(shí)的所有標(biāo)準(zhǔn)差都小于阻尼比為30%時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差。總標(biāo)準(zhǔn)差與事件內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差接近，表明DMF模型的不確定性主要取決于震源效應(yīng)以外的效應(yīng)。豎向DMF的標(biāo)準(zhǔn)差略小于水平向DMF的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)譜。由于5%阻尼比反應(yīng)譜在0.3 s左右出現(xiàn)波谷，調(diào)整后的反應(yīng)譜同樣出現(xiàn)小波谷（如圖4所示）。
該成果發(fā)表在地震學(xué)國(guó)際權(quán)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(dòng)記錄計(jì)算的DMF與模型預(yù)測(cè)的DMF的對(duì)比
圖2 DMF標(biāo)準(zhǔn)差模型
圖3 本文DMF模型與陸域DMF模型的對(duì)比
圖4 經(jīng)本文DMF模型調(diào)整后的反應(yīng)譜
