不同阻尼比下的位移谱衰减关系在确定设计位移谱和概率地震危险性分析中具有十分重要的作用。已有的位移谱衰减关系或规范设计反应谱一般都基于5%的阻尼比,然而绝大多数结构在较大地震荷载作用下因非线性变形而具有较高的阻尼比,除此之外,其它结构,例如斜拉桥的拉索的阻尼比大大小于5%。在这些结构的设计中,一般采用简单的阻尼比修正系数去乘5%阻尼比的设计谱以获得某阻尼比下的设计谱,但这些阻尼比修正系数增加了更大的不确定性。因此,建立一组多阻尼比下的位移谱衰减关系具有重要的意义。本文采用5955条主要来自于日本Ki K-net和K-NET台网的浅地壳与上地幔地震的地震动数据,利用残差分析、假设检验、随机效应回归方法,建立了考虑场地线性与非线性反应、随距离的几何衰减和粘滞衰减以及在多火山区域的高粘滞衰减率、断层类型等因素的从1%到30%阻尼比、0-5s谱周期内的位移谱衰减模型。根据不同阻尼比下模型系数对比分析和残差分析的结果:阻尼比对小震震级项、路径衰减项、场地类别项、模型残差标准差都有较大的影响,而对断层形式项、深度项的影响可以忽略,本文得到的主要结论如下:(1)在极短谱周期段(小于0.04s),所有回归参数(包括小震震级项、距离衰减项、场地项系数)均与阻尼比无关,与反应谱理论定义一致,即短周期结构地震反应几乎不受阻尼比影响。(2)在小于0.16s谱周期内,阻尼比对小震震级项系数的影响较小。在周期大于0.16s之后,小震震级项系数随着阻尼比的增大而逐渐减小,周期越大减小的速率越大。(3)阻尼比对距离衰减率的影响:(a)谱周期超过0.04s后,几何衰件率的绝对值随着阻尼比增大而增大;(b)谱周期在0.04-0.6s之内时,各个阻尼比下的粘滞衰减率、火山距粘滞衰减率有较大差异,其绝对值随着阻尼比增大而逐渐减小,谱周期大于0.6s时,阻尼比对粘滞衰减率和火山距粘滞衰减率的影响不大。(4)阻尼比对场地线性项的影响:(a)在Ⅰ类场地周期范围内的谱周期上,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地项系数出现低谷,系数值随阻尼比减小而减小;(b)当谱周期接近于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地各自场地周期范围时,场地放大比曲线出现峰值,峰值均随着阻尼比增加而减小;(c)在谱周期超过场地类别的平均场地周期后,场地项系数随着阻尼比的增加而增加,但其差别相对不大。(5)利用随机效应模型将残差分为事件内残差和事件间残差,将事件内残差分为场地间和场地内残差,结果表明:(a)模型总标准差、场地内总残差标准差随着阻尼增加而减小;(b)在所有的谱周期上,事件间残差标准差小于事件内残差标准差,说明模型对震源效应的拟合效果相对路径效应、场地效应及其它因素要好。(6)非线性场地反应对位移谱有较大的影响,在第Ⅳ类场地上震级为7.5级,断层距离为10km时,考虑场地非线性和不考虑场地非线性反应的预测谱,其短周期最大差异可达25%。(7)通过对回归后的模型残差随各自变量参数的分布、不同工况下模型的预测谱、与其它衰减模型对比的分析,本文的位移谱模型较好的拟合了各自变量参数与位移谱之间的相关关系,模型的标准差在合理的范围之内。