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由于地震动衰减关系在工程地震中的重要作用，几十年来一直是研究的热点，研究者发表了上百篇的研究成果。其中，大部分是经验性的，即从大量的强震记录中总结出地震动衰减的主要影响因素，用简单数学模型描述，再用不同的统计方法得到相应的回归系数。这种目前普遍使用的方法对强震数据的依赖性很强，对世界上大多数缺乏强震记录的国家和地区，这种方法实践中并不适用。本文使用覆盖面广的宽频带数字地震台网观测到的小地震数据，借助地震学方法，建立地震动衰减关系，以弥补强震观测数据不足的问题。为了验证方法的可行性，选择测震数据和强震数据都很丰富的日本东北地区（东经138°-143°、北纬36°-40°）作为研究区。收集12个F-net台站记录到的632次小地震（Mw=3.5-4.5、震源深度≤30km）中的850条记录，89个K-NET基岩台站记录到的257次地震（Mw≥4.5、震源深度≤30km）中的4323条记录。前者用于解决区域震源和地壳介质参数估计的问题，后者用于比较分析、论证方法的可行性。将F-net数据的傅里叶谱包络线作为目标曲线，借助地震学研究成果，确定了Δσ、Qo、η、R1、R2等五个关键反演参数和参数的取值范围，用微遗传算法得到最优解。将反演结果代入简化的地震动均方根计算模型和非简化的地震动均方根加速度计算模型，分别得到简化和非简化的地震动峰值加速度衰减关系。与K-NET强震数据和经验性衰减关系比较，本文方法与强震数据的符合程度与一些经验性衰减关系相近。同时观察到，本文的结果好于拟合用强震数据较少的经验性衰减关系，略差于拟合用强震数据较多的经验性衰减关系，说明在缺少强震观测数据地区的可行性，，为进一步在缺乏强震观测数据地区建立衰减关系奠定了基础。本文最后结合工作中遇到的问题，为今后工作提出了一些建议。