董林林

(郑州大学 土木工程学院，河南 郑州 450001)

雅安地震的悲剧让我们再次感伤于大自然的巨大破坏力，从2008年的汶川特大地震到2010年的玉树灾情再到如今的雅安地震，我们在感叹民族多灾多难的同时，似乎我们更需要为减小灾难损失做些什么。在持续不断地受到震源的影响下，近断层地震动产生强烈的破坏，其影响范围及其强度与地震大小、断层尺寸规模密切相关.目前许多专家学者一致认为，近断层的断层距一般是小于20至60 km的范围。在我国一些重要的城市，例如成都、兰州和西宁等均处于地震的近断层区区域范围内，因此，加强对近断层强地震动的特点研究和对我国的建筑抗震设计及减小灾难损失有着重要的现实意义。

一 近断层地震的定义及特点

近断层地震动一般表示断层距小于20～60km的范围场地的地震动，又称为近场地震动或近源地震动。受断层破裂方向，震源机制与场地的关系和断裂面相对滑动方向等各种因素的影响，近断层地震动和一般的远场地震动有显而易见的不同之处。由于方向性效应和滑冲效应引起的长周期脉冲型永久地面位移是地震动最显著的特点，最为常见的便是速度脉冲型运动，同时受上盘效应和集中性的影响，近断层地震动还具有许多新特点.前人已全面地归纳近断强地震动的特点，本文在其基础上简要解释近断层地震动的概念及形成机理。

二 近断层强地震动的特点

1.集中性

从大量模拟的试验结果不难看出，近断层地震动随着断层距的增加而很快的衰减，强地震动的范围很小，一般主要集中于断层在地表的投影中心。如果不在这一范围之内，其震动幅值明显下降，从近年来的一些震害数据资料也可看出，断层在地表投影中心是破坏性最严重的区域。近断层区域位错源辐射地震波的几何衰减是导致强地震动集中性的主要原因。

2.滑冲效应

滑冲效应是一种静力永久位移，是由于地震的静力形变场所产生的永久地面位移引起的，又被形象地称为“fling step”。主要在断层滑动的部位会发生滑冲效应，走滑破裂主要发生在平行断层走向的分量上;而倾滑断层主要发生在垂直断层走向的分量上.近年来的地震震害中已经表明，这种与地表破裂有关的滑冲效应会产生巨大地破坏力，特别是对断层穿过或靠近断层中心线的建筑物和构筑物。

3.上盘效应

上盘效应是指对延伸至地表断层相同距离的场地，上盘场地要比下盘场地更接近于断层。上盘效应的地质灾害严重性明显大于下盘的地质灾害严重性。其特点如下，首先上下两盘的地震动加速度峰值有明显差异，上盘地震最大加速度远远高于下盘，并且下盘地震动加速度的衰减速率要明显大于上盘，另外受上盘效应的影响，加速度反应谱短周期段谱值有明显的增大。

4.破裂方向效应

当破裂在断层面上朝着一个观测点传播，并且传播速度约等于于剪切波速时，几乎可以同时观测到断层面辐射的大部分能量，形成一个长周期脉冲 ，即破裂传播的方向性效应。多普勒效应可以用来解释破裂的方向性效应。正向破裂方向效应两个必要条件：①断层面的破裂传播方向指向场地②断层的滑动方向指向场地，这两个条件缺一不可。

5.长周期速度脉冲

破裂方向效应和滑冲效应是长周期速度大脉冲产生的原因，其中破裂方向效应产生的是动力学的双向速度脉冲，主要出现在远离震中的近断层场地上;滑冲效应产生单向速度脉冲，接近近断层且与震中位置无关。

断层破裂以几乎和剪切破裂速度同样大的速度向场地传播，于是乎正向破裂方向效应产生的双向速度脉冲，使其破裂释放的能量以一双向长周期速度脉冲到达，并且在出现时开始记录。这种速度脉冲与双向速度脉冲不同，是单向的。

6.近断层地震动的方向性

方向性效应分为前、后、中三个方向的方向性效应，我们平时所说的主要是前方向性效应。由于受断层上剪切错位的影响，在垂直于断层的方向上将发生双向长周期速度脉冲，从而导致了平行断层走向的峰值速度远小于垂直断层走向的峰值速度，而滑冲效应主要发生在断层滑动的方向上。对于走滑地震，双向速度脉冲垂直断层走向方向，而滑冲位移则与断层走向平行。对于倾滑地震，在垂直断层面的方向上有铅直、垂直断层走向的两个方向分量;一般地面位移与断层滑动方向一致且平行于断层面，也可分成铅直、垂直断层走向的两个水平方向分量。单向速度脉冲方滑冲效应发生的方向一致，即在断层滑动的方向上。

三 前景与展望

我国关于近断层问题的研究起步较晚，针对于结构反应展开的研究不全面，对于场地条件的影响，后方向性效应的特点，近断层地震动的扭转分量等的研究存在缺陷，近断层地震动对耗能减振和隔震结构的影响还需进一步深入研究。

美国规范在理论上考虑了近断层效应的影响，引入了近断层反应谱放大因子的概念。而我国的抗震设计规范中仅仅采用避让距离来进行抗震设防，这种简单的概念设计表明我国规范对断层认识不足，同时目前研究所得的设计反应谱在设计中仍无法应用，也就是说目前设计理论还无法定量考虑此种影响，研究适用于近断层区的抗震设计方法有着很大的实用意义。相信通过不断地创新研究，一定可以合理进行近断层区结构的抗震设防，为我国的抗震减灾工作作出应有的贡献。

[1]李新乐，朱唏.2003.近场地震速度脉冲效应及模拟模型的研究.中国安全科学学报，13(12)：48～52

[2]倪永军.2004.近断层地震动的加速度峰值比和反应谱分析[J].北方交通大学学报，28(4)：125