0 引言
地震災害調查發現，在極震區明顯體現出震害的集中性，因此，地震學和地震工程學界對近斷層地震高度重視。自從 1933 年在美國 Long Bench 地震中獲得第一條強震加速度記錄以來，地震工程領域學者一直試圖建立強震動記錄和震中區震害集中性的聯系，但由于地震發生的時間和地點的不確定性，實際地震中得到的近斷層地震記錄很少。從上世紀末的幾次強烈地震尤其是 1994 年美國 Northridge 地震、1995 年日本 Kobe 地震、1999 年土耳其 Izmit 地震和 Duzce 地震以及 1999 年我國臺灣 Chi-Chi 地震中獲得的大量近斷層地震記錄，證實了極震區震害集中性與強震動的關聯性，并為進一步研究地震的發生機理和發展過程提供了寶貴的基礎數據資料。許多學者對近斷層地震記錄的幅值、頻譜等特性開展了分析研究，發現近斷層地震動與遠場地震動有顯著差別，并逐步發現了斷層破裂方向性效應、滑沖效應、上盤效應和強烈豎向地震動等特性。這些顯著的近斷層地震動特性對工程結構的地震響應以及失效破壞影響較大。進入本世紀以來，近斷層地震動特性及其對工程結構的地震響應和抗震設計規范的影響研究取得了長足的進步，并已取得了豐碩成果。
作者參考大量文獻資料，首先對近斷層地震動特性的研究進展進行系統的回顧和總結; 然后，分別介紹水平和豎向近斷層地震動對工程結構的地震響應的研究進展，并進行初步分析和總結; 進一步就近斷層地震動對抗震設計反應譜和規范的影響進行概況總結; 最后，提出在近斷層地震動特征及其對工程結構地震響應的影響方面仍存在的問題和有待進一步開展研究的內容。
1 近斷層地震動特性
關于近斷層地震動的名稱，目前國內主要有近場、近斷層和近源等 3 種，對應國外的名稱分別為near-field、near-fault 和 near-source，在一般的研究中大多沒有特意區分，本文中稱之為近斷層。Aki 等［1］指出近場地震動是指震源距較小、震源輻射地震波中的近場和中場項不能忽略的區域的地震動; 劉啟方等［2］認為在近斷層區域，由于距離斷層很近，顯然不能忽略近場和中場項，因此近斷層地震動包含在近場地震動以內。近斷層區域通常指到斷層距離不超過20 km 的范圍［3-4］; 但也有研究者認為斷層距界限值應取在20 ～60 km 之間較為合適［5-6］。目前對近斷層地震動的定義和近斷層范圍的確定還存在爭議。
早在 1958 年 Housner 等［7］對 1957 年美國 PortHueneme 4. 7 級地震中距離震中 5 英里左右的臺站記錄到的含有一個單脈沖的地震動記錄進行分析，指出該記錄表現出顯著的脈沖特性，即使在震級較小的情況下仍具有較強的破壞性。Bolt［8］通過對1971 年美國 San Fernando 地震記錄開展研究，首先認識到速度脈 沖可 能 產 生 于 快 速 的 斷 層 滑 動。
Bertero 等［9-10］對考慮近斷層地震的地震動評估方法以及 San Fernando 地震中近斷層地震記錄在結構抗震設計中的應用開展了相關研究。Baker［11］采用小波分析方法研究地震記錄，提出用三個條件來量化判定近斷層地震動，分別為脈沖指數大于 0. 85、脈沖應該在速度時程的前期到達\\( 速度時程前 20% 時間的累積速度平方大于脈沖時程前 10% 的累積速度平方\\) 以及地面峰值速度大于 30 cm/s。后續的研究中，有學者采用這種方法對 2011 年日本 9. 0 級地震［12］和 1986 年 Dharamsala 5. 5 級地震［13］的強震記錄進行量化識別和判定，結果表明該方法能較好地量化和識別近斷層地震動。
通過對近斷層區域地震動記錄的分析研究，人們逐漸認識到，近斷層地震動受到震源機制、斷層破裂過程、場地條件等因素的影響，體現出方向性效應和滑沖效應引起的脈沖效應、斷層破裂的上盤效應和顯著的豎向地震動等特性。
1. 1 方向性效應
方向性效應是斷層在破裂時造成位于近斷層區域的地震動顯著區別于遠場地震動的重要特性之一，根據斷層破裂朝向與斷層滑動方向的不同，可分為向前的方向性效應和向后的方向性效應。向前的方向性效應是引起近斷層地震動脈沖特性的主要原因之一，這種脈沖特性對工程結構的地震響應具有重要影響，因此多數研究主要是針對向前的方向性效應。
在以往的強地震動記錄中體現出明顯的方向性效應引起近斷層地震動的脈沖特性，1966 年美國Parkfield 地震中，在破裂前方斷層距僅為 80 m 的 C02臺站獲得的垂直于斷層走向的速度時程是觀測到的第一條包含方向性效應的地震記錄［14］。1992 年美國 Landers 地震、1999 年我國臺灣 Chi-Chi 地震、2003年美國加州中部的 San Simeon 地震［15］中的記錄都顯示了明顯的方向性效應。2008 年汶川地震中速度脈沖記錄出現在沿地震斷層破裂傳播的方向上，且與地表斷裂的距離都在 30 km 內，這些長周期速度脈沖的形成可能主要由破裂傳播的向前方向性效應引起［16］。
近斷層方向性效應對近斷層區域的地震動影響主要有以下特點: 1\\) 強震發生時，斷層破裂以接近于剪切波速的速度向前傳播時［17］，會在斷層破裂的前方場地聚集大量的斷層破裂能量，引起類似脈沖形式的地面運動，由于剪切波是橫波，會在這些場地上的垂直斷層方向的記錄中顯示出明顯的大幅值、長周期脈沖特性。2\\) 具有向前方向性效應的近斷層脈沖記錄可以用有限個地震動參數描述的等效脈沖來表現［18-20］，國內外許多學者已經提出了多種簡化脈沖函數，如三角形脈沖和矩形脈沖［21-22］、簡諧函數脈沖及其組合形式［23-25］、簡諧函數和指數函數組合脈沖形式［26-28］。一般來講，簡諧脈沖比矩形脈沖能更好地表現脈沖特性; 分段模擬脈沖函數比單個脈沖函數精度高，可在一定程度上反映實際地震動的非平穩隨機性，但幾乎每個簡化脈沖函數都有其局限性。簡化脈沖函數可用有限的幾個與震源參數相關的地震動參數來確定，主要包括脈沖周期和脈沖幅值［3-4，22，29-31］、脈沖個數或脈沖持時［32］和脈沖形狀參數［26］等。Ｒajesh［33］采用 Mavroeidis 等［3］提出的簡化脈沖模型評估了多自由度系統地震響應，驗證了采用等效數學模型仍然能夠很好地評估多自由度建筑結構的地震響應。武鋼等［34］采用正弦等效脈沖模型對大跨越輸電塔-線體系進行動力響應分析，認為塔-線體系在等效脈沖與實際近場脈沖型地震動作用下的響應相近，在大跨越輸電塔-線體系地震響應分析采用等效脈沖作用能夠彌補實際近場脈沖型地震動記錄過少的不足。3\\) 方向性效應對地面運動加速度的影響相對較小，但對速度和位移的影響較大［4］，進而引起近斷層區域較大的峰值速度\\( PGV\\) 與峰值加速度\\( PGA\\) 的比值［35］，而 PGV 與 PGA 比值的大小將直接影響到反應譜加速度敏感區和速度敏感區的界限周期［36］。
目前，一般認為破裂的方向性效應受諸多復雜因素的影響，包括斷層破裂的正斷層、逆斷層以及走滑斷層等類型，斷層破裂方向和破裂速度以及斷層面的滑動方向和位錯分布，還有觀測點位置和場地條件等［30］。方向性效應是近斷層區域較為普遍的地面運動特性，因此，更為準確地表現具有方向性效應的地面運動以及在設計中考慮這種效應是目前關注較多的重要課題，但仍沒有較為成熟的研究成果。
1. 2 滑沖效應
滑沖\\( fling-step\\) 效應也是近斷層地震動的重要特性之一，是地震過程中由于靜力位移的影響，地震時斷層兩盤發生相對錯動或滑動最后在滑動方向上產生地面永久位移的現象［4］。在地面運動記錄上表現為在斷層滑動方向的速度時程中出現一個單向的速度脈沖，而位移時程中出現一個“臺階”狀的永久位移。對走滑斷層地震，fling-step 效應表現在平行斷層方向; 對于正斷層或逆斷層地震則與斷層滑動方向一致，此時可能與斷層破裂發展造成的脈沖效應在垂直于斷層方向出現耦合的情況。
已有的近斷層地震動記錄中表現 fling-step 效應的相對較少，因此對 fling-step 效應比其他近斷層效應的研究更少［37］，但在 1999 年我國臺灣 Chi-Chi 地震和土耳其 Izmit 地震和 Duzce 地震中的地表破裂造成的很大的永久地面變形對橫穿或者接近于斷層線的工程結構造成了致命的損害，直接造成結構的斷裂或倒塌。因此，fling-step 效應及其對結構的影響不可忽視，目前由于能體現這種特性的近斷層記錄還較少，無法從統計意義上進行定量研究，近年來迅速發展的近斷層地震動模擬技術或許是研究 fling-step效應成因及其對工程結構影響的較好途徑。
1. 3 上盤效應
近斷層上盤效應是近斷層地震動的另一特性，特別是逆斷層的上盤效應十分明顯［38］。上盤效應是在距離斷層線相同的上盤場地比下盤場地更接近于發震斷層面，造成上盤場地上的地震動更為強烈，而且地震波在地表和斷層面之間的多次反射也可能放大上盤的地震動［2］，并且上盤場地的地面運動的衰減較下盤場地緩慢［38］。
1994 年美國 Northridge 地震［38］和1999 年我國臺灣 Chi-Chi 地震［31，39］中，在地震動速度、加速度幅值和頻譜特性上表現出明顯的上盤效應。Chi-Chi 地震是典型的逆斷層地震，我國有許多地區易發生逆斷層地震，如龍門山斷裂帶、天山、祁連山以及臺灣地區等，一些省會城市如成都、烏魯木齊、蘭州、西寧等處于逆斷層型地質構造之上，在進行這些地區的地震危險性分析、結構抗震設計和震害預測時，考慮其可能發生地震的震源機制對地震動的影響非常必要。我國規范當前的峰值加速度衰減關系使用的是橢圓型衰減關系，相對于發震斷層也是對稱分布的，將橢圓型衰減關系使用在逆斷層型地震時，會造成較大誤差［39］。
1. 4 顯著的豎向地震動特性
雖然以往的地震中曾記錄到強烈的豎向地震動，但記錄數量較少而且近斷層豎向地震動記錄更少。近年來的幾次強烈地震中特別是在距離斷層較近的極震區，都獲得了相當數量的豎向地震動記錄，如 1979 年美國 Imperial Valley 地震、1994 年美國Northridge 地震、1995 年日本 Kobe 地震、1999 年我國臺灣 Chi-Chi 地震和 2008 年我國汶川地震［40］等地震中一些豎向地震動強度遠超過了水平地震動。1994年美國加州 Northridge 地震是豎向地震運動研究的里程碑，第一次觀測到地震中很多強烈的豎向加速度和由于豎向地震造成現代建筑物的結構損害［41］。
1999 年 Chi-Chi 地震近斷層豎向地震動中明顯包含有低頻分量，斷層地表的豎向位移達 2 ～9 m［42］，遠超過水平向地表位移\\( 2 ～3 m\\) ，巨大的永久性地表豎向位移可能與豎向地震動中的長周期分量有很大關系［31］。
強烈地震中記錄到的顯著豎向地震動引起不少學者的關注，近斷層區域的豎向地震動特性逐步得到研究。豎向地震動研究主要集中在豎向加速度幅值和頻譜特性方面，加速度幅值特性包括豎向地震動峰值加速度衰減關系［43-45］和豎向與水平加速度幅值比，頻譜特性主要包括豎向地震動反應譜和豎向與水平反應譜比等。已有研究表明近斷層豎向地震動大致有以下特點: 1\\) 近斷層區域豎向和水平峰值加速度的比值與震級和距離相關，一般大于規范規定的 2/3，甚至可以達到或超過 1［46-48］; 斷層距在20 km以內的近斷層區域、軟弱土層場地，在中等震級地震和逆斷層大震級中長周期范圍等條件下，具有較大的豎向地震動［49］。2\\) 與遠場豎向地震動相比，近斷層豎向地震動可能含有更多的低頻成分，但相對于近斷層水平地震動，近斷層豎向地震動具有相對較高的頻率［45］。3\\) 隨著強震記錄的增多，統計分析結果表明，豎向與水平加速度譜的比值在反應譜不同周期范圍內不是簡單的常數，而與震級、震中距、場地類別等因素相關［46，50-52］。4\\) 有學者提出PGV 與 PGA 的比值大于 0. 2 s 可作為識別近斷層脈沖型地震動的一個強度指標［35］，但對于豎向地震動而言，只將該指標作為識別近斷層地震動的強度指標是不夠的［53］。
已有初步研究結果［46-48］顯示，近斷層區域的豎向地震動相對顯著，遠場豎向地震動相對較小，結構抗震設計的目的正是要考慮地震動強烈的極震區即距離斷層較近的工程結構的抗震能力，過去由于近斷層地震動記錄缺乏而不得不以遠場地震動為基礎推測極震區的地震設計輸入。近斷層區域的豎向地震動已呈現出比較顯著的特征并受到較多因素影響，遺憾的是目前對豎向地震動開展研究還比較少。近斷層區域豎向地震動特性研究可為抗震設計提供更完善和準確的地震動輸入。
2 近斷層地震作用下的結構地震響應
近年來在一些地震中特別是 1999 年我國臺灣地區的 Chi-Chi 地震［54］中獲得的大量近斷層地面運動記錄為研究近斷層地震動特征提供了有利條件，國內外學者逐漸重視和研究具有顯著近場效應的地面運動對工程結構的地震響應以及結構破壞的影響。
目前，研究較多的是近斷層地面運動的脈沖特性對工程結構的影響，主要是以地震動水平分量為主，近斷層豎向地震動對工程結構的影響研究相對較少。
2. 1 工程結構近斷層水平地震響應
工程結構近斷層地震響應在近年來幾次大地震中均表現出明顯的特征，即強烈地震中大量的建筑和橋梁結構直接受到短持時高能量的脈沖型地面運動，甚 至 是 較 大 地 表 破 裂 的 影 響，結 構 破 壞 嚴重［20，22，55］，而且中等震級的地震中近斷層區域的結構損壞也很嚴重［10，56］。斷層破裂的方向性效應引起在破裂傳播方向場地上記錄到的脈沖周期在1 ～2 s 之間，這與較大跨度橋梁和中高層建筑物等結構的自振周期較為接近，造成嚴重的結構破壞［57］。近年來，工程結構近斷層地震動響應得到了各國地震工程學者的廣泛關注［58］。關于工程結構近斷層水平地震動響應的研究大致有以下幾方面:
1\\) 近斷層地面運動具有明顯的速度幅值大、速度脈沖周期長等特性，并且 PGV 與 PGA 比值較大［36］。較大的 PGV 與 PGA 比值的地面運動使得加速度反應譜具有較寬的加速度敏感段，將增大高層建筑的基底剪力、層間變形和延性需求［59］，也降低附加阻尼的減震效果。因此，PGV 與 PGA 比值是控制結構地震響應的一個重要參數［36，60-61］。當工程結構的基本周期遠大于脈沖周期時，高階模態的影響相對顯著，在某些情況下以低階模態估計結構地震響應是不準確的［62-65］。
2\\) 近斷層脈沖型地面運動將增大結構的非彈性響應和結構的延性需求，可能造成較大的結構殘余位移［21，66］，近斷層地震作用下結構的非彈性位移比\\( 非彈性體系最大位移與彈性體系最大位移的比值\\)明顯大于遠場地震作用下的非彈性位移比，同樣相應于垂直斷層方向的非彈性位移比要大于平行斷層方向的非彈性位移比。
3\\) 有學者提出持時在 0. 5 ～ 1. 5 s 的加速度脈沖具有較大的破壞性［9］，但多數學者認為，近斷層地震動對結構的破壞作用與速度脈沖特性有關［67-70］。一般情況下，近斷層速度脈沖只對周期大于 4 s 的結構才有重要影響。地面運動中顯著的加速度脈沖也可能是工程結構破壞的一個重要原因，其影響機理和過程有待進一步開展相關研究。另外，Hall 等［21］認為與近斷層區域較大的速度脈沖相比，在速度脈沖的持時內發生的地面位移更能體現地震動破壞力。
有研究［70］表明，含 fling-step 效應和向前方向性效應的脈沖地震動主要激發結構的基本振型振動，而無速度脈沖的地震動能夠激發結構的高階振型響應，脈沖型地震作用下的結構破壞遠強于無速度脈沖地震作用。
4\\) 上世紀末發展起來的結構控制技術特別是基礎隔震技術在近斷層地震作用下的有效性和適用性逐漸得到更多關注。具有較長周期的隔震結構受到近斷層長周期脈沖地震作用，隔震支座位移顯著增加，可能會超過支座的變形能力造成支座和耗能單元的破壞［21，60，71-72］。近斷層地震動的能量輸入、峰值速度 PGV、峰值加速度 PGA、峰值位移 PGD、PGV 與PGA 比值以及斷層距與隔震結構動力響應參數的相關程度比較顯著［73］。但有學者研究發現，經過合理優化設計，在近斷層區域隔震技術仍是適用的［74-75］;也有學者認為，在長周期地面運動激勵下剛性結構應該鎖在地面上，而不是靠柔性支座來支撐［76］; 還有學者根據近斷層地震動對隔震結構的影響特點，發展了新的隔震系統以抵抗近斷層脈沖型地面運動影響，如變頻摩擦滑移隔震系統［77］、附加彈性裝置隔震系統［78］、附加黏滯阻尼器［79］以及一些結合半主動或主動控制系統的混合隔震控制系統［80-81］。李黎等［82］基于近斷層地震動進行了橋梁 LＲB 隔震支座的屈服力優化研究，發現在近斷層地震作用下可以優化LＲB 屈服力使橋梁的整體響應降低，并且隔震支座最優屈服力與橋墩自振頻率相關。部分學者研究了被動吸能控制、半主動控制、主動控制和智能控制系統及混合控制系統［83-84］在近斷層地震作用下結構控制的有效性。
5\\) 近年來有學者對近斷層地震作用下的橋墩、框架結構等工程結構響應開展了試驗研究。偽動力測試結果［85］表明，延性構件遭受顯著的脈沖波作用時可能沒有機會完全發展延性特性來耗散地震能量就突然破壞。Wu 等［86］通過振動臺試驗研究了近斷層地震作用下 ＲC 柔性框架的動力非線性和倒塌過程。其他試驗研究結果［87］也表明，脈沖型地面運動中的主脈沖部分對大部分建筑結構類型起控制作用，幾乎與全部脈沖時程具有相同的破壞能力。內華達大學 Phan 等［88］開展了 2 個 1/3 比例的橋梁柱在近斷層地震作用下的振動臺試驗，結果表明非對稱的大幅值脈沖可以使橋梁柱產生較大位移的單側響應，柱的鞭梢效應顯著，最后導致較大的殘余位移。另外，一些學者提出了針對近斷層地震作用下的混合隔震系統，并通過理論分析和試驗研究來驗證所提出系統的有效性［81］。
速度幅值大、長周期的近斷層脈沖型地面運動對結構地震響應產生顯著影響，將增加工程結構的非彈性響應和延性需求，可能對較長周期的結構造成較大的結構殘余位移甚至倒塌等嚴重損害。近斷層速度脈沖、加速度脈沖還是較大地面位移三者中，哪種因素對結構產生更顯著的影響，仍需進一步研究和探討?？紤]近斷層地面運動時，進行合理的優化設計或采取有效措施減小工程結構水平及豎向地震響應，是提高近斷層區域工程結構抗震性能的重要組成部分。
2. 2 工程結構近斷層豎向地震響應
近年來的幾次強烈地震后的震害調查和近斷層地面運動記錄都表明，強烈豎向地面運動將對工程結構造成比較嚴重的影響［41］。地震調查［41］發現，很多結構破壞是由于近斷層區劇烈豎向地震動造成內部框架柱的剪壓和壓縮破壞，工程結構豎向地震響應研究主要包括以下幾方面:
1\\) 強烈豎向地面運動將會造成建筑結構柱和橋墩軸力的急劇變化，甚至可能達到恒載設計值的 2倍，進而導致柱屈曲破壞甚至結構倒塌［89-90］。
2\\) 極大的豎向加速度可能造成柱壓力減小甚至受拉，將導致結構柱軸向剛度和受剪能力下降或側向位移增加，造成橋墩的圓周裂縫和失穩破壞，甚至造成較大的殘余變形或剪切破壞，并對結構柱的延性、非線性響應和破壞模式等產生較大影響［91-92］。
3\\) 近斷層脈沖型水平和豎直雙向激勵更會增加結構的延性需求，導致橋墩不穩定的滯回行為和較少的能量耗散，結構更易發生震害［93］。在豎向和水平地震共同作用下，鋼筋混凝土框架柱的承載能力可能由拉-彎和拉-剪受力狀態控制［94］。
4\\) 近斷層豎向速度脈沖地震對鋼筋混凝土柱的受剪性能有較大影響，受剪性能系數\\( 受剪承載力與抗剪需求之比\\) 隨著豎向與水平加速度反應譜比值增大而減小，中等軸壓比與斷層距、剪跨比與斷層距對柱受剪性能有顯著影響［95］。
目前各國抗震設計規范在一般的結構設計中都未考慮豎向地震作用影響，近斷層區域強烈豎向地震動可能造成建筑結構柱或橋墩軸力的劇烈變化，目前的抗震設計規范可能低估柱軸力變化及其對結構整體抗震能力的影響。遺憾的是，目前工程結構豎向地震動特別是近斷層豎向地震動響應相關研究還較少，難以在結構抗震設計規范中增補豎向地震動的相關規定。深入開展豎向地震動作用下工程結構地震響應及損傷破壞對完善工程結構抗震設計和加強工程結構安全性具有重要的現實意義。
3 考慮近斷層地震動效應的抗震設計
3. 1 考慮近斷層地震動效應的設計譜
目前，反應譜設計法是世界各國應用最廣泛的結構抗震設計方法，各國學者逐漸認識到結構非線性反應的重要性，特別是近斷層區域強震作用下結構一般會進入非線性工作狀態，對非線性反應譜的研究也逐漸增多。近斷層地震動效應對抗震設計反應譜的影響也得到較多關注。一般認為，近斷層地震具有較長的特征周期，與遠場地震動相比，近斷層地震的反應譜各個敏感區有一定變化［96］，PGV 與PGA 比值越大，加速度敏感段越寬; PGD 與 PGV 比值越小，位移敏感段越寬; 近斷層地震動的速度敏感區很窄，加速度和位移敏感區較寬。與遠場地震動相比，較窄的速度敏感區向長周期移動，將減少高層建筑和隔震建筑結構本身柔性對抗震的有利作用，增加高層結構的基底剪力、層間變形和延性需求，減少附加阻尼的效果［36，96-97］。因此，在近斷層區域工程結構抗震設計時，有必要考慮近斷層地震動對抗震設計反應譜的影響［98-99］。
強度折減系數是基于性能的抗震設計中確定非彈性反應譜的主要依據。有學者研究了近斷層地震動特征對強度折減系數的影響［100］，研究結果顯示，根據近斷層脈沖型地震動得到的強度折減系數顯著小于基于遠場地震動得到的強度折減系數，造成結構有更大的強度需求，并且與脈沖波形、持時及其與結構基本周期的比值相關［35，96，101］。近斷層地震動記錄的增加為定量研究近斷層地震動效應對強度折減系數的影響提供了有利條件［101-102］。另外，有學者提出基于結構非線性位移延性行為的能力譜設計方法［103-104］和基于能量譜的設計方法［105-106］，以此考慮近斷層地震動對結構的影響，但目前該方面的研究成果及應用還較少。
3. 2 各國抗震設計規范對近斷層地震動效應的考慮
近年來近斷層地震動特性及其工程結構響應的研究為工程抗震設計提供了理論基礎，但目前只有美國、歐洲、日本和我國臺灣地區的相關抗震設計規范［107-111］中簡要考慮了近斷層地震動效應及其工程抗震設計方法。目前，各國規范中考慮近斷層地震動效應主要有以下幾種情況: 1\\) 美國 UBC97 規范中，在美國西海岸加州境內地震區距 A 類、B 類斷層15 km 以內的場地的設計譜中采用近場因子考慮近斷層地震動效應進行工程結構抗震設計［107］。按照UBC97 規定，震級如小于 6. 5，則不考慮近斷層地震動效應; Somerville［108］也建議對于小于 6. 5 級的地震動不考慮近斷層地震動效應; 歐洲規范也有類似規定。但這只是初步修正方法，沒有考慮斷層附近地震動空間分布規律和時頻特性［2］，有學者提出，中小震級的近斷層地震動效應仍比較明顯，應給予重視［4，7］。2\\) 日本在其 1996 年頒布的橋梁抗震設計規范中規定了兩類地震作用，其中第二類地震作用根據 1995 年阪神地震調查結果，考慮發生在斷層板塊內部的都市直下型地震峰值加速度 2. 0g［109］。日本1998 年對抗震基本法規作了修改，設計譜更多地選取了近斷層地震記錄。3\\) 在臺灣地區近期修訂的抗震規范中，考慮近斷層場地橋梁結構的兩水平設計方法［110-111］，即在最初的基于力的設計水平不考慮近斷層地震動效應，但需限制所設計結構的極限能力超過由近斷層地震動效應造成的地震需求的最大值。在驗算應力水平時考慮由近斷層地震動效應造成的附加地震需求，在目前修訂的抗震設計規范中發展了 ＲC 橋墩的極限狀態估計和驗算條件。
除以上規范在進行修訂時初步考慮了近斷層地震動的影響外，其他國家和地區的抗震設計規范基本都未考慮近斷層地震動效應，如土耳其地震規范\\( Turkish Earthquake Code \\( TEC\\) ，1998\\) 和我國 GB50011—2010《建筑抗震設計規范》以及橋梁抗震設計相關規范等，仍基于大部分遠場地震動記錄進行抗震設計。
4 結論與展望
進入 21 世紀以來，基于上世紀末幾次強烈地震獲得的大量近斷層地震記錄，近斷層地震動研究得到了長足發展，取得較為豐碩的成果，但有些方面還處于初步研究階段，仍需不斷完善并應用于工程結構的抗震設計。歸納起來有以下幾點值得重視和進一步開展深入研究:
1\\) 目前近斷層地震動特性研究主要集中在方向性效應和 fling-step 效應引起的脈沖型地面運動及其等效脈沖模型，對上盤效應引起的垂直斷層方向的強烈地震動成因及其特性的定量化、模型化研究仍較少。近斷層加速度脈沖和較大地表變形特性及其對工程結構影響還沒引起足夠重視。另外，除斷層破裂機制影響外，關于場地條件、盆地邊緣效應、波導效應等對近斷層地震動的影響研究還較少。關于近斷層區域強烈豎向地震動和轉動分量的形成機理、特性及其工程結構響應研究也較少，無法滿足更完善的抗震設計需求。
2\\) 自上世紀 50 年代至今，很多學者對地面運動的隨機特性開展了較廣泛的研究，但其研究成果在目前的抗震設計中仍沒有得到廣泛應用。近斷層地震動受到斷層破裂、傳播介質、地形地質等因素的影響，可能具有更顯著的隨機特性，同樣值得關注。
3\\) 地震現場調查和地面運動記錄已表明，近斷層區域具有更為顯著的豎向地震動?，F有的豎向地震動研究主要為近斷層豎向地震動的加速度幅值和反應譜特性研究。但在某些地震中觀察到近斷層區域較大的豎向地表永久位移，目前對其成因和影響因素認識還較少。對高聳構筑物、大跨空間結構、大跨橋梁結構以及大型壩體等工程結構的抗震設計應考慮豎向地震動效應以及永久地面位移的影響，提高重要工程結構安全性尤為重要。
4\\) 近斷層地震動作用下，工程結構一般要進入非線性工作狀態，考慮近斷層水平及豎向地震動共同作用下工程結構的彈塑性地震響應及失效破壞機理，進而完善抗震設計規范，是地震工程學者面臨的新挑戰。臨近活斷層的已有工程結構地震危險性評估中也需要考慮到近斷層地震動效應。另外，包括基礎隔震在內的已有結構振動控制技術在近斷層地震動作用下的有效性和適用性，以及近斷層地震動作用下非線性結構體系的減震控制問題，是未來振動控制技術發展的一個新問題?？紤]近斷層地震動效應的工程結構基于性能的抗震設計方法是未來結構抗震設計的一個重要發展方向。
5\\) 目前大多基于現有近斷層地震記錄的統計分析的研究，盡管在一些強烈地震中已獲得大量的近斷層地震記錄，但從統計意義的角度來定量研究近斷層地震動以及用于抗震設計還遠遠不夠。因此，借助于迅速發展的理論分析和數值模擬技術，根據已有地震資料反演斷層破裂發生發展過程，對未來可能的地震進行近斷層地震動數值模擬，可能是近斷層地震動研究的另一有效途徑。
經濟的快速發展造成財富和人口向大中城市高度集中，但同時也暗示著大中城市面臨地震的危險性，一旦這些大城市特別近斷層的城市發生強烈地震，將不可避免地造成重大人員傷亡和財產損失。
因此，近斷層地震動特性及工程結構響應是近年來地震學和地震工程學領域中都十分關注的課題，具有重要的社會價值和現實意義，未來仍需要大量深入的科學研究以完善現有抗震設計理論和方法，保證工程結構的安全。
參 考 文 獻
［1］ Aki Keiiti，Ｒichards Paul G． Quantitative seismology，theory and methods ［M］． San Francisco，CA: W． H．Freemen and Company，1980: 220-345．
［2］ 劉啟方，袁一凡，金星，等． 近斷層地震動的基本特征［J］． 地震工程與工程振動，2006，26\\( 1\\) : 1-10．\\( LIU Qifang，YUAN Yifan，JIN Xing，et al． Basiccharacteristics of near-fault ground motion ［J ］．Earthquake Engineering and Engineering Vibration，2006，26\\( 1\\) : 1-10． \\( in Chinese\\) \\)
［3］ Mavroeidis George P，Papageorgiou Apostolos S． Amathematical representation of near-fault groundmotions ［J］． Bulletin of the Seismological Society ofAmerica，2003，93\\( 3\\) : 1099-1131．
