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引 言
近年来发生的地震中，近场地震带来的灾害日益显著，对近场地震的研究已经得到越来越多国内外学者的关注。我国是一个地震多发国家，境内地震带及地震断层众多，许多城市就位于断层附近或地震带中。汶川地震、青海玉树地震以及云南彝良地震的接连发生说明我国很可能又进入了一个新的地震活跃期。
本文对近场问题的研究进行了比较全面的总结，包括：近场地震动的定义和基本特性的研究以及近场地震动对工程结构影响研究，并指出目前在研究中仍然存在的问题。
1 近场地震动的定义
近场地震动也称为近断层地震动，是指当震源距较小时，震源辐射地震波中的近场和中场相比不能被忽略的区域的地震动[1]。从地震学的观点出发，近场被定义为在震源周围一定比例波长范围内的位置。目前，虽然关于近场地震动没有一个统一的定义，大多数研究人员都认为近场地震动是指强烈地依赖于断层的破裂机制、包含明显的破裂方向性效应和永久的地面位移的地震动[2]。
近场区域的划分至少与震级大小、断层的类型、断层的尺度、断层的埋深和断层的破裂过程等因素有关。震源机制、断层破裂方向与场地的关系以及断裂面的相对滑动方向等因素，使近场地震动表现出与一般的远场地震动明显不同的性质。近场地震动最显著的特点是方向性效应和滑冲效应引起的脉冲型地震动，并且以速度脉冲型地震动最为常见，可能引起大尺度的永久地面位移。但是，并不是所有的近场地震动都含有速度脉冲。
2 近场地震动的基本特征
2.1 上盘效应
对于一般的倾斜断层，破裂面和地表面的夹角成锐角的一侧称为上盘，另一侧则称为下盘。在倾斜断层中，到断层的地表断裂迹线C点距离相等的两点A、B，分别处于上盘和下盘，A点地震动比B点的地震动要大，而且上盘的强地震动衰减比下盘的要缓，强地震动的分布区域要大，强烈地震动主要分布在上盘，这就是所谓的上盘效应。上盘效应是近场地震动的一个重要的特征，特别是逆冲断层的上盘效应十分明显[2]。在地震动参数衰减关系修正过程中将上盘效应的影响考虑进去是十分必要的。
2.2 破裂的方向性效应
当断层破裂面朝着一个观测点展开，且破裂的传播速度接近剪切波速时，将导致断层面辐射的大部分能量几乎同时到达这个观测点，在该点的记录开始部分形成一个明显的长周期脉冲[2]，这就是破裂的方向性效应。破裂的方向性效应可以简单地用多普勒效应来解释。
一般而言，方向性效应指的都是向前的方向性效应，因为受向前的方向性效应影响的地震动对建筑结构的破坏更严重[2]。其产生条件须满足：断层破裂方向朝向场地（或夹角较小）；断层破裂速度接近场地的剪切波速。向前方向性效应使垂直断层走向的速度分量的峰值和地震动反应谱在中长周期段的谱值明显比平行断层走向的大；在速度时程中，方向性效应脉冲型地震动一般由两个或多个明显的半周期速度脉冲组成，多表现为双向的速度脉冲，在位移时程中一般不存有残余位移。
2.3 滑冲效应
滑冲效应是由地震时断层两盘的相对运动造成的，表现为单方向的速度脉冲和阶跃式的永久地面位移，这种残留位移是由地震时断层两盘的相对运动引起的。在走滑断层中平行于断层方向或倾滑断层中断层滑动方向均有可能产生滑冲效应，在倾滑断层地震动中，滑冲效应与向前方向性效应对垂直断层方向的分量都有贡献，两者也可能耦合在一起[3]。
目前，虽然已经获得许多近场地震动记录，但受滑冲效应影响的地震动记录还相对较少，而且滑冲效应经常和向前方向性效应混在一起，不容易区分。综合国内外的研究成果来看，大家对于滑冲效应的研究并不是很深入，仅仅是从定性的角度出发，还无法从定量或统计的角度给出特定的规律。这方面还需要进一步的积累资料，进行更多的研究。
2.4 竖向加速度效应
对于一般的地震动，由于竖向加速度比相应的水平加速度要小，峰点值通常被假设为水平方向的2/3。尽管竖向加速度对大多数结构设计来说意义并不大，但是对于近场地震动来说并非总是如此。越来越多的近场加速度记录表明2/3这个值是偏小的。对于普遍认为的比值2/3，当场地离断层较近时，短周期段将远超过此值，而长周期段用此值估计又显得保守。与远场竖向地震动相比，近场竖向地震动包含更多的高频成分。虽然从荷载角度上讲，近场地震动的竖向作用增强，但实际中按现有规范设计的结构往往在竖向有较大的冗余度，所以近场地震动的竖向加速度效应是否会对目前的结构造成威胁仍是需要研究的问题。
3 國内外关于近场地震动的研究进展
对于近场地震动特性的研究方面，目前，由于近场脉冲型地震动本身所具有的简单波形的特点，采用简单脉冲模型的方法已被多数的研究者认可。然而应该指出，虽然将上述模型称为简单脉冲模型，但事实上不同模型之间数学表达式的繁简程度差异较大，对实际地震动的近似能力也不尽相同，在具体分析问题时，应在简单性与精确性两者之间合理的进行选择。
对于近场地震动对建筑结构的影响方面，国内外相关研究可以看出，大多学者研究所选用的地震动记录较少，所得出的结论只反映了严格挑选出来的个别近场脉冲型地震动记录的特点，不具有脉冲型地震动特征的统计规律。
对于近场地震动对桥梁结构的影响的研究中，存在的缺点主要是选用的近场脉冲型地震动记录较少造成的，缺乏必要的统计性，并且所作的研究大都只是一些定性的研究。随着技术水平的提高和地震动观测台站的增多，在最近的几次地震中，获得了大量近场地震动记录，使得利用大量地震动研究近场地震动对于桥梁结构的影响成为可能。
对于抗震设计规范中近场地震动的考虑方面，虽然目前人们对近场地震动破坏性的认识有了明显的提高，一些国家如美国、日本等的抗震设计规范中对于近场地震动有了明确的考虑。这些考虑或者体现在规范条文中，或者直接体现在抗震设计反应谱上。相比较而言，我国抗震设计规范对近场地震动的规定较弱。震源机制对近断层地震动反应谱影响究竟有多大，各种震源机制水平分量地震动反应谱和我国规范反应谱相差有多远，都需要进一步的研究。
4 近场地震动研究中存在的问题
（1）由于近场地震动记录有限，在进行统计分析时经常采用断层距一个参数来区分近场和远场，而相对忽略了各种近场效应对地震动的影响。
（2）场地条件对近场地震动的特性影响分析，需要通过具体的研究才能给出定论。
（3）关于向前方向性效应的研究较多，但是对于上下盘效应和向后方向性效应研究较少，有待进一步研究。
（4）近场地震动水平大尺度永久地面位移已有部分认识，而对竖向大尺度永久位移还未给予足够的重视。此外，对地表破裂与地震震源、传播效应以及场地之间的关系认识的还不够。
（5）对已有的结构加固方法和性能评估方法中，近场地震动中到底是加速度、速度还是位移脉冲起控制作用还存在争议，因此近场地震动破坏势的物理标准也是值得研究。
（6）已有的研究很少探讨破裂的向前方向性效应和滑冲效应引起的两种不同速度脉冲将对结构动力响应和抗震性能的影响，对两种性质不同的脉冲型地震动一般是不加区别的。
参考文献
[1]俞言祥，高孟谭.2001.台湾集集地震近场地震动的上盘效应[J].地震学报，23（6）：615～621.
[2]李爽.近场脉冲型地震动对钢筋混凝土框架结构影响，哈尔滨：哈尔滨工业大学硕士学位论文，2005，1～134.
[3]田玉基，杨庆山，卢明奇.近断层脉冲型地震动的模拟方法.地震学报，2007，29（1）：77～84.
近年来发生的地震中，近场地震带来的灾害日益显著，对近场地震的研究已经得到越来越多国内外学者的关注。我国是一个地震多发国家，境内地震带及地震断层众多，许多城市就位于断层附近或地震带中。汶川地震、青海玉树地震以及云南彝良地震的接连发生说明我国很可能又进入了一个新的地震活跃期。
本文对近场问题的研究进行了比较全面的总结，包括：近场地震动的定义和基本特性的研究以及近场地震动对工程结构影响研究，并指出目前在研究中仍然存在的问题。
1 近场地震动的定义
近场地震动也称为近断层地震动，是指当震源距较小时，震源辐射地震波中的近场和中场相比不能被忽略的区域的地震动[1]。从地震学的观点出发，近场被定义为在震源周围一定比例波长范围内的位置。目前，虽然关于近场地震动没有一个统一的定义，大多数研究人员都认为近场地震动是指强烈地依赖于断层的破裂机制、包含明显的破裂方向性效应和永久的地面位移的地震动[2]。
近场区域的划分至少与震级大小、断层的类型、断层的尺度、断层的埋深和断层的破裂过程等因素有关。震源机制、断层破裂方向与场地的关系以及断裂面的相对滑动方向等因素，使近场地震动表现出与一般的远场地震动明显不同的性质。近场地震动最显著的特点是方向性效应和滑冲效应引起的脉冲型地震动，并且以速度脉冲型地震动最为常见，可能引起大尺度的永久地面位移。但是，并不是所有的近场地震动都含有速度脉冲。
2 近场地震动的基本特征
2.1 上盘效应
对于一般的倾斜断层，破裂面和地表面的夹角成锐角的一侧称为上盘，另一侧则称为下盘。在倾斜断层中，到断层的地表断裂迹线C点距离相等的两点A、B，分别处于上盘和下盘，A点地震动比B点的地震动要大，而且上盘的强地震动衰减比下盘的要缓，强地震动的分布区域要大，强烈地震动主要分布在上盘，这就是所谓的上盘效应。上盘效应是近场地震动的一个重要的特征，特别是逆冲断层的上盘效应十分明显[2]。在地震动参数衰减关系修正过程中将上盘效应的影响考虑进去是十分必要的。
2.2 破裂的方向性效应
当断层破裂面朝着一个观测点展开，且破裂的传播速度接近剪切波速时，将导致断层面辐射的大部分能量几乎同时到达这个观测点，在该点的记录开始部分形成一个明显的长周期脉冲[2]，这就是破裂的方向性效应。破裂的方向性效应可以简单地用多普勒效应来解释。
一般而言，方向性效应指的都是向前的方向性效应，因为受向前的方向性效应影响的地震动对建筑结构的破坏更严重[2]。其产生条件须满足：断层破裂方向朝向场地（或夹角较小）；断层破裂速度接近场地的剪切波速。向前方向性效应使垂直断层走向的速度分量的峰值和地震动反应谱在中长周期段的谱值明显比平行断层走向的大；在速度时程中，方向性效应脉冲型地震动一般由两个或多个明显的半周期速度脉冲组成，多表现为双向的速度脉冲，在位移时程中一般不存有残余位移。
2.3 滑冲效应
滑冲效应是由地震时断层两盘的相对运动造成的，表现为单方向的速度脉冲和阶跃式的永久地面位移，这种残留位移是由地震时断层两盘的相对运动引起的。在走滑断层中平行于断层方向或倾滑断层中断层滑动方向均有可能产生滑冲效应，在倾滑断层地震动中，滑冲效应与向前方向性效应对垂直断层方向的分量都有贡献，两者也可能耦合在一起[3]。
目前，虽然已经获得许多近场地震动记录，但受滑冲效应影响的地震动记录还相对较少，而且滑冲效应经常和向前方向性效应混在一起，不容易区分。综合国内外的研究成果来看，大家对于滑冲效应的研究并不是很深入，仅仅是从定性的角度出发，还无法从定量或统计的角度给出特定的规律。这方面还需要进一步的积累资料，进行更多的研究。
2.4 竖向加速度效应
对于一般的地震动，由于竖向加速度比相应的水平加速度要小，峰点值通常被假设为水平方向的2/3。尽管竖向加速度对大多数结构设计来说意义并不大，但是对于近场地震动来说并非总是如此。越来越多的近场加速度记录表明2/3这个值是偏小的。对于普遍认为的比值2/3，当场地离断层较近时，短周期段将远超过此值，而长周期段用此值估计又显得保守。与远场竖向地震动相比，近场竖向地震动包含更多的高频成分。虽然从荷载角度上讲，近场地震动的竖向作用增强，但实际中按现有规范设计的结构往往在竖向有较大的冗余度，所以近场地震动的竖向加速度效应是否会对目前的结构造成威胁仍是需要研究的问题。
3 國内外关于近场地震动的研究进展
对于近场地震动特性的研究方面，目前，由于近场脉冲型地震动本身所具有的简单波形的特点，采用简单脉冲模型的方法已被多数的研究者认可。然而应该指出，虽然将上述模型称为简单脉冲模型，但事实上不同模型之间数学表达式的繁简程度差异较大，对实际地震动的近似能力也不尽相同，在具体分析问题时，应在简单性与精确性两者之间合理的进行选择。
对于近场地震动对建筑结构的影响方面，国内外相关研究可以看出，大多学者研究所选用的地震动记录较少，所得出的结论只反映了严格挑选出来的个别近场脉冲型地震动记录的特点，不具有脉冲型地震动特征的统计规律。
对于近场地震动对桥梁结构的影响的研究中，存在的缺点主要是选用的近场脉冲型地震动记录较少造成的，缺乏必要的统计性，并且所作的研究大都只是一些定性的研究。随着技术水平的提高和地震动观测台站的增多，在最近的几次地震中，获得了大量近场地震动记录，使得利用大量地震动研究近场地震动对于桥梁结构的影响成为可能。
对于抗震设计规范中近场地震动的考虑方面，虽然目前人们对近场地震动破坏性的认识有了明显的提高，一些国家如美国、日本等的抗震设计规范中对于近场地震动有了明确的考虑。这些考虑或者体现在规范条文中，或者直接体现在抗震设计反应谱上。相比较而言，我国抗震设计规范对近场地震动的规定较弱。震源机制对近断层地震动反应谱影响究竟有多大，各种震源机制水平分量地震动反应谱和我国规范反应谱相差有多远，都需要进一步的研究。
4 近场地震动研究中存在的问题
（1）由于近场地震动记录有限，在进行统计分析时经常采用断层距一个参数来区分近场和远场，而相对忽略了各种近场效应对地震动的影响。
（2）场地条件对近场地震动的特性影响分析，需要通过具体的研究才能给出定论。
（3）关于向前方向性效应的研究较多，但是对于上下盘效应和向后方向性效应研究较少，有待进一步研究。
（4）近场地震动水平大尺度永久地面位移已有部分认识，而对竖向大尺度永久位移还未给予足够的重视。此外，对地表破裂与地震震源、传播效应以及场地之间的关系认识的还不够。
（5）对已有的结构加固方法和性能评估方法中，近场地震动中到底是加速度、速度还是位移脉冲起控制作用还存在争议，因此近场地震动破坏势的物理标准也是值得研究。
（6）已有的研究很少探讨破裂的向前方向性效应和滑冲效应引起的两种不同速度脉冲将对结构动力响应和抗震性能的影响，对两种性质不同的脉冲型地震动一般是不加区别的。
参考文献
[1]俞言祥，高孟谭.2001.台湾集集地震近场地震动的上盘效应[J].地震学报，23（6）：615～621.
[2]李爽.近场脉冲型地震动对钢筋混凝土框架结构影响，哈尔滨：哈尔滨工业大学硕士学位论文，2005，1～134.
[3]田玉基，杨庆山，卢明奇.近断层脉冲型地震动的模拟方法.地震学报，2007，29（1）：77～84.