【科技创新】近断层地震动特性及其破坏作用研究成果应用于重大工程抗震设计

近断层区域是地震灾害防御的重点区域。从历次破坏性地震的震害来看，工程结构地震破坏和重大人员伤亡往往位于近断层区域，这与近断层地震动特性及其破坏作用的特殊性密切相关。

　　中国地震局地球物理研究所研究团队系统研究了近断层强地震动特性（如速度脉冲、破裂方向性、强极性）及其形成机理。对我国近断层地震动强度、频谱和持续时间特征，包括近断层速度脉冲、地震动方向性效应、上下盘效应等的详细研究，为揭示近断层工程结构震害特征提供了重要的科学证据；建立了以有效破裂长度、空间方位角等参数表征的近断层地震动方向性效应模型，定量揭示震源参数、有效破裂长度及空间方位等因素对近断层地震动方向性效应的影响规律，明确了近断层方向性效应可能出现的范围；提出了基于二维弹性自由振子模型的投影包络算法，定量揭示了近断层地震动强度随观测方向的变化规律，明确了地震动卓越方向所在空间方位及影响范围。研究团队还就近断层强地震动的特殊破坏作用进行了深入研究，提出了考虑竖向重力二阶效应的层间位移谱理论方法；提出了以近断层地震动的速度脉冲周期与结构基本周期之比定量评价地震动破坏作用的方法，定量揭示了近断层地震动速度脉冲特性对结构地震响应的影响规律及致灾机理；建立了基于震级、距离、场地剪切波速的速度脉冲参数预测模型和反应谱放大作用模型，为近断层场地工程抗震设计考虑速度大脉冲影响提供了定量依据。

　　多项研究成果已用于核电站、大型跨断层桥梁等近断层的重大工程的地震动输入及设计地震动参数确定中，为重大工程的抗震设防和抗震设计提供了重要支撑。

　　（该研究成果获得2021年度防震减灾科学成果奖二等奖）