SAUSG非线性 | 近场效应是什么？设计中应该如何考虑近场效应的影响？
引言
近场效应源于近断层区域地震动的独特属性，这与地震波的产生机制直接相关。当地震发生时，断层破裂以每秒数千米的速度传播，在10-15km的近断层范围内，破裂前端的能量会形成叠加的波前，产生持续时间短但强度高的长周期速度脉冲，这种脉冲源于断层错动时的瞬间剪切变形，其周期往往与高层建筑、大跨度结构的自振周期接近。同时，垂直于断层破裂方向的地震波能量更为集中（方向性效应），而平行方向相对平缓，这种差异由断层运动的力学特性决定。此外，近场区域的地表土层会对地震波产生特定放大作用，因波传播路径短、衰减少，场地土的共振效应更易被激发。我国是一个多震的国家，在华北、西北、西南和东南沿海等地区存在许多可能发生地震的活性断层，如河北唐山、陕西西安、内蒙古包头等地高烈度区在近断层处的建筑都需考虑近场效应的影响。
国标中近场效应的规定
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.10.3条针对建筑结构的抗震性能化设计应符合以下要求，对处于发震断裂两侧10km以内的结构，地震动参数应计入近场影响，5km以内宜乘以增大系数1.5，5km以外宜乘以不小于1.25的增大系数。第12.2.2条规定的放大系数与此相同。
《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-2021第4.1.1条1款明确规定：当工程结构处于发震断裂两侧10km以内时，应计入近场效应对设计地震动参数的影响。
《建筑隔震设计标准》GB/T51408-2021第4.1.4条规定：当处于发震断层10km以内时，隔震结构地震作用计算应考虑近场影响，乘以增大系数，5km及以内宜取1.25，5km以外可取不小于1.15。
设计中采用的调整方法
1、在第11届地震工程大会上，罗开海总工提出的近场效应调整建议：
6度和7度区不考虑近场效应调整。
8度及以上地区：
（1）罕遇地震动的加速度，按GB50011相关要求调整，放大1.5或者1.25倍；
（2）大震时程分析选波，应注意脉冲效应、竖向效应；
（3）对竖向地震敏感的结构(大跨、超高层、隔震等)，竖向分量也应调整，且应进行竖向为主的分析与验算；
（4）大震防倒塌验算：包括变形验算、损伤与屈服机制控制等内容；
（5）不满足时可适当调整小震设计（构件选型或参数）或加强薄弱、关键部位的构造等。
2、山西省《发震断裂区域建筑抗震设计标准》DBJ04/T495-2025
5.1.3 1符合下列规定之一情况，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响；
1）抗震设防烈度小于8度；
2）非全新世活动断裂；
3）抗震设防烈度为8度时，隐伏断裂的土层覆盖厚度大于60m。
5.3.2 多遇地震作用下，抗震验算应满足《建筑与市政工程抗震通用规范》GB 55002的相关规定，设计地震动参数可不乘以近场效应的放大系数。
5.3.3 罕遇地震作用下弹塑性验算时，地震动峰值加速度应乘以近场效应的放大系数，发震断裂两侧5km以内宜乘以1.5，5km以外10km以内宜乘以1.25。
5.3.6 对设防地震作用下需要保持正常使用功能的建筑，其设防地震的设计地震动参数近场效应放大系数，发震断裂两侧5km以内宜乘以1.5，5km以外10km以内宜乘以1.25。
3、中国建筑科学研究院有限公司《结构设计统一技术措施》
2.9.3条说明
根据国家标准《建筑抗震设计标准》GB/T 50011—2010（2024年版）相关条款规定，在考虑地震断裂近场效应时可遵循以下原则：
（1）6度和7度区：可不考虑近场效应调整。
（2）8度及以上地区：应进行大震弹塑性计算，调整大震，进行防倒塌设计。
①按国家标准《建筑抗震设计标准》GB/T 50011—2010（2024年版）相关要求调整大震加速度幅值，即处于发震断裂两侧10km以内的结构，5km以内宜乘以增大系数1.5，5km以外宜乘以不小于1.25的增大系数。
②大震时程分析选波，应注意脉冲效应、竖向效应。
③对竖向地震敏感的结构（大跨、超高层、隔震等），竖向分量也应调整，且应进行竖向为主的分析与验算。
④大震防倒塌验算：包括变形验算、损伤与屈服机制控制等内容。
⑤不满足时可适当调整小震设计（构件选型或参数）或加强薄弱、关键部位的构造等。
（3）确定断裂带时，发震断裂指的是全新世活动断裂中，近500年来发生过M>5级地震的断裂或今后100年内可能发生M>5级地震的断裂。
（4）依据国家标准《建筑抗震设计标准》GB/T 50011—2010（2024年版）第4.1.7条第1款第3）项，抗震设防烈度为8度和9度时，隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响，可不考虑避让问题。
近场效应与地面错动是发震断裂对地面建筑影响的两个方面，因此当工程结构处于发震断裂两侧 10km 以内时，无论是否可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响，均应计入近场效应对设计地震动参数的影响。
工程案例
根据工程勘察报告，发震断裂距离拟建场地约4.4km，按《建筑与市政工程抗震通用规范》(GB55002-2021)第4.1.1条，拟建场地处于发震断裂两侧10km以内时，应计入近场效应对设计地震动参数的影响。本工程为抗震设防烈度8度区的低层丙类设防建筑，现参照《抗通规》主要编制人员在第11届工程大会上的报告中的措施执行：
（1）多遇地震作用下，抗震验算应满足《建筑与市政工程抗震通用规范》GB 55002的相关规定，设计地震动参数乘以近场效应的放大系数1.0；
（2）进行大震弹塑性计算，地震动峰值加速度应乘以近场效应的放大系数，发震断裂两侧5km以内乘以1.5；
（3）进行防倒塌设计，包括大震地震弹塑性变形验算，构件损坏程度控制，保证实现大震不倒的性能目标。
小震采用PKPM软件进行弹性计算与设计，大震弹塑性分析采用SAUSG软件可准确快捷地进行防倒塌验算。使用SAUSG软件设置动力分析工况时，需要将地震动峰值加速度乘以1.5倍，1.5x400=600填入主方向峰值加速度中，次方峰值加速度软件会自动按0.85倍主方向峰值加速度填入峰值加速度，如图1所示。
图1 动力非线性分析对话框
图2 大震下弹塑性位移角
图3 大震下构件性能水平
罕遇地震动峰值加速度乘以近场效应的放大系数1.5后，对结构进行动力弹塑性计算，罕遇地震弹塑性层间位移角满足规范限值1/100；所有竖向构件基本都处于“中等损坏”程度及以下，局部处于“较重损坏”均未达到“破坏退出”的程度，满足大震不倒的性能目标，对损坏程度较大的剪力墙在施工图阶段给予加强。
总结
本文对考虑近场效应相关的国家规范、地方标准、技术措施和专家建议进行了整理，并通过工程实例介绍了处于发震断裂两侧10km以内结构的设计流程。可以看到，地方对近场效应放大的具体执行，均参照建研院专家建议，考虑近场效应放大后，进行大震防倒塌验算。
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