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近年来,在世界范围内一些抗震防灾技术领先的国家,近断层地震动由于其本身不同于远场地震动的特性以及对建筑结构产生的严重破坏,已经成为地震工程界的研究重点和研究热点。据统计,破坏性比较大的地震都是由近断层的破裂引起的,近断层区域的人员伤亡和结构破坏远大于其他区域。因此,对于一个城市有必要对城市所在区域的活断层进行深入的剖析,确定其在现有场地条件下可能发生的极端地震,即最大可信地震,以便根据最大可信地震地震动分布按轻重缓急进行合理的抗震设防。
在人口超过500万的世界大都市中,天津的地震危险性背景属于前列。天津市地貌比较简单,地下结构却纵横交错,非常复杂,境内主要活动断裂达七、八条。海河断裂是横穿天津市区最大的一条活断裂,该断裂是一条活动性比较频繁,具有较大的地震危险性的晚第四纪活动断裂。海河断裂同样是划分天津7级潜在震源区的主要依据,对于震源区内建筑设计地震动起决定性作用。近年来,首都圈中部地区被视为有中强地震的背景的重点监视区,天津地区异常情况日趋明显增多,有感地震随时都有可能发生。对海河断裂引起地震产生的地震动的研究具有非常重要的现实意义。
本文用基于Brune的ω2点源谱用随机有限断层法,结合美国西部的部分模型参数和经验公式对海河断裂进行有限断层划分。根据天津市的地质环境和历史地震资料假定海河断裂发生6.5级地震,预测了地震动时程和加速度峰值,合成了相应的加速度反应谱,并将计算结果和现有地震安全性评价结果进行了对比分析。在最后,做出了市区范围内的加速度峰值等值线图,预测了加速度峰值的分布情况。本文计算结果克服了现行综合概率法计算不能体现近场效应的缺陷,并反映出断层上盘效应等特点,可作为最大可信地震应用于抗震设防变形验算。同时,本文计算结果可以作为评价综合概率法结果不确定性的一个参考,对海河断裂影响带防灾减灾具有一定的借鉴价值。对与天津市区具有相似工程地质条件地区的抗震设防也有一定的借鉴意义。