Проектирование сейсмостойких зданий и сооружений

Основные принципы сейсмостойкого строительства

Новые конструктивные схемы зданий и сооружений подлежат экспертной проработке специалистами проектных организаций на предмет сейсмической устойчивости.

При проектировании зданий и сооружений в сейсмически опасных регионах, а также при усилении уже существующих конструкций следует:

• применять материалы, обеспечивающие снижение сейсмических нагрузок на сооружение (системы динамического регулирования, легкие материалы и т.д.);
• принимать объемно-планировочные и архитектурно-строительные решения, обеспечивающие симметричность и равномерное распределение масс по высоте здания, нагрузок на перекрытия и жесткостей элементов;
• предусматривать возможность развития неупругих деформаций в определенных элементах конструкций;
• распределять тяжелое оборудование по высоте здания таким образом, чтобы оно располагалось как можно ниже.

Специальная сейсмоизоляция, а также прочие динамические системы регулирования могут применяться исключительно в случае расчета специализированными проектными и научными организациями.

При строительстве особо ответственных зданий и сооружений в сейсмически опасных районах следует располагать специальные станции инженерно-сейсмометрической службы. Следует заметить, что размещение таких станций обязательно при строительстве объектов, высотой более 70 метров, а также на объектах экспериментального строительства.

Стоимость сейсмометрического оборудования обычно закладывается в смету на строительство того или иного объекта, как и расходы на выполнение проектных и монтажных работ по его установке. Эксплуатационные расходы, связанные с таким оборудованием, как правило, берут на себя местные органы самоуправления сейсмоопасных районов.

Рисунок 1. Последствия сейсмических нагрузок. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Перекрытия в зданиях и сооружениях, располагающихся в сейсмоопасных регионах должны проектироваться на одном уровне, а сами здания следует разделять на отсеки посредством сейсмических швов. Антисейсмический шов должен разделять здание по всей высоте. Их устройство выполняется с помощью парных стен или рам, либо путем комбинации этих конструкций. Следует заметить, что узлы примыкания секций в зоне антисейсмических швов не должны препятствовать взаимным горизонтальным смещениям данных секций в случае землетрясения.

Лестничные клетки зданий проектируются закрытыми, с организацией естественного освещения. Оно, как правило, предусматривается через оконные проемы в наружных стенах. Количество и расположение лестничных клеток принимается в соответствии с указаниями нормативной литературы по противопожарным нормам. Не допускается устройство лестничных клеток как конструкций, не связанных с конструкцией основного здания и сооружения.

При проектировании в сейсмически опасных районах лестничные клетки и лифтовые шахты предусматриваются в виде ядер жесткости, воспринимающих сейсмические нагрузки. Лестницы выполняются из крупных сборных железобетонных элементов, соединяемых между собой с помощью сварки. Нередко проектируются лестницы по металлическим и железобетонным косоурам с наборными ступенями.

Основания и фундаменты

Следует отметить, что снижение интенсивности сейсмического воздействия может быть обеспечено посредством повышения сейсмической устойчивости грунтов и оснований. Известно, что чем выше прочность грунта и чем меньше он насыщен водой, тем быстрее скорость прохождения через него сейсмической волны.

Глубина заложения фундаментов может быть увеличена путем проектирования подвальных этажей. Фундаменты зданий высотой более 16 этажей на нескальных грунтах следует проектировать свайными, или в виде фундаментной плиты. В случае устройства фундаментной плиты, её подошва должна залегать ниже отметки отмостки здания не менее, чем на 3 метра.

Рисунок 2. Сейсмические испытания образца. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Фундаменты, располагающиеся на нескальных грунтах должны проектироваться на одном уровне. Если планируется устройство подвального этажа, то он должен занимать пространство под всем зданием. В районах с расчетной сейсмичностью 7 или 8 баллов допускается устройство частичного подвала (под частью здания), однако, при этом рекомендуется проектировать данный подвал симметрично относительно главных осей здания. Обязательным условием является устройство подвала в зданиях, высота которых превышает 12 этажей.

В районах с расчетной сейсмичностью 9 баллов не допускается устройство сборных ленточных фундаментов, они могут быть исключительно монолитными. При устройстве сборных фундаментов и стен подвала должна обеспечиваться перевязка кладки в каждом ряду, а также во всех углах и пересечениях. В данном случае фундаментные блоки укладываются в виде непрерывной ленты.

Перекрытия и покрытия сейсмостойких зданий и сооружений

Покрытия и перекрытия сейсмостойких зданий и сооружений проектируются как горизонтальные жесткие диски, соединяющиеся с вертикальными несущими элементами здания. Узловые сопряжения горизонтальных и вертикальных конструкций должны обеспечивать геометрическую неизменяемость и их совместную работу при сейсмических воздействиях.

Жесткость сборных элементов покрытий и перекрытий может обеспечиваться:

• с помощью сварных соединений плит, а также некоторыми элементами каркаса или стеновыми конструкциями;
• устройством монолитных антисейсмических поясов (в данном случае необходима анкеровка выпусков арматуры из плит перекрытия);
• замоноличиванием швов между элементами покрытий и перекрытий.

Необходимо заметить, что боковые поверхности плит покрытий и перекрытий должны иметь рифленую структуру, либо шпоночную поверхность, поскольку в данном случае обеспечивается наилучшая их связь с антисейсмическим поясом или каркасом здания.