Архитектурное проектирование сейсмостойких зданий и сооружений.

Проектирование зданий и сооружений осуществляется с соблюдением следующих общих принципов:

1. необходимо уменьшать сейсмические нагрузки за счет применения эффективных конструктивных схем и облегченных несущих и ограждающих конструкций;

2. при выборе объемно-планировочных и конструктивных решений необходимо обеспечивать симметричное относительно их главных осей и равномерное в плане распределение масс и жесткостей. Несоблюдение этого условия может привести к интенсивному развитию крутящихся моментов в плане здания и приведение к концентрации усилий на отдельных несущих конструкциях.

3. здание в плане рекомендуется простое очертание (круг, квадрат, прямоугольник). Не рекомендуется возводить пристройки и ассиметрично располагать лестничные клетки.

4. основные несущие конструкции должны быть по возможности монолитными и однородными, а в сборных железобетонных конструкциях следует стремиться к укрупнению типоразмеров элементов;

5. стыки сборных элементов должны быть простыми, надежными и располагаться вне зон максимальных усилий;

6. при проектировании металлических и железобетонных конструкций необходимо предусматривать мероприятия, облегчающие или обеспечивающие возможность пластических деформаций в элементах или в стыках между ними; при этом должна обеспечиваться общая устойчивость сооружения;

7. поскольку величина сейсмических нагрузок зависит от веса здания, стремятся уменьшить вес здания и полезных нагрузок

8. на строительных площадках, сейсмичность которых превышает 9 баллов, возводить здания и сооружения не допускается.

Сейсмостойкие здания и сооружения проектируют по:

1. жесткой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов (диафрагм), работающих под действием сейсмической нагрузки преимущественно на сдвиг и обладающих малыми деформациями. Способствует затуханию колебаний; (кирпичные, крупноблочные, панельные, объемно-блочные и монолитные)

2. по гибкой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов, работающих под действием сейсмических толчков преимущественно на изгиб. Снижает сейсмическую нагрузку на здание. (каркасные)

3. здания с комбинированной конструктивной схемой (рамно-связевые, связевые)

При увеличении абсолютного размера сооружения количество возможных альтернатив его конструктивного решения уменьшается.

На первый взгляд увеличение высоты здания может показаться эквивалентным увеличению пролета консольной балки. Однако это не совсем так, с увеличением высоты здания обычно растет и значение периода собственных колебаний здания, а изменение периода колебаний означает изменение (в верхнем и нижнем уровне) ответных реакций здания и величины соответствующих усилий. Маловероятно, что землетрясение может вызвать интенсивные перемещения грунта с высоким ускорение и периодом основных колебаний, равных 2с; обычно эта величина составляла не более 0.5с.

Кроме опрокидывающих усилий, возникающих с увеличением высоты зданий и сооружений, при действии землетрясения на их сейсмостойкость отрицательно сказываются слишком большие размеры плана. Если план велик, даже если он симметричен и имеет простую форму, здание как единое целое не всегда может оказывать сопротивление воздействию сейсмических волн.
Если в конструкции здания не предусмотрено достаточное количество внутренних несущих элементов, то для здания с большими размерами в плане должны выполняться определенные требования по расчету перекрытий, имеющих большие горизонтальные пролеты, что приводит к возникновению значительных усилий, воспринимаемых поперечными диафрагмами или рамами. Часто принимаемое решение предусматривает уменьшение пролета за счет установки дополнительных несущих перегородок и рам, хотя это может привести к трудностям функционального характера при эксплуатации здания.

Отношение длины здания к высоте весьма важно при разработке архитектурных решений, при этом обычно избегают нецелесообразных удлиненных форм. При расположении связей по наружному периметру здания обеспечивается достаточная жесткость вдоль продольной оси, но вдоль поперечной оси жесткость здания будет недостаточной, поскольку ее обеспечивают только две торцевые стены или рамы, расположенные на большом расстоянии друг от друга. В результате этого горизонтальная диафрагма имеет очень большой пролет и работает подобно гибкой плите , что идет в противоречие с допущениями расчета.

Симметрия относительно вертикальной оси имеет меньшее значение для динамики здания или сооружения, чем симметрия плана. Единственное указание, включенное во все нормативные документы по этому вопросу, заключается в выдерживании симметрии форм, асимметричность способствует возникновению эксцентриситета между центром тяжести и центром жесткости, в результате чего появляется кручение. Кручение может также возникнуть от неравномерного распределения массы в сооружении, симметричном плане. Кроме того, несимметричность конструкций часто приводит к концентрации напряжений. Концентрация возникает у надрезов входящих углов зданий. Для уменьшения концентрации напряжений одной симметричности недостаточно; необходимо соблюдать также простоту конфигурации.