Принципы проектирования сейсмостойких здании и сооружений
Здания и сооружения, предназначенные для возведения в сейсмических районах, отличаются от обычных рядом особенностей в объемно-планировочном и конструктивном решениях.
Необходимо обеспечивать симметричное относительно их главных осей и равномерное в плане распределение масс и жесткостей. Невыполнение этого условия может привести к несовпадению центра тяжести нагрузок с центром жесткости сооружения (центр жесткости определяется расположением и жесткостью рам каркаса, стен, покрытия и т. д.)» что будет интенсифицировать развитие крутящих моментов в плане здания и приведет к концентрации усилий на отдельных несущих конструкциях.
Здания в сейсмических районах должны иметь простое очертание в плане (круг, квадрат, прямоугольник). Не рекомендуется возводить пристройки и асимметрично располагать лестничные клетки. Простыми должны быть и фасады зданий — без уступов и надстроек.
Здания и сооружения большой площади застройки, а также со сложным очертанием в плане или различной высотой частей расчленяют на отсеки прямоугольной формы антисейсмическими швами.
Антисейсмические швы разделяют смежные отсеки по всей высоте здания; шов допускается не делать лишь в фундаменте. Устраивают такие швы постановкой парных колонн или несущих стен и, как правило, совмещают с температурными и осадочными швами.
При выборе типа здания для строительства в сейсмических районах при прочих равных условиях предпочтение следует отдавать одноэтажным зданиям. В случае устройства подвала его предусматривают под всем зданием или отсеком. При расчетной сейсмичности 9 баллов в зданиях высотой 3 этажа и более выходы из лестничных клеток делают на обе стороны здания.
Основные несущие конструкции сейсмостойких зданий должны быть по возможности монолитными и однородными. Им придают не только достаточную прочность, но и равнопрочность, так как преждевременный выход из строя слабых узлов и элементов может привести к разрушению здания до исчерпания несущей способности основных конструкций. Следует стремиться к максимальному облегчению и понижению центра тяжести конструкций.
При проектировании сборных железобетонных конструкций по возможности увеличивают размеры элементов: укрупненные конструкции позволяют уменьшить количество стыковых мест и тем самым повысить сейсмостойкость зданий. Стыки должны быть надежными и простыми; располагать их следует вне зоны максимальных усилий.
Следует стремиться к снижению веса зданий, конструкций и полезных нагрузок.
Сейсмостойкие конструкции зданий и сооружений проектируют:
по жесткой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов (диафрагм), работающих под действием сейсмической нагрузки преимущественно на сдвиг и обладающих малыми деформациями;
по гибкой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов, работающих под действием сейсмических толчков преимущественно на изгиб.
Выбирая конструктивную схему здания, необходимо иметь в виду, что жесткая схема способствует более эффективному затуханию колебаний, а гибкая снижает сейсмическую нагрузку на здание.
В сейсмостойких каркасных промышленных зданиях применяют рамы с жесткими нижними и шарнирными верхними узлами, а также рамы со всеми жесткими узлами.
Для одноэтажных зданий отдают предпочтение рамам первого типа, позволяющим применять типовые конструкции покрытия. Такая схема менее чувствительна к неравномерным осадкам, вызываемым сейсмическими воздействиями.
Многоэтажные здания для сейсмических районов проектируют с несущим каркасом, образованным продольными и поперечными рамами преимущественно со всеми жесткими узлами.
Покрытиям и перекрытиям сейсмостойких зданий придают свойства жесткой диафрагмы, обеспечивающей пространственную работу здания и распределяющей горизонтальные нагрузки между всеми вертикальными несущими конструкциями.