УДК 69

Особенности строительства сейсмостойких зданий

Чжао Вэйхан – аспирант Уральского федерального университета имени Первого Президента России Б.Н.Ельцина.

Аннотация: Данная статья посвящена особенностям строительства сейсмостойких зданий. В ней рассмотрены теоретико-методологические основы данной области, включая принципы проектирования и конструирования таких зданий. Обсуждаются важные аспекты, такие как использование специализированных материалов, инженерных решений и строгое соблюдение сейсмических норм и стандартов.

Ключевые слова: сейсмостойкость, строительство, здания, сейсмическая активность, проектирование, конструкции, инженерные решения, безопасность, устойчивость, материалы, стандарты, региональная активность, разрушения, теоретико-методологические основы.

Методология и методы:

В работе были использованы следующие методы исследования:

  • теоретические (анализ, синтез, обобщение, построение гипотез);
  • эмпирические (наблюдение).

Содержание основного текста.

Сейсмостойкое строительство представляет собой специализированную область инженерии, нацеленную на создание зданий, которые могут выдерживать сейсмические нагрузки и снижать риск разрушения в случае землетрясения. Это особенно важно в регионах с высокой сейсмической активностью [3].

Одним из основных подходов к повышению сейсмостойкости на сегодняшний день является использование различных систем сейсмозащиты.

Правильное применение методов сейсмозащиты при проектировании и строительстве зданий и сооружений может значительно повысить такие характеристики, как:

  • надёжность зданий;
  • безопасность и надёжность оборудования;
  • экономическую эффективность зданий;
  • отсутствие необходимости в ремонте после разрушительных землетрясений;
  • комфорт и удобство для жителей [1].

Сейсмостойкое строительство выполняется в регионах, где происходят землетрясения, и включает учет воздействия сейсмических сил на здание во время его проектирования.

Основные задачи сейсмостойкого строительства включают:

  • изучение взаимодействия неустойчивого грунта и здания;
  • оценку разрушительной силы потенциального землетрясения;
  • проектирование, установку и обслуживание сейсмостойких конструкций.

Сейсмостойкость здания достигается через:

  • выбор оптимального места строительства;
  • проектирование наилучшей конструктивной схемы здания;
  1. применение различных строительных методов, которые повышают прочность и жесткость каркаса, а также способствуют пластичным деформациям в некоторых случаях [4].

Сейсмическое строительство является одним из наиболее эффективных способов обеспечения безопасности зданий и сооружений в регионах с повышенной сейсмической активностью. Оно учитывает особенности местности, возможные опасности и обеспечивает устойчивость зданий к землетрясениям. В статье рассмотрим основные преимущества сейсмического строительства и его недостатки.

На 2024 год преимущества сейсмического строительства включают:

  1. Безопасность – сейсмически устойчивые здания предлагают повышенный уровень безопасности для жителей и работников в зоне землетрясений.
  2. Сохранность имущества – они уменьшают риск повреждения или разрушения здания и его содержимого в случае сильных землетрясений, что способствует сохранности имущества.
  3. Экономическая эффективности – в долгосрочной перспективе, инвестиции в сейсмостойкие конструкции окупаются за счет уменьшения потерь от разрушений и восстановления после землетрясений.
  4. Устойчивость к изменениям – сейсмически устойчивые здания обычно более устойчивы к другим природным бедствиям, таким как ураганы или наводнения.
  5. Законодательство и страхование – во многих странах существует законодательство, требующее соблюдения сейсмических норм при строительстве, а также страховые полисы, которые могут снизить риски для владельцев сейсмостойких зданий.
  6. Экологическая устойчивость – сейсмостойкие конструкции могут также быть более энергоэффективными и экологически устойчивыми, что важно для современного строительства с учетом экологических требований и стандартов [5].

На 2024 год недостатки сейсмического строительства включают:

  1. Высокие затраты – сейсмостойкое строительство требует дополнительных материалов и инженерных решений, что может увеличить общие затраты на проект.
  2. Сложность проектирования – создание сейсмостойких конструкций требует специализированных знаний и опыта в области инженерии, что может усложнить процесс проектирования.
  3. Ограничения в дизайне – некоторые архитектурные решения могут быть ограничены из-за требований сейсмостойкости, что может ограничить творческую свободу дизайнеров.
  4. Необходимость регулярного обслуживания – сейсмостойкие здания требуют регулярного обслуживания и инспекций, чтобы гарантировать их эффективную работу со временем.
  5. Ограничения в регуляторных требованиях – некоторые регионы могут иметь слабые или неоднородные законодательные требования к сейсмостойкому строительству, что может привести к несогласованности в применении стандартов и норм.
  6. Возможное ослабление сейсмостойкости во времени – в течение времени и из-за непредвиденных факторов сейсмостойкость здания может ослабевать, требуя дополнительных инвестиций в улучшение и ремонт [2].

Основным подходом в сейсмостойком строительстве является проектирование и строительство зданий с применением специализированных инженерных решений и материалов. Важным принципом является создание гибкой структуры здания, способной поглощать и амортизировать сейсмические силы.

Инженеры применяют различные методы для достижения сейсмостойкости зданий, включая укрепление фундамента и стен с использованием армированных бетонных конструкций и стержней. Это повышает прочность и устойчивость здания к деформациям во время землетрясения.

Еще одной значимой техникой сейсмически безопасного строительства является применение гасителей и поглотителей, которые умеют абсорбировать и рассеивать сейсмические воздействия. Данные устройства располагаются внутри здания и способствуют снижению амплитуды колебаний и деформаций.

Выбор строительных материалов и технологий при строительстве в сейсмоактивной зоне:

  1. Фундамент-плита.
  2. Стены.
  3. Силовой каркас.
  4. Газоблок в сейсмоактивном регионе.
  5. Межэтажные перекрытия

Несколько позднее появились полуактивные системы управления, возникшие на основе пассивных систем управления и требующие небольшого количества внешнего питания. В полуактивных системах используются контролируемые жидкости. Важным свойством этих жидкостей является их способность обратимо изменять свободное течение в полутвердое состояние при воздействии магнитного или электрического поля.

Примеры использования современных технологий на практике:

  1. Небоскреб Тайбэй 101, Тайвань.

Небоскреб Тайбэй 101 – это одно из самых высоких зданий в мире, расположенное в столице Тайваня. Здание было построено в 2003 году и имеет высоту 508 метров. Внутри небоскреба находятся офисы, магазины, рестораны и смотровая площадка, с которой открывается вид на город и окрестности. Небоскреб Тайбэй 101 является одним из символов города и привлекает туристов со всего мира [2].

  1. Международный аэропорт Sabiha Gökçen, Стамбул.

Международный аэропорт Sabiha Gökçen в Стамбуле был построен с учетом сейсмической активности региона. Здание аэропорта имеет усиленную конструкцию и может выдерживать землетрясения до 9 баллов. Кроме того, аэропорт оборудован современными системами безопасности и контроля, которые обеспечивают безопасность пассажиров и персонала [5].

  1. Бурдж-Халифа, Дубай.

Бурдж-Халифа - это самый высокий небоскреб в мире, расположенный в Дубае, Объединенные Арабские Эмираты. Здание имеет высоту 828 метров и состоит из 163 этажей. Внутри небоскреба расположены офисы, квартиры, магазины и рестораны. Бурдж-Халифа также является одним из самых узнаваемых символов Дубая и привлекает множество туристов со всего мира [3].

  1. Стадион Philippine Arena, Филиппины.

Стадион «Philippine Arena» был построен с учетом сейсмической активности региона и способен выдерживать землетрясения до 8 баллов. Здание стадиона имеет усиленную конструкцию, а также современные системы безопасности, которые обеспечивают защиту зрителей и участников мероприятий [1].

Выводы и заключение

Современное общество сталкивается с растущей угрозой сейсмических событий, поэтому вопрос сейсмостойкого строительства становится все более актуальным. Особенности строительства сейсмостойких зданий играют ключевую роль в обеспечении безопасности и устойчивости жилищного и коммерческого фонда в зонах повышенной сейсмической активности.

Одним из основных принципов сейсмостойкого строительства является создание гибкой конструкции, способной адаптироваться к сейсмическим нагрузкам. Использование специализированных материалов и инженерных решений также играет важную роль в повышении устойчивости зданий к землетрясениям.

Важно отметить, что сейсмостойкие здания не только способствуют защите жизней и имущества, но и улучшают общую безопасность городской инфраструктуры. Эти здания обеспечивают надежную защиту как в мегаполисах, так и в регионах с высокой сейсмической активностью.

Для успешного проектирования и строительства сейсмостойких зданий необходимо тесное взаимодействие между архитекторами, инженерами и застройщиками. Основные принципы и технологии сейсмостойкого строительства должны постоянно совершенствоваться в соответствии с современными тенденциями и требованиями безопасности.

Несмотря на сложности и дополнительные затраты, инвестиции в сейсмостойкие здания оправдывают себя за счет обеспечения безопасности и устойчивости в условиях возрастающей сейсмической угрозы. Важно продолжать исследования в этой области и совершенствовать методы сейсмостойкого строительства для обеспечения долгосрочной устойчивости городской среды.

Список литературы

  1. Бакастова М.С. Архитектура по шкале Рихтера // Актуальные проблемы строительства, ЖКХ и техносферной безопасности: материалы VI Всероссийской (с международным участием) научно-технической конференции молодых исследователей, Волгоград, 22–27 апреля 2019 года / Под общ. ред. Н.Ю. Ермиловой, И.Е. Степановой. – Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2019. – С. 19-24.
  2. Мкртычев О. В. Сейсмостойкость зданий с полным рамным каркасом // Мкртычев О. В, Булушев С. В. – 2022 – 106 с.
  3. Хакимов Ш.А. Новые конструктивные системы жилищно-гражданских зданий и проблемы актуализации сейсмических норм // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 3. С. 31-43.
  4. Халелова, А. К. Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений / А. К. Халелова. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 46 (336). — С. 40-44. — URL: https://moluch.ru/archive/336/75185/ (дата обращения: 17.03.2024).
  5. Belash T.A., Ivanova Zh.V. Timber frame buildings with efficient junction designs for earthquake-prone areas // Magazine of Civil Engineering. 2019. № 8 (92). С. 84-95. DOI: 10.18720/MCE.92.7