Проектирование, строительство и эксплуатация зданий в сейсмических районах

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, 

СТРОИТЕЛЬСТВО 

И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЗДАНИЙ 
В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

В.Н. АЛЕКСЕЕНКО
О.Б. ЖИЛЕНКО

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов 

высших учебных заведений, обучающихся  по направлению подготовки 

08.03.01 «Строительство» (квалификация (степень) «бакалавр») 

(протокол № 8 от 22.06.2020)

УДК [550.348.436+699.8](075.8)
ББК 26.21:38я73
 
А47

Алексеенко В.Н.

А47  
Проектирование, строительство и эксплуатация зданий в сейсмических 
районах : учебное пособие / В.Н. Алексеенко, О.Б. Жиленко. — 
Москва :  ИНФРА-М,  2023.  —  226 с.  —  (Высшее  образование).  —
DOI 10.12737/1000210.

ISBN 978-5-16-018652-8 (print)
ISBN 978-5-16-107211-0 (online)
Основное назначение учебного пособия — ознакомить студентов и инженерно-
технических работников с принципами проектирования и строительства 
зданий и сооружений в сейсмических районах.

В учебном пособии изложены основные принципы проектирования 

и строительства каркасных, крупнопанельных зданий, зданий с несущими 
стенами из мелкоштучных камней и крупных блоков, зданий из местных 
материалов, бескаркасных зданий из монолитного железобетона. Описаны 
конструктивные требования к зданиям в сейсмоопасных районах, изложены 
основные требования по производству работ и выполнению антисейсмических 
мероприятий при строительстве. Раскрыты архитектурно-
строительные, конструкторские и технологические аспекты строительства 
в сейсмических районах.

Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 
08.03.01 и 08.04.01 «Строительство» по дисциплинам: «Проектирование, 
строительство и эксплуатация зданий в сейсмических районах», 
«Теория и проектирование зданий и сооружений в сейсмических районах».

УДК [550.348.436+699.8](075.8)

ББК 26.21:38я73

Р е ц е н з е н т ы:

А.А. Рубель — кандидат технических наук, доцент, главный инженер 

НТПО «КРЫМ»;

К.В. Сильченко — кандидат технических наук, начальник отдела подготовки 
территории, основания и фундаментов частного предприятия 
«Институт “КРЫМГИИНТИЗ”»

ISBN 978-5-16-018652-8 (print)
ISBN 978-5-16-107211-0 (online)

© Алексеенко В.Н., Жиленко О.Б., 

2020

Введение

Учебное пособие ориентировано на изучение базовой и специальной 
частей профессио нального цикла по направлениям 
подготовки 08.03.01 и 08.04.01 «Строительство».
Его актуальность и новизна основаны на комплексном 
подходе к триединой задаче обеспечения безопасности объектов 
недвижимости в сейсмоопасных районах: проектирование — 
возведение — эксплуатация. Появление на строительном 
рынке новых конструкционных и отделочных 
материалов, приток инновационных нетрадиционных технологий 
возведения, а также стремительное изменение систем 
администрирования строительной отрасли определяют 
появление неизвестных ранее вызовов. Изменение нормативных 
докумен тов, регламентирующих сейсмостойкое 
строительство, не всегда в полной мере успевает реагировать 
на появление этих вызовов. Молодым специалистам, 
вступающим в самостоятельную производственную жизнь, 
требуется адекватно реагировать и принимать взвешенные 
технические решения. Подобная практика возможна только 
на основе глубокого понимания физических основ землетрясений, 
проектирования, возведения и эксплуатации зданий 
и сооружений в сейсмических районах.
Практическая значимость учебного пособия заключается 
в представленных специальных сведениях о теории, проек-
тировании и об авторском надзоре за строительством зданий 
и инженерных сооружений в сейсмоопасных районах. Рас-
смотрены принципы архитектурного и конструктивного про-
ектирования сейсмостойких зданий с учетом требований без-
опасности жизнедеятельности, порядок принятия объемно-
планировочных и конструктивных решений, прохождения 
и согласования проектной, исполнительной и иной техни-
ческой документации, регламентирующей не только возве-

Введение

дение, но и эксплуатацию зданий и сооружений в сейсмиче-
ских районах.
В структуре учебного пособия отражены следующие во-
просы:
 
• сейсмостойкость зданий;
 
• нагрузки и воздействия на здания при потенциальных сей-
смических толчках на конкретизированных территориях;
 
• виды сейсмозащиты зданий и сооружений;
 
• особенности проектирования несущих и ограждающих кон-
струкций для зданий на сейсмоопасных территориях;
 
• функцио нальные и физические основы сейсмостойкого 
проектирования;
 
• архитектурные, композиционные и функцио нальные 
приемы обеспечения сейсмостойкости зданий и соору-
жений;
 
• фонд нормативно-справочной и иной технической докумен-
тации, создаваемой в целях проектирования и авторского 
надзора за строительством зданий в сейсмических районах.
Содержание учебного пособия опирается на знания, умения 
и навыки, приобретенные студентами в ходе изучения дисци-
плин «Архитектура зданий и сооружений», «Строительные 
материалы», «Строительные конструкции», «Механика 
грунтов, основания и фундамен ты».
С целью овладения специальными видами профессио-
нальной деятельности и приобретения соответствующей ком-
петенции студент в ходе изучения представленных в пособии 
материалов должен знать основные методы принятия кон-
структивных решений сейсмостойкого строительства, уметь 
принимать конструктивные решения при производстве, мон-
таже, наладке, сдаче в эксплуатацию строительной продукции 
и объектов производства в сейсмоопасных районах.

Глава 1. 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Землетрясения — подземные толчки и колебания поверх-
ности Земли, вызванные естественными причинами (главным 
образом тектоническими процессами) или (иногда) искусст-
венными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, об-
рушение подземных полостей горных выработок). Небольшие 
толчки могут вызываться также подъемом лавы при вулкани-
ческих извержениях.
Земной шар ежегодно подвергается сотням разруши-
тельных землетрясений в различных районах. За последние 
10 лет сейсмическая активность Земли увеличилась в не-
сколько раз. 26 декабря 2004 г. землетрясение, произошедшее 
в бассейне Индийского океана, унесло жизни свыше 160 тыс. 
человек, еще большее количество людей получили травмы. 
Районы Юго-Восточной Азии в зоне этого землетрясения по-
несли огромные материальные потери. Катастрофа была уси-
лена последовавшим вслед за землетрясением цунами и целой 
серией повторных толчков (афтершоков). Землетрясение 
у восточного побережья острова Хонсю в Японии магнитудой 
от 9,0 до 9,1 произошло 11 марта 2011 г. и стало причиной воз-
никновения мощного цунами. Это сильнейшее землетрясение 
в известной истории Японии. Землетрясения в Северной 
Италии 20 мая 2012 г. и 4 мая 2013 г. повлекли за собой мас-
штабные разрушения.
Ежегодно на земном шаре происходит около миллиона 
землетрясений, но большинство из них так незначительны, 
что остаются незамеченными жителями территорий, где они 
случаются. Однако некоторые очаги сильных землетрясений 

Глава 1. Общие сведения о землетрясениях

располагаются близко к населенным районам. В этом случае 
происходят большие повреждения и обрушения недостаточно 
прочных и не сейсмостойких сооружений. Часто следствием 
землетрясений являются большие пожары, наводнения, цу-
нами, потери от которых могут быть не меньшими, чем не-
посредственно от самих землетрясений. Так, например, было 
в 1906 г. в Сан-Франциско и в 1923 г. в Токио. По данным 
ЮНЕСКО, с 1925 по 1950 г. во время землетрясений во всем 
мире погибли более 350 тыс. человек, а причиненный матери-
альный ущерб исчислялся десятками миллиардов долларов. 
Только одно Токийское землетрясение 1923 г. унесло около 
140 тыс. человеческих жизней. Вследствие того что земле-
трясения всегда были бичом человечества и всегда произво-
дили на него панический страх, люди склонны были видеть 
то наказание небес за содеянные прегрешения, то наваждение 
дьявола, то каприз подземного чудовища. Например, Британское 
королевское общество, объединявшее ученых Англии, 
в 1752 г. опубликовало сообщение о том, что «землетрясения 
действительно происходили в тех районах, население которых 
нуждалось в наказании».
Еще в недавнем прошлом для познания глубинных процессов 
и строения Земли практически не было никаких экспериментальных 
средств. Это связано в значительной мере 
с тем, что при современной технике бурения удается взятие 
проб в пределах 12 км толщи Земли, в то время как ее радиус 
равен примерно 6370 км. Для решения этой задачи нужно 
было искать другие способы изучения структуры толщи планеты. 
Сущность одного их них — сейсмической разведки — 
заключается в изучении скорости прохождения упругих волн 
через различные слои поверхности Земли. Скорость распространения 
таких волн зависит от плотности и жесткости 
среды. Возбуждая с помощью взрыва возникновение в толще 
Земли упругих волн и фиксируя сейсмоприемниками на различных 
расстояниях от очага время прохождения прямых 

1.1. Основные причины землетрясений

и отраженных волн (последние возникают на границах слоев 
с различной плотностью), можно оценить размеры этих слоев.
Для суждения о причинах и механизме землетрясений не-
обходимо знать строение земного шара.
Кора, в свою очередь, построена из нескольких слоев: сверху 
из осадочных стратифицированных, т.е. слоистых пород тол-
щиной в несколько километров, ниже которых расположен 
гранитный слой, иногда выходящий на поверхность коры. 
Толщина этого слоя на равнинах достигает 10 км, а под гор-
ными хребтами 40 км. Гранитный слой подстилается слоем ба-
зальта толщиной под равнинами до 30 км, под горными хреб-
тами до 20 км. Всего толщина коры в районе суши в среднем 
35 км, в районах горных хребтов достигает 60–70 км. В от-
личие от континентальной океаническая кора имеет значи-
тельно меньшую толщину — 6–8 км, ниже ее осадочного слоя 
расположен базальтовый слой (рис. 1.1).

Земная кора

Экзосфера
Термосфера
Мезосфера
Стратосфера
Тропосфера

Верхняя мантия

Мантия

Внешнее ядро

Внутреннее ядро

Рис. 1.1. Схема расположения слоев земного шара и его коры

Под корой располагается так называемая мантия, также 
состоящая из слоев. Граничная поверхность между корой 

Глава 1. Общие сведения о землетрясениях

и мантией называется поверхностью Мохоровичича (по фа-
милии югославского сейсмолога, обнаружившего ее в 1909 г. 
при изучении прохождения сейсмических волн во время Хор-
ватского землетрясения). На этой границе заметно изменя-
ется скорость прохождения сейсмических волн, что указывает 
на различие плотности и упругих свойств материала коры 
и мантии.
На глубине 50–100 км от поверхности Земли на протя-
жении 200 км обозначен слой астеносферы, в пределах ко-
торого скорость поперечных волн значительно уменьшается, 
что говорит о снижении жесткости этой породы и возможном 
присутствии некоторого количества расплавленного вещества.
Глубже мантии располагается ядро, верхняя часть которого 
предполагается в жидком расплавленном состоянии с пере-
ходом в твердое состояние в центральной части — субъядра.
Наблюдение за поверхностью Земли показывает, что она 
находится в состоянии постоянного очень медленного дви-
жения с опусканием поверхности коры в одних местах и подъ-
емом в других. Установлены и горизонтальные движения. 
Их называют тектоническими (от др.-греч. ή — стро-
ение, построение). О причинах тектонических движений су-
ществует ряд гипотез. Новые данные привели к формиро-
ванию так называемой теории тектоники плит, согласно ко-
торой верхняя оболочка Земли — кора и расположенная ниже 
верхняя мантия — литосфера, вместе с расположенными в ней 
континентами и океанами, разделена на несколько огромных 
плит: Тихоокеанскую, Американскую, Индийскую, Африкан-
скую, Евроазиатскую, Антарктическую и несколько сравни-
тельно мелких: Кокос, Карибская, Аравийская и др. Плиты 
под воздействием конвекционных потоков постоянно пере-
мещаются относительно друг друга, «плавая» по разогретому 
слою астеносферы. Некоторые плиты расходятся (по это му, 
например, расстояние между Лондоном и Нью-Йорком при-
мерно на 1 см в год увеличивается) или сжимают друг друга, 
что приводит к образованию горных систем. Есть также вза-

1.2. Механизм, классификация и география землетрясений

имные сдвиги плит, которые приводят к трансформным раз-
ломам. При отходе плит друг от друга расщелина заполняется 
расплавленной породой. При сближении одна плита изгиба-
ется и погружается под край другой, а в месте перегиба обра-
зуется желоб — океаническая впадина. Трение, возникающее 
при подвижках в желобе, приводит к разогреву породы и спо-
собствует образованию вулканов. Желобам сопутствуют глу-
боко расположенные очаги сильных землетрясений. Боль-
шинство глубоководных желобов окаймляет Тихий океан. 
Границам плит соответствуют области сейсмических явлений, 
называемых сейсмогенными зонами, или сейсмическими поя-
сами.

1.2. МЕХАНИЗМ, КЛАССИФИКАЦИЯ
И ГЕОГРАФИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

В районе разлома после длительных деформаций и накоп-
ления напряжений, достигающих в определенный момент пре-
дельного значения для прочности пород, вдоль ослабленного 
ранее участка — обычно старого излома, а иногда и с обра-
зованием нового разлома происходит разрыв или срез этих 
пород с внезапным быстрым смещением — упругой отдачей. 
Вследствие упругой отдачи возникают сейсмические волны. 
Эту теорию называют теорией упругого высвобождения, 
или теорией упругой отдачи. Таким образом, длительные 
и очень медленные тектонические движения при землетря-
сении переходят в сейсмические, имеющие большую скорость 
в результате быстрой разрядки накопленной энергии (10–15 с, 
реже 40–60 с). Частота колебаний твердых частиц при этом составляет 
от 0,01 до 20 Гц. Сейсмические процессы отличаются 
от тектонических большей локальностью. При землетрясении 
имеет место разрушение породы на ограниченном участке. 
В связи с возникшим ослаблением происходит развитие дислокации 
на некоторую область — очаг или гипоцентр землетрясения. 
Неосвободившаяся часть энергии вызывает в новых 

Глава 1. Общие сведения о землетрясениях

связях напряжения, которые через некоторое время достигают 
предельных значений и возникает афтершок — новый разрыв 
и новый толчок, но меньшей силы. Процесс ослабления 
толчков неравномерен. Интенсивность отдельных афтершоков 
может приближаться к интенсивности основного землетрясения, 
которому предшествуют более слабые толчки — 
форшоки.
Кроме основной и разрушительной группы землетрясений, 
связанной с тектоническими движениями в земной коре, отличают 
две других — вызванных извержениями вулканов 
и карстовыми явлениями. Они редки и обладают малой силой.
В зависимости от эффекта проявления на поверхности 
Земли землетрясения классифицируются по интенсивности 
в баллах — сейсмичности. Сейсмическое районирование 
территории приурочивают к средним горно-геологическим 
условиям. Сейсмичность конкретной площадки строительства 
уточняют на основании микрорайонирования. Карты сейсми-
ческого микрорайонирования находятся в зо нальных про-
ектных институтах.
Для оценки интенсивности землетрясений многими авто-
рами из различных стран было предложено около 50 шкал 
сейсмической интенсивности. В России градацию интенсив-
ности землетрясений осуществляют по баллам, за рубежом — 
по степеням. Шкала, которой пользуются у нас в настоящее 
время (MSK — 64М), разработана С.В. Медведевым (СССР), 
В. Шпонхойером (ГДР), В. Карником (ЧССР) в 1964 г. 
В 1973 г. она была откорректирована по рекомендациям 
Межведомственного совета по сейсмологии и сейсмостой-
кому строительству. Эта шкала включает три графы с коли-
чественными показателями и две графы описательного харак-
тера (табл. 1.1).
Ниже представлена оценка повреждений для зданий, воз-
водимых без антисейсмических усилений:
 
• тип А — со стенами из рваного камня, из кирпича-сырца, 
с глинобитными стенами;