Проектирование сейсмостойких зданий

УДК 699.841
ББК 38.798
К12
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор А.Г. Тамразян,  
заведующий кафедрой железобетонных и каменных конструкций НИУ МГСУ;
доктор технических наук, профессор Г.П. Тонких, профессор  
ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) «Всероссийский научно-исследовательский институт  
по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России»
 
Кабанцев, Олег Васильевич.
К12	 	
Проектирование сейсмостойких зданий [Элек-тронный ресурс] : учебно-методическое пособие / О.В. Кабанцев, О.А. Симаков ; Мини-стерство науки и высшего образования 
Российской Федерации, Национальный исследовательский Мос-ковский государственный строительный университет, кафедра железобетонных и каменных конструкций. — 
Электрон. дан. и прогр. (2,5 Мб). — Мос-ква : Издательство МИСИ – МГСУ, 2024. — 
URL: http://lib.mgsu.ru. — Загл. с титул. экрана.
ISBN 978-5-7264-3558-9 (сетевое)
ISBN 978-5-7264-3559-6 (локальное)
В учебно-методическом пособии представлен материал для практических занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Сейсмостойкость зданий и сооружений».
В первом разделе приведены общие требования нормативных документов к проектированию 
сейсмостойких зданий. Во втором разделе изложены положения по выполнению расчетного обоснования. В третьем разделе описаны общие положения и требования к конструированию несущих и ненесущих конструкций зданий в сейсмоопасных районах. В четвертом разделе приведен 
пример расчета сейсмических нагрузок здания.
Для обучающихся по направлению подготовки 08.05.01 Строительство уникальных зданий 
и сооружений.
Учебное электронное издание
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2024

Учебное электронное издание
Кабанцев Олег Васильевич, Симаков Олег Александрович
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕЙСМОСТОЙКИХ ЗДАНИЙ
Учебно-методическое пособие
Редактор Л.В. Светличная
Корректор Ю.М. Викторова
Верстка и дизайн титульного экрана Д.Л. Разумного 
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS6, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 07.10.2024. Объем данных 2,5 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

Оглавление
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ...............................................................................................................................5
1.1. Предельные состояния.........................................................................................................................5
1.2. Требования особого предельного состояния.....................................................................................7
1.3. Классификация землетрясений......................................................................................................... 13
2. РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.................................................................................................................... 19
2.1. Требования норм................................................................................................................................. 19
2.2. Контроль сейсмостойкости существующих зданий.......................................................................25
2.3. Расчет несущих конструкций железобетонных зданий.................................................................25
2.4. Расчет несущей способности зданий из каменной кладки............................................................28
3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ..................................................................................................... 32
3.1. Общие положения по конструированию.......................................................................................... 32
3.2. Основания, фундаменты и стены подвалов..................................................................................... 33
3.3. Плиты перекрытия.............................................................................................................................34
3.4. Перегородки........................................................................................................................................ 35
3.5. Железобетонные конструкции.......................................................................................................... 35
3.6. Здания со стальным каркасом...........................................................................................................40
3.7. Здания с несущими стенами из кирпича или каменной кладки.................................................... 41
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА (ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ)......................................................................44
Библиографический список........................................................................................................................... 47

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Предельные состояния
Действующими нормативными документами для проектирования [1, 2] установлено, что 
основным показателем надежности строительных объектов (конструкций) является невозможность превышения предельных состояний при действии наиболее неблагоприятных сочетаний расчетных нагрузок в течение расчетного срока службы. Это требование должно выполняться на всех этапах жизненного цикла и проверяться в следующих расчетных ситуациях:
–– установившихся, т.е. ситуациях, имеющих продолжительность, близкую к сроку службы 
строительного объекта (например, эксплуатация между двумя капитальными ремонтами или 
изменениями технологического процесса);
–– переходных, т.е. ситуациях, имеющих небольшую по сравнению со сроком службы строительного объекта продолжительность (например, изготовление, транспортирование, монтаж, 
капитальный ремонт и реконструкция строительного объекта);
–– аварийных, т.е. ситуациях, соответствующих исключительным условиям работы сооружения (в том числе и при особых воздействиях), которые могут привести к существенным социальным, экологическим и экономическим потерям.
Например, в европейских нормах приводится следующий перечень требований, которые 
должны выполняться на всех стадиях. 
«Конструкция и ее элементы должны проектироваться, возводиться и эксплуатироваться таким образом, чтобы на протяжении предполагаемого срока службы был обеспечен необходимый уровень надежности и чтобы конструкция и ее элементы с учетом требований 
экономии:
–– выдерживали воздействия и влияния, возникающие на протяжении сроков их возведения и предполагаемого использования;
–– оставались пригодными для использования при наличии всех ожидаемых воздействий;
–– обладали достаточным сопротивлением, эксплуатационной пригодностью и долговечностью;
–– обладали достаточным сопротивлением на протяжении требуемого периода времени 
в случае возникновения пожара;
–– не подвергались разрушениям в результате таких воздействий, как взрыв, удар или последствия субъективных ошибок, в той степени, которая не находится в пропорциональной 
зависимости от первоначальной причины».
На реализацию указанных требований и нацелено проектирование, основанное на использовании метода расчетных предельных состояний.
В соответствии с [2] описание ситуаций, отнесенных к различным предельным состояниям, имеет следующий вид:
«К предельным состояниям первой группы следует относить: 
–– разрушение любого характера (например, пластическое, хрупкое, усталостное); 
–– потерю устойчивости формы; 
–– явления, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (например, 
чрезмерные деформации в результате деградации свойств материала, пластичности, сдвига 
в соединениях, а также чрезмерное раскрытие трещин). 
К предельным состояниям второй группы следует относить: 
–– достижение предельных деформаций конструкций  (например, предельных прогибов, 
углов поворота) или предельных деформаций оснований, устанавливаемых исходя из технологических, конструктивных или эстетико-психологических требований; 
–– достижение предельных уровней колебаний конструкций или оснований, вызывающих 
вредные для здоровья людей физиологические воздействия; 
–– образование трещин, не нарушающих нормальную эксплуатацию строительного объекта; 
–– достижение предельной ширины раскрытия трещин; 

–– другие явления, при которых возникает необходимость временного ограничения эксплуатации здания или сооружения из-за неприемлемого снижения их эксплуатационных качеств 
или расчетного срока службы (например, коррозионные повреждения).
Особые предельные состояния — состояния, возникающие при особых воздействиях и ситуациях и превышение которых приводит к разрушению сооружения с катастрофическими 
последствиями».
Метод предельных состояний предполагает, что во всех анализируемых расчетных ситуациях выполняется проверка того, что расчетные значения нагрузок или воздействий Fd 
не превышают расчетные значения характеристик прочности Rd.
Эти проверки имеют форму неравенства:
g(Fd, Rd, Аd, C) ≥ 0,
где g(∙) — некоторая функция параметров системы, такая, что g(∙) < 0 означает реализацию запредельного cоcтояния; Аd — расчетные значения геометричеcких характериcтик; C — ограничения на контролируемый параметр (например, допуcтимое предельное раcкрытие ширины трещины). 
Приведенное выше основное неравенство описывает принципиальную структуру проверочного условия и должно уточняться для конкретных расчетных ситуаций c учетом того, что 
Fd, Rd и Ad — это, как правило, несколько величин, а проверка может потребовать использования не одного, а нескольких cовмеcтных неравенств (например, Fd может представлять целый 
перечень одновременно действующих нагрузок, а применительно к проверке железобетонной 
конструкции символом Rd может быть представлена прочность как бетона, так и арматуры). 
С точки зрения методологии принятия технических решений метод предельных состояний соответствует минимаксному критерию, т.е. позиции крайней осторожности [3]. При условии полной определенности множеств рассматриваемых состояний объекта: «...Выбранные 
таким образом варианты полностью исключают риск. Это означает, что принимающий решение не может столкнуться с худшим результатом, чем тот, на который он ориентируется» [4]. 
Однако в методе расчетных предельных состояний риск существует, но только не при выборе подхода, а на уровне определения минимального значения обобщенной несущей способности 
и максимального значения обобщенной нагрузки, т.е. при назначении их расчетных значений.
Концептуально предполагается, что расчетные значения определяются через так называемые нормативные (базовые, характеристические) значения Fn, Rn, и Аn с использованием коэффициентов надежности γ, которые учитывают возможный разброс соответствующих силовых 
и прочностных характеристик:
Fd = γf Fn, Rd = Rn /γm.
Кроме коэффициента надежности по нагрузке γf  и коэффициента надежности по материалу γm, сегодня используются: 
γn — коэффициент, учитывающий значимоcть конcтрукции и объекта в целом, а также возможные поcледcтвия отказа (коэффициент надежности по ответcтвенноcти); 
γс — коэффициент условий работы (коэффициент надежноcти модели), учитывающий неопределенноcть раcчетной cхемы и другие аналогичные обcтоятельcтва (например, чувcтвительноcть конcтрукции к локальным повреждениям, начальные неправильноcти или же повышенную cкороcть изнашивания). Этим же коэффициентом учитываются все прочие «...факторы, 
которые не имеют приемлемого аналитического описания» [4].
Таким образом, расчетное неравенство приобретает форму:
g(γn, γс, γf, γm, Fn, Rn, А, C) ≥ 0.
Первые два коэффициента надежности связывались (по крайней мере, в идеологии) со статистическими свойствами нагрузок и материалов (с их изменчивостью), в то время как γс и γn 
никакой изменчивости не характеризуют.