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

2022

УЧЕБНОЕ 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 сейсми
ческих районах : учебное пособие / В.Н. Алексеенко, О.Б. Жиленко. — 
Москва : ИНФРА-М, 2022. — 226 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1000210.

ISBN 978-5-16-014705-5 (print)
ISBN 978-5-16-107211-0 (online)
Основное назначение учебного пособия — ознакомить студентов и ин
женерно-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 архитектурностроительные, конструкторские и технологические аспекты строительства 
в сейсмических районах.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подго
товки 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 под
готовки территории, основания и фундаментов частного предприятия 
«Институт “КРЫМГИИНТИЗ”»

ISBN 978-5-16-014705-5 (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, проектировании и об авторском надзоре за строительством зданий 
и инженерных сооружений в сейсмоопасных районах. Рассмотрены принципы архитектурного и конструктивного проектирования сейсмостойких зданий с учетом требований безопасности жизнедеятельности, порядок принятия объемнопланировочных и конструктивных решений, прохождения 
и согласования проектной, исполнительной и иной технической документации, регламентирующей не только возве

Введение

дение, но и эксплуатацию зданий и сооружений в сейсмических районах.
В структуре учебного пособия отражены следующие вопросы:
 
• сейсмостойкость зданий;
 
• нагрузки и воздействия на здания при потенциальных сейсмических толчках на конкретизированных территориях;
 
• виды сейсмозащиты зданий и сооружений;
 
• особенности проектирования несущих и ограждающих конструкций для зданий на сейсмоопасных территориях;
 
• функцио нальные и физические основы сейсмостойкого 
проектирования;
 
• архитектурные, композиционные и функцио нальные 
приемы обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений;
 
• фонд нормативно-справочной и иной технической документации, 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 дисциплин «Архитектура зданий и сооружений», «Строительные 
материалы», «Строительные конструкции», «Механика 
грунтов, основания и фундамен ты».
С целью овладения специальными видами профессиональной деятельности и приобретения соответствующей компетенции студент в ходе изучения представленных в пособии 
материалов должен знать основные методы принятия конструктивных решений сейсмостойкого строительства, уметь 
принимать конструктивные решения при производстве, монтаже, 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 поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным 
образом тектоническими процессами) или (иногда) искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушение подземных полостей горных выработок). Небольшие 
толчки могут вызываться также подъемом лавы при вулканических извержениях.
Земной шар ежегодно подвергается сотням разрушительных землетрясений в различных районах. За последние 
10 лет сейсмическая активность Земли увеличилась в несколько 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 понесли огромные материальные потери. Катастрофа была усилена 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 возникновения 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 масштабные 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, цунами, потери от которых могут быть не меньшими, чем непосредственно 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 материальный ущерб исчислялся десятками миллиардов долларов. 
Только одно Токийское землетрясение 1923 г. унесло около 
140 тыс. человеческих жизней. Вследствие того что землетрясения всегда были бичом человечества и всегда производили 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 необходимо знать строение земного шара.
Кора, в свою очередь, построена из нескольких слоев: сверху 
из осадочных стратифицированных, т.е. слоистых пород толщиной в несколько километров, ниже которых расположен 
гранитный слой, иногда выходящий на поверхность коры. 
Толщина этого слоя на равнинах достигает 10 км, а под горными хребтами 40 км. Гранитный слой подстилается слоем базальта толщиной под равнинами до 30 км, под горными хребтами до 20 км. Всего толщина коры в районе суши в среднем 
35 км, в районах горных хребтов достигает 60–70 км. В отличие от континентальной океаническая кора имеет значительно 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 фамилии югославского сейсмолога, обнаружившего ее в 1909 г. 
при изучении прохождения сейсмических волн во время Хорватского землетрясения). На этой границе заметно изменяется 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 протяжении 200 км обозначен слой астеносферы, в пределах которого 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 переходом в твердое состояние в центральной части — субъядра.
Наблюдение за поверхностью Земли показывает, что она 
находится в состоянии постоянного очень медленного движения с опусканием поверхности коры в одних местах и подъемом в других. Установлены и горизонтальные движения. 
Их называют тектоническими (от др.-греч. ή — строение, построение). О причинах тектонических движений существует ряд гипотез. Новые данные привели к формированию так называемой теории тектоники плит, согласно которой 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, Африканскую, Евроазиатскую, Антарктическую и несколько сравнительно мелких: Кокос, Карибская, Аравийская и др. Плиты 
под воздействием конвекционных потоков постоянно перемещаются относительно друг друга, «плавая» по разогретому 
слою астеносферы. Некоторые плиты расходятся (по это му, 
например, расстояние между Лондоном и Нью-Йорком примерно 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 разломам. При отходе плит друг от друга расщелина заполняется 
расплавленной породой. При сближении одна плита изгибается и погружается под край другой, а в месте перегиба образуется желоб — океаническая впадина. Трение, возникающее 
при подвижках в желобе, приводит к разогреву породы и способствует образованию вулканов. Желобам сопутствуют глубоко расположенные очаги сильных землетрясений. Большинство глубоководных желобов окаймляет Тихий океан. 
Границам плит соответствуют области сейсмических явлений, 
называемых сейсмогенными зонами, или сейсмическими поясами.

1.2. МЕХАНИЗМ, КЛАССИФИКАЦИЯ
И ГЕОГРАФИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

В районе разлома после длительных деформаций и накопления напряжений, достигающих в определенный момент предельного значения для прочности пород, вдоль ослабленного 
ранее участка — обычно старого излома, а иногда и с образованием 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 землетрясении 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 сейсмического микрорайонирования находятся в зо нальных проектных институтах.
Для оценки интенсивности землетрясений многими авторами из различных стран было предложено около 50 шкал 
сейсмической интенсивности. В России градацию интенсивности 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 сейсмостойкому строительству. Эта шкала включает три графы с количественными показателями и две графы описательного характера (табл. 1.1).
Ниже представлена оценка повреждений для зданий, возводимых без антисейсмических усилений:
 
• тип А — со стенами из рваного камня, из кирпича-сырца, 
с глинобитными стенами;