Оценка сейсмостойкости железобетонных зданий повышенной этажности линейно-спектральным методом

Введение. С помощью линейно-спектрального метода (ЛСМ) исследуется сейсмостойкость зданий повышенной этажности. Рассматриваются шесть зданий различной этажности рамно-связевой каркасной системы. Приведены собственные частоты и формы колебаний, проведена оценка изменения динамических характеристик сооружений при увеличении этажности и различной жесткости основания. Получены мозаики усилий и перемещений, а также изополя армирования. Выполнен анализ изменения напряженно-деформированного состояния основных несущих элементов здания в зависимости от этажности и условий опирания. Представлено предельное значение этажности для здания рассматриваемой конструктивной схемы при сейсмическом воздействии интенсивностью 9 баллов по шкале MSK-64.

Материалы и методы. Объектами исследования являются шесть монолитных железобетонных зданий различной этажности рамно-связевой конструктивной схемы с различными условиями опирания. Исследование производится с помощью ЛСМ. Расчет выполняется в соответствии с действующими нормативными требованиями к проектированию зданий в сейсмических районах.

Результаты. Результаты исследования позволили получить количественную оценку рациональности использования рамно-связевой конструктивной схемы для зданий рассматриваемой этажности. Установлено влияние этажности и жесткости основания на распределение усилий, перемещений и требуемого армирования вертикальных несущих элементов.

Выводы. Полученные результаты могут быть использованы при формировании рекомендаций по выбору конструктивной схемы, определению рациональных сечений вертикальных несущих элементов и оценке допустимой этажности зданий повышенной этажности, возводимых в сейсмических районах.

1. Aznaw G. Advances in Seismic Design for High-Rise Buildings : a Systematic Review of New Techniques and Materials // American Journal of Civil Engineering. 2025. Vol. 13. Issue 2. Pp. 81–95. DOI: 10.11648/j.ajce.20251302.13. EDN RSRAIL.

2. Zhao X., Xu Q. The role of nonlinear dynamic analysis in seismic design for tall buildings: Challenges and limitations // Journal of Structural Engineering. 2020. Vol. 146. Issue 12. P. 04020193. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002597

3. Zhang Li., Xue S., Zhang R., Xie L., Hao L. Simplified multimode control of seismic response of high-rise chimneys using distributed tuned mass inerter systems (TMIS) // Engineering Structures. 2021. Vol. 228. P. 111550. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.111550. EDN FJXBSZ.

4. Мкртычев О.В., Тагиров Т.А., Лохова Е.М. Реакция высотного здания на акселерограммы представительного набора // Промышленное и гражданское строительство. 2025. № 1. С. 14–19. DOI: 10.33622/0869-7019.2025.01.14-19. EDN ISEUPI.

5. Fernando F., Sahputra D.E., Fatchurrohman N. Performance Analysis of Regular and Irregular Horizontal Multi-Story Buildings Structure // Indonesian Journal of Computing, Engineering and Design. 2025. Vol. 7. Issue 2. Pp. 144–152. DOI: 10.35806/ijoced.v7i2.554. EDN PDTRKD.

6. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М. : Стройиздат, 1961. 203 с.

7. Reshetov A.A., Lokhova E.M. Assessment of the Influence of the Rotational Components of Seismic Action on the SSS of a Multistorey Reinforced Concrete Building // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Issue 1. Pp. 82–91. DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-1-82-91. EDN ESREAB.

8. Bulushev S.V., Dudareva M.S. Nonlinear models of reinforced concrete beam elements with the actual reinforcement // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020. P. 032040. DOI: 10.1088/1757-899X/753/3/032040. EDN UXIHWN.

9. Тяпин А.Г. Применение комбинированного асимптотического метода для расчета высотного здания на сейсмическое воздействие: особенности реакции низкочастотного сооружения // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2018. № 6. С. 19–24. EDN YTXRUT.

10. Qiao F., Bo J., Chang Ch., Wang L., Shen Ch. Comparative Study of the Seismic Response Characteristics of Three Special Soils // Applied Sciences. 2023. Vol. 13. Issue 20. P. 11375. DOI: 10.3390/app132011375. EDN XSIXNP.

11. Аптикаев Ф.Ф. Влияние грунтовых условий на характеристики сейсмических воздействий // II Лавёровские чтения Арктика: актуальные проблемы и вызовы : сб. науч. мат. Всеросс. конф. с междунар. участием. 2023. С. 174–176. EDN FLEWCM.

12. Sharapov D.A., Gebre T.H., Ali Yu.M. The effect of story drift in a multi-story building under the influence of an earthquake // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021. Vol. 17. Issue 3. Pp. 270–277. DOI: 10.22363/1815-5235-2021-17-3-270-277. EDN AUUGMZ.

13. Пшеничкина В.А., Иванов С.Ю., Рекунов С.С., Чураков А.А. Влияние соотношения жесткостей здания и многослойного грунтового основания на сейсмический отклик системы // Вестник МГСУ. 2025. Т. 20. № 2. С. 231–245. DOI: 10.22227/1997-0935.2025.2.231-245. EDN JDNOYA.

14. Меркурьев Ю.С. Моделирование сейсмического воздействия на земляное полотно с демпфирующим слоем. Сравнение аналитического и конечно-элементного методов // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2023. № 4 (60). С. 122–134. DOI: 10.20291/2079-0392-2023-4-122-134. EDN IWVAVG.

15. Орлов Н.В., Амосова Л.Н. Возведение фундаментов в сейсмически опасных районах // Ползуновский альманах. 2023. № 2–2. С. 66–68. EDN XEUCCP.

16. Rezaeian S., Der Kiureghian A. Simulation of synthetic ground motions for specified earthquake and site characteristics // Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2010. Vol. 39. Issue 10. Pp. 1155–1180. DOI: 10.1002/eqe.997

17. Cacciola P. A stochastic approach for generating spectrum compatible fully nonstationary earthquakes // Computers & Structures. 2010. Vol. 88. Issues 15–16. Pp. 889–901. DOI: 10.1016/j.compstruc.2010.04.009

18. Ghaffarzadeh H. Generation of Spatially Varying Ground Motion Based on Response Spectrum using Artificial Neural Networks // International Journal of Science and Engineering Investigations. 2015. Vol. 4. Issue 38. Pp. 233–242.

19. Mkrtychev O.V., Lokhova E.M., Tagirov T.A. Rating the limiting shift of a story as a criteria for a special limiting state // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2024. Vol. 20. Issue 4. Pp. 197–207. DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-4-197-207. EDN FEWUGT.

20. Колотовичев Ю.А., Усков В.И. Разложение динамической реакции высотных зданий на элементарные составляющие // Строительная механика и расчет сооружений. 2025. № 3 (320). С. 42–54. DOI: 10.37538/0039-2383.2025.3.42.54. EDN FBCSCG.