В книге авторов из США изложены принципы выбора объемно-планировочных и конструктивных решений зданий для строительства в сейсмических районах, наглядно иллюстрируемые результатами анализа поведения зданий при сильных землетрясениях. Рассмотрены подходы к проектированию высотных зданий необычной конфигурации, строительство которых предусмотрено в сейсмически активных районах, а также к выбору объемно-планировочных решений сейсмостойких зданий различного типа и назначения.

Предисловие к русскому изданию
Предисловие

Глава I. Введение
Накопление сведений
Понятие конфигурации
Значение выбранной конфигурации здания
Строительные нормы и правила

Глава II. Движение грунта
Характер перемещений грунта
Измерение перемещений грунта
Сокращенная модифицированная шкала Меркалли

Глава III. Реакция здания на движение грунта
Силы инерции
Период колебаний здания и резонанс
Затухание колебаний
Пластичность
Кручение
Прочность и жесткость
Диски покрытий и перекрытий
Вертикальные диафрагмы и связевый каркас
Рамные каркасы
Ненесущие элементы
Выводы

Глава IV. Влияние конфигурации здания на сейсмостойкость
Введение
Размеры зданий
Высота здания
Горизонтальные размеры
Геометрические пропорции
Симметрия
Распределение и концентрация усилий
Конструктивные решения (плотность плана)
Углы зданий
Несущая способность элементов, расположенных по периметру здания
Статическая неопределимость конструкций

Глава V. Нарушение симметрии простых планов
Изменение прочности и жесткости по периметру конструкций
Проектное положение ядер (стволов) жесткости. Псевдосимметрия

Глава VI. Конфигурация входящих углов
Определение
Расчетные концепции
Примеры повреждений зданий
Решения                

Глава VII. Конфигурации вертикальных уступов зданий
Определение
Проблемы, возникающие в ходе проектирования
Специфика проектирования вертикальных уступов в соответствии со строительными нормами
Подкомитет по вертикальным уступам сооружений
Решения

Глава VIII. Конструкции зданий с резким изменением прочности и жесткости
Общие положения
Здания с гибким этажом
Решения
Несоосные диафрагмы
Изменение жесткости колонн
Разнопрочность балок и колонн
Взаимодействие диафрагм
Элементу заполнения

Глава IX. Проблемы соударения с соседними зданиями
Вопросы проектирования
Возможные решения

Глава Х. Определение конфигурации
Введение
Детерминанты
Конфигурация административных зданий

Глава XI. проектирование сейсмостойких конструкций и типы зданий
Введение
Административные здания малой этажности
Административные здания средней и повышенной этажности
Жилые здания малой этажности, мотели
Жил ые здания повышенной этажности
Здания гостиниц повышенной этажности
Медицинские здания малой этажности, больницы, клиники
Медицинские здания средней и повышенной этажности
Здания учебных заведений малой этажности
Здания учебных заведений повышенной этажности
Торговые здания низкой этажности, универсальные магазины, рынки
Торговые здания, одноэтажные склады, торговые центры
Промышленные здания одноэтажные, производственные комплексы
Большепролетные покрытия, аудитории, стадионы, театры и концертные залы
Пожарные депо, станции технического обслуживания автомобилей
Здания библиотек средней и повышенной этажности со встроенными книгохранилищами

Глава XII. Внешний облик объектов, проектируемых для сейсмических районов
Введение
Образец правильной конфигурации: Парфенон
Купол Пантеона в Риме
Церковь св. Софии в Стамбуле
Приемы восприятия горизонтальной нагрузки: готические соборы
Деревянные сооружения в Японии
Симметричность: ангар, построенный Нерви
Внешний облик сейсмостойких зданий настоящего и будущего

Глава XIII. Выводы
Приложение А.1 Параметры, учитываемые в процессе проектирования сейсмостойких конструкций
Введение
Программа 
Стадия эскизного проектирования
Стадия предварительного проектирования. Разработка проектного решения
Документация, составляемая при оформлении подрядных договоров
Процесс строительства
Эксплуатация построенного объекта
Приложение А.2. Примеры построенных сейсмостойких зданий и сооружений
Введение
Больница Лома-Линда, Калифорния
Здание гостиницы Империал Отель в Токио
Приложение А. 3. Определение конфигурации

Список литературы

Предисловие к русскому изданию

Книга американских специалистов Кристофера Арнольда и Роберта Рейтермана, посвященная проектированию зданий, возводимых в сейсмических районах, написана для архитекторов. В ней не рассматриваются методы расчета сейсмостойких зданий и детали их конструирования и по этой причине она представляет меньший интерес для инженеров-проектировщиков, хотя хорошо подобранные фактические данные для обоснования развиваемых в книге положений будут полезны и этому кругу читателей. В кашей стране и, по-видимому, во всем мире это первый пример публикации специальной книги по сейсмике для архитекторов и в этом отношении проделанный авторами труд является пионерным. В своей работе авторы указывают, что разные профессиональные интересы архитекторов и инженеров при проектировании иногда приводят к конфликтным ситуациям, которые могли бы не возникнуть, если бы архитекторы были лучше знакомы с основами сейсмостойкости сооружений.

Книга состоит из введения, 13 глав основного текста и 3 приложений. Введение и первые две главы посвящены материалам, знакомящим читателей с природой землетрясений, некоторыми положениями сейсмологии, полезными для рассмотрения вопросов, излагаемых в последующих главах книги, а также благоприятным или неблагоприятным характеристикам сейсмостойкости зданий. Материал остальной части книги относится непосредственно к проблемам конфигураций зданий и их влиянию на сейсмостойкость. Следует иметь в виду, что под термином "конфигурация" авторы подразумевают не только внешнее очертание здания, но и то, что относится к конструктивно-планировочным решениям внутри них.

Материал книги в основном отражает опыт проектирования и строительства в сейсмических районах США, однако при описании последствий землетрясений авторы достаточно часто обращаются и к опыту других стран. Однако развитие сейсмостойкого строительства в СССР в книге нашло очень слабое отражение и для ознакомления с ним читателю следует воспользоваться отечественной литературой.

Исследования по сейсмостойкости сооружений относятся к категории одной из наиболее сложных и в то же время наиболее молодых ветвей строительной науки. В связи с этим по одним и тем же вопросам у разных специалистов часто не бывает однозначного мнения. Возможно именно в этой связи у автора предисловия возникли некоторые замечания по изложенным в книге материалам. В некоторых случаях неточность изложения, по-видимому, объясняется трудностями популярного объяснения таких сложных проблем, как сейсмостойкость сооружений. Так, например, утверждение, что при двух положениях усеченной пирамиды с опиранием на фундамент узким или широким основанием опрокидывающий момент различается в два раза в связи с соответствующим различием положения центра их масс не точно, при таком изменении положения пирамиды меняется частота ее горизонтальных колебаний, и, следовательно, при одном и том же движении основания будут возникать разные инерционные силы. По этой причине изменение положения пирамиды приведет к несколько иному, чем вдвое изменению опрокидывающего момента. Такие замечания могут быть сделаны и по некоторым другим материалам книги, однако они прежде всего относятся к количественной стороне оценок, которые не являются основным предметом изложения книги. В то же время качественные представления влияния конфигурации здания на его сейсмостойкость изложены достаточно корректно и подробно с большим числом примеров из практики проектирования и опыта землетрясений, что, несомненно, вызовет интересу наших специалистов. Представляется особенно уместным обратить внимание читателя на отношение авторов книги к вопросу сейсмостойкости зданий с так называемым гибким первым этажом. Такую конструкцию архитекторы стремятся широко применять в практике проектирования зданий, она же с точки зрения сейсмостойкости сооружения имеет серьезные недостатки, на которых акцентировалось внимание и в отечественной литературе.

С.В. Поляков, д-р техн. наук, профессор 

Предисловие

Давно известно, что конфигурация зданий, т.е. размеры и форма в плане как самого здания, так и составляющих его объемов оказывают существенное влияние на работу сооружения при действии сейсмических нагрузок, более того, основные факторы этого влияния хорошо известны. Однако на практике мы нередко видим, что в сейсмических районах продолжают применяться дорогостоящие и в общем случайные проектные решения. Происходит это по нескольким причинам. Иногда архитекторы, принимающие участие в разработке проекта, не имеют полного представления о влиянии сейсмических воздействий на работу сооружения и не стремятся получить консультацию инженеров-специалистов в области сейсмостойкости. Нередко архитектор сознательно игнорирует критические замечания инженера. В результате тот факт, что хорошо известные принципы проектирования не применяются, свидетельствует о невозможности для специалистов обеих профессий плодотворно и эффективно сотрудничать в ходе проектирования одного объекта.

Значительный объем информации о факторах влияния конфигурации здания на его сейсмостойкость имеет форму пояснений в публикациях о научно-исследовательских работах или является частью практического опыта инженеров. Такая информация, как правило, неизвестна архитектору-практику или, поступая к нему, имеет вид нормативных ограничений на принятие соответствующих проектных решений, вместо того, чтобы вызвать появление идей, которые опытный проектировщик может вложить в новые оригинальные решения. В учебниках основу расчета сооружений на сейсмические нагрузки составляет математический анализ, а не оценка принципов проектирования; влияние, оказываемое конфигурацией здания, анализируется скорее с точки зрения различных ограничений.

Цель настоящей книги заключается не в дальнейшем ограничении творческих возможностей проектировщика, а в описании простым не математическим языком влияния архитектурного решения здания на его поведение при воздействии сейсмических нагрузок и в доведении до проектировщика тех концепций, которые обеспечат квалифицированное принятие решений в области расчета сооружений на сейсмические воздействия. Эта книга не сможет заменить архитекторам консультации и совместную работу с инженером, однако, раскрыв особенности работы здания в условиях зон повышенной сейсмической активности, поможет архитектору улучшить свои знания в этой области, что в свою очередь будет способствовать более эффективному сотрудничеству инженера и архитектора. Кроме того, в книгу включена информация полезная и инженеру — это требования, предъявляемые при архитектурном проектировании, поэтому она предназначена и будет интересной для специалистов обеих профессий.

В книге вся информация представлена в описательной, а не в аналитической форме, что соответствует образу мышления проектировщика. Она включает большое количество фотоснимков и графических материалов, чем существенно отличается от традиционных технических учебников, предназначенных только для тех, кто хорошо владеет специальным языком математики. Первые главы книги описывают те факторы перемещения грунта, которые оказывают существенное влияние на работу конструкций здания и его реакцию на эти перемещения. Дается обзор возможных архитектурных решений, которые влияют на поведение зданий, главным образом при сейсмических нагрузках. Далее приводится описание более общих проблем, связанных с конфигурацией зданий, решение которых по причине большого количества факторов влияния предусматривает необходимость принятия так называемой сейсмостойкой конфигурации, которая по совокупности свойств будет несколько уступать оптимальной. Последующие главы посвящены вопросам определения требуемой конфигурации зданий и их типу, наиболее соответствующему условиям восприятия сейсмических нагрузок с указанием примеров исторических сооружений, расположенных в районах с сейсмической активностью. В заключение приводятся выводы с графическими примерами, наиболее целесообразных архитектурных решений. В книгу включены три положения: документация, составляемая на каждой стадии проектирования и относящаяся к расчету на сейсмические нагрузки; примеры проектных решений, реализованных в условиях воздействия сейсмических нагрузок, и определение конфигурации зданий и сооружений.

Настоящая книга является попыткой систематизированного изложения информации, которая до настоящего времени содержалась в различных источниках, нахождение которых связано со значительными трудностями.

Авторы выражают благодарность всем, кто принимал участие в составлении и оформлении книги: д-ру Чарльзу Тилю, д-ру Джону Скальзи и д-ру Фреду Кримголду, Эрику Элсессеру, а также всем специалистам, оказавшим большую помощь при написании этой книги.