Стратегии регулирования межэтажных перемещений в высотных зданиях. Сравнительный анализ

DOI: 10.37153/2618-9283-2026-3-09-21

Авторы:  
Рубрики:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   
Ключевые слова: межэтажное перемещение, управление конструкциями, рассеяние энергии, высотные здания, сдвиговые стены, моментные рамы, двойные системы, системы аутригеров, пассивные демпферы, системы активного и полуактивного управления
Аннотация:

Введение. В статье рассматривается проблема регулирования межэтажных перемещений в высотных зданиях с акцентом на оценку эффективности различных традиционных, комбинированных и современных систем управления. Исследование основывается на сопоставлении с традиционным подходом, основанном на увеличении жёсткости как основном способе уменьшения перемещений, и подчёркивает, что эффективное сейсмическое поведение зависит скорее от управления механизмами рассеяния энергии и перераспределения деформаций, чем только от сопротивления нагрузкам.

Цель. Сравнительный анализ стратегий регулирования межэтажных перемещений в высотных зданиях и определение наиболее эффективных систем с позиции сохранения эксплуатационной пригодности.

Материалы и методы. В работе приведены результаты использования аналитико-описательного метода, который основывается на концепции сейсмостойкого проектирования, ориентированной на допускаемые уровни пригодности к эксплуатации. Также были проанализированы распространенные конструктивные системы, такие как сдвиговые стены, моментные рамы, двойные системы, системы аутригеров, а также системы пассивных демпферов и системы активного и полуактивного управления.

Результаты. Результаты показали, что комбинированные системы, особенно сочетание конструктивного ядра и аутригерных балок с использованием демпферов, обеспечивают наилучшую степень сохранности эксплуатационных характеристик высотных и сверхвысоких зданий, тогда как традиционные системы остаются ограниченно эффективными при больших высотах. Также было установлено, что системы активного управления, несмотря на их высокую теоретическую эффективность, сталкиваются с проблемами надёжности из-за зависимости от непрерывного энергоснабжения.

Выводы. Исследование показало, что контроль межэтажных перемещений в высотных зданиях не может основываться исключительно на увеличении жёсткости, поскольку это может оказывать отрицательное влияние. Наиболее эффективным решением для высотных и сверхвысоких зданий является сочетание конструктивного ядра или сдвиговых стен, аутригерных балок и пассивных демпферов. Исследование также показало, что успешность этих систем зависит от понимания их взаимного взаимодействия, а также от учёта временных и строительных факторов.

Список литературы:

1. СП 14.13330.2018. Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81 (с Изменениями № 2, 3, 4). М.: Стандартинформ, 2018. 126 с.
2. СП 267.1325800.2016. Здания и комплексы высотные. Правила проектирования. М.: Стандартинформ, 2017. 84 с.

3. Priestley M.J.N. Performance-Based Seismic Design. Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, 33(3), 2000, pp. 325–346.

4. American Society of Civil Engineers (ASCE). ASCE/SEI 7-22: Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures. ASCE, 2022.

5. Moehle J.P. Displacement-Based Design of RC Structures Subjected to Earthquakes. Earthquake Spectra, 8(3), 1992, pp. 403–428.

6. Kaufmann E.J., Fisher J.W., Di Julio R.M. Jr., Gross J.L. Failure Analysis of Welded Steel Moment Frames Damaged in the Northridge Earthquake. National Institute of Standards and Technology (NIST), 1997.

7. Ali M.M., Moon K.S. Advances in Structural Systems for Tall Buildings: Emerging Developments for Contemporary Urban Giants. Buildings, Vol. 8(8), Article 104, 2018.
DOI: 10.3390/buildings8080104

8. Travush V.I., Konin D.V. Rational Design and Position of Outriggers in Steel Frames of High-Rise Buildings. In: Proceedings of the IASS Symposium 2013 “Beyond the Limits of Man”, Wrocław University of Technology, Poland, 23–27 September 2013, pp. 1–8.

9. Smith R.J., Willford M.R. The Damped Outrigger Concept for Tall Buildings. The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 16, Issue 4, 2007, pp. 501–517.
DOI: 10.1002/tal.413

10. Connor J.J. Introduction to Structural Motion Control. Prentice Hall (Pearson Education), Upper Saddle River, New Jersey, USA, 2003.

11. Spencer B.F., Nagarajaiah S. State of the Art of Structural Control. Journal of Structural Engineering (ASCE), 129(7), 2003, pp. 845–856.
DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:7(845)

12. Priestley M.J.N., Calvi G.M., Kowalsky M.J. Displacement-Based Seismic Design of Structures. IUSS Press, Pavia, Italy, 2007.

13. Chopra A. K. Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering (6th ed.). Pearson, 2006