Коротко — выбор материалов и конструктивной системы задаёт два ключевых параметра сейсмостойкости: (1) как здание воспринимает и гасит сейсмическую энергию (жёсткость, демпфирование, пластичность), и (2) сколько инерционных сил в нём возникает (масса). Плюс — долговечность (коррозия, циклические повреждения, климат) напрямую влияет на сохранение сейсмостойких свойств в течение срока службы. Ниже — систематизированный обзор инженерных приёмов и реальных решений.

Свойства материалов — что важно

Пластичность (ductility). Стали и должным образом армированный бетон (с правильной сейсмо‑раскладкой арматуры и хомутиками) дают запас пластической деформации и способность рассеивать энергию без внезапного разрушения.Прочность и жёсткость. Высокопрочные материалы уменьшают деформации, но слишком большая жёсткость может перенести нагрузки в другие элементы или усилить ускорения. Баланс прочности/пластичности — ключ.Масса. Чем тяжелее конструкция, тем больше инерционных сил при землетрясении — лёгкие материалы (дерево, CLT, облегчённые каркасы) снижают сейсмическую нагрузку.Диссипация энергии (внутреннее демпфирование). Древесина и некоторые композиты имеют лучшее естественное демпфирование, сталь — низкое (потребны демпферы).Долговечность: устойчивость к коррозии, морозам, химии (например, в прибрежных зонах) — уязвимость снижает запас прочности через несколько лет.

Конструктивные системы и их влияние

Жёсткие ядра (монолитные стены, шахты лифтов). Эффективны для уменьшения боковых перемещений, хороши в вертикально регулярных постройках. Требуют контроля на прогибы и концентрацию деформаций.Каркасные системы (стальные моментные рамы, железобетонные рамы). Обеспечивают пластичность при правильной деталировке (strong-column — weak-beam), позволяют большую архитектурную гибкость.Смешанные/двойные системы (shear wall + frame). Комбинируют жёсткость и пластичность, широко применяются в высоких зданиях.Энергопоглощающие устройства: вязкостные демпферы, трение, вязкоупругие демпферы, тросовые демпферы, tuned mass dampers. Снижают амплитуды колебаний и передают энергию в контролируемую пластичность.Базовая изоляция (base isolation). Разрывает прямой путь передачи инерционных сил на здание, снижая ускорения и деформации верхних этажей.Рокинг/опорные системы (контролируемое отскоки). В ряде случаев применяют опоры, допускающие целенаправленное раскачивание и самоуравнивание.Демонтируемые/модульные узлы. Позволяют ремонт/замену после серьёзного события — повышают восстановляемость.

Инженерные приёмы проектирования

Capacity design: проектировать так, чтобы пластичные элементы расходовали энергию в запланированных зонах (сильный ствол — слабая балка), избегая хрупких отказов.Деформационное (ductility) и циклическое проектирование: расчёт на низкоцикловую усталость, проверка узлов на многократные циклы.Регулярность и симметрия в плане и высоте: минимизация торсионных эффектов и локальных концентраций.Предотвращение "soft story": усиление первого этажа, равномерное распределение жёсткости.Учёт взаимодействия с основанием (SSI — soil–structure interaction) и мер против ликвефакции (дренаж, уплотнение, свайные основания).Коррозионная защита арматуры и стали; бетон с низким водоцементным отношением, добавки (минералы, микрокремень) для долговечности.

Приёмы для долговечности конструкций

Правильный рабочий слой бетона (cover) и его качество; применение эпоксированных/цинкованных/нержавеющих арматур в агрессивной среде.Конструктивная защита узлов (водоотвод, кровельные узлы, изоляция), контроль влаги и конденсата.Использование высокопрочного и низкопористого бетона (низкий w/c, добавки).FRP‑омоноличивание или стальные манжеты для укрепления колонн и защиты от коррозии.Проектирование с возможностью инспекции и простой замены демпферов/изоляторов.

Меры по грунту и фундаментам

Борьба с ликвефакцией: выемка и замену грунта, уплотнение виброиспытанием, колонны из щебня, цементация.Глубокие фундаменты: сваи, буронабивные сваи, свай‑ростверк с расчётом на динамический отклик.Сейсмические подушки и опоры, распределяющие усилия, а также контроль осадки (особенно для высоких зданий).

Ретрофит (укрепление существующих зданий)

Добавление или усиление поперечных связей/стен (shear walls).Покрытие колонн стальными жабо/манжетами или армирование FRP.Установка базовой изоляции под существующую конструкцию (требует временных подпорок и сложных работ).Добавление демпферов или перевязок между этажами.Исправление архитектурно‑конструктивных "слабостей": мягкие первые этажи, перекосы, локальные концентрации.

Примеры реальных проектов и решений

Ретрофит San Francisco City Hall (США). Здание было усилено и установлена базовая изоляция в процессе крупной реконструкции — после чего историческое здание выдержало сильные колебания без значительных повреждений.Torre Mayor (Мехико). Один из первых небоскрёбов в сейсмоопасной зоне, спроектирован с расчётом на большие землетрясения: комбинированная система жёстких ядер, каркасных элементов и многочисленных демпферов, что позволило значительно снизить амплитуды во время сильных толчков.Tokyo Skytree (Япония). При строительстве применялись демпферные технологии и конструктивные решения (включая центральную «сепарацию» и амортизирующие элементы), чтобы снизить колебания высокого сооружения при землетрясениях и ветровых нагрузках.Christchurch — реконструкции и временные сооружения после землетрясений в Новой Зеландии. Применение лёгких рамных и деревянных конструкций, а также усиления существующих зданий с помощью стальных туннелей/манжет и base‑isolation для исторических зданий.Японские и итальянские практики сцепления арматуры и хомутов после опыта Кобе (1995). Обновлённые правила деталировки РБК (армированного бетона) обеспечили высокую циклическую пластичность и долгосрочную работоспособность.

Рекомендации на практике (кратко)

Для новых зданий: выбирать систему с учётом высоты, функции и грунта — лёгкие системы для уменьшения массы; в критических объектах — базовая изоляция или демпферы.Для агрессивной среды: использовать антикоррозионные материалы и проектные меры защиты (покрытия, увеличение защитного слоя).Деталировка арматуры и узлов по сейсмостойким правилам (capacity design, strong column — weak beam).Профилактическое обслуживание: инспекции демпферов/изоляторов, контроль трещин, ремонты защитных покрытий.Моделирование: нелинейный расчёт по временным историям для оценки реального поведения и контроля локальных напряжений.

Вывод: сочетание правильных материалов (учитывающих массу, пластичность и долговечность) и продуманной конструктивной схемы (системы, допускающей контролируемую пластичность, либо разделяющей пути передачи энергии через изоляцию/демпферы) — основа сейсмостойкости. Долговечность достигается не только материалами, но и защитой от агрессивной среды и регулярным обслуживанием. Если нужно — могу подготовить краткий план проекта (новое здание или усиление существующего) с рекомендуемыми системами и материалами для конкретного уровня сейсмичности и типа грунта.