Разработка расчетных моделей и оптимизация ядер жесткости уголкового профиля связевых железобетонных каркасов
Диссертация
В начале 1960;х гг. в СССР началась активная разработка каркасных систем для малоэтажных общественных зданий (административных, учебных, жилых, культурно-бытового назначения и др.). А в последнее время в силу их экономичности наибольшее распространение получили железобетонные связевые каркасные системы. Отличительными особенностями связе-вых железобетонных каркасов, в состав которых входят… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ, МЕТОДОВ РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИИ КАРКАСОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
- 1. 1. Варианты конструктивных решений каркасов, их достоинства и недостатки
- 1. 2. Варианты конструктивных решений диафрагм и ядер жесткости
- 1. 3. Обзор существующих методов расчета связевых железобетонных каркасов
- 1. 4. Методы и алгоритмы оптимизации диафрагм и ядер жесткости рамно-связевых высотных железобетонных зданий
- 1. 5. Постановка задачи исследования. Основные направления исследования
- Выводы
- ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ УГОЛКОВОГО ПРОФИЛЯ
- 2. 1. Геометрические и жесткостные характеристики уголковых ядер жесткости и здания
- 2. 2. Методика определения ветровых нагрузок на ядра жесткости. Учет закручивания здания
- 2. 3. Методика определения вертикальной нагрузки на уголковое ядро жесткости
- 2. 4. Определение усилий в сечениях ядер с использованием консольной схемы
- 2. 4. 1. Приближенное решение. Определение коэффициентов увеличения эксцентриситетов продольных сил
- 2. 4. 2. Точное решение при продольно-поперечном изгибе. Алгоритм расчета ядра ступенчатой жесткости
- 2. 4. 3. Методика подбора необходимого армирования ядер в уровнях этажей
- 2. 4. 4. Алгоритм подбора необходимого армирования ядер жесткости уголкового профиля
- 2. 5. Рассмотрение тестового примера расчета. Сравнительный анализ результатов расчета
- Выводы
- ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ
- 3. 1. Постановка задач оптимизации. Структура алгоритма оптимизации. Выделение уровней и этапов
- 3. 2. Выбор числа, конфигурации и ориентации ядер жесткости
- 3. 3. Формирование целевых функций на этапах оптимизации
- 3. 4. Формирование ограничений по прочности в виде ограничений по необходимому армированию
- 3. 5. Формирование ограничения по жесткости каркаса
- 3. 6. Алгоритмы решения формируемых условно-экстремальных задач при варьировании параметров различных уровней
- Выводы
- ГЛАВА 4. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ УГОЛКОВЫХ ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ
- 4. 1. Формирование исходных данных
- 4. 2. Оптимизация числа армирования и положения ядер жесткости для 20 — этажного, сложного в плане здания
- 4. 2. 1. Решение задачи оптимизации с использованием приближенного метода при косом продольно-поперечном изгибе с учетом наиболее невыгодного направления ветра
- 4. 2. 2. Решение задачи оптимизации с использованием точного метода расчета при косом продольно-поперечном изгибе с учетом наиболее невыгодного направления ветра
- 4. 3. Сравнительный анализ результатов оптимизации
- Выводы
Список литературы
- Дроздов П.Ф. Проектирование и расчет многоэтажных гражданских зданий и их элементов: Учебное пособие для вузов. / П. Ф. Дроздов, М.И. До-донов, Л. Л. Паньшин, Р. Л. Саруханян / Под редакцией П. Ф. Дроздова: М.: СИ, 1986 г.-351 с.
- Пособие по проектированию жилых зданий. Вып. 3 Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01−85). Часть 1. Конструкции жилых зданий.
- Проблемы становления высотного строительства в России. Маклако-ва Т. Г. Каталог справочник. Строительная техника — 2006.
- Дыховичный Ю.А. Конструирование и расчет жилых и общественных зданий повышенной этажности. Опыт московского строительства. Москва: СИ, 1970.
- Ханжи В.В. Расчет многоэтажных зданий со связевым каркасом. Москва: СИ, 1977.
- Корепанов Б.И. О новых конструктивных решениях многоэтажных зданий в г. Новосибирске. Проектирование и строительство в Сибири № 1, 2001 г.
- Байков В.Н. Железобетонные конструкции. Общий курс.// В.Н. Бай-ков, Э. Е. Сигалов. Москва. СИ 1991 г.
- Поляков С.В. Влияние жесткости перекрытий на распределение усилий между несущими вертикальными и горизонтальными конструкциями здания// Бетон и железобетон. — 1968. № 8.
- Поляков С.В. К определению усилий в несущих элементах зданий при действии горизонтальных нагрузок. «Строительная механика и расчет сооружений», 1969, № 2.
- Ржаницын А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций. М. СИ, 1948 г.
- Дроздов П.Ф. Исследование работы железобетонных конструкций в пространственных несущих системах крупнопанельных и каркасно-панельных зданий. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, 1967 г.
- Дроздов П.Ф., Себекин И. М. Проектирование крупнопанельных зданий. М. СИ, 1967 г.
- Дроздов П.Ф., Ле Тхи Хуан. Перекрытия как связи сдвига между столбами диафрагм многоэтажного бескаркасного здания. — «Бетон и железобетон», 1972, № 10.
- Дроздов П.Ф. Совместная работа ядер и диафрагм в несущей системе многоэтажного здания // Бетон и железобетон. — 1974. № 12.
- Подольский Д.М. О пространственной устойчивости высотных зданий. // Строительная механика и расчет сооружений. 1970. — № 2
- Н.В. Морозов. К вопросу нормирования жесткости и перекосов многоэтажных зданий. // Сборные многоэтажные здания. Труды III Международного симпозиума S-41 МСС и объединенного комитета по высотным зданиям. М. ЦНИИЭП Жилища, 1976 г. С. 26−29.
- Панынин JI. JL Проблемы расчета многоэтажных зданий. // Строительная механика. 1987. — № 4. С. 1−4.
- Гребешок Г. И. Анализ состояния и пути повышения эффективности исследований в направлении совершенствования строительных конструкций и методов их расчета. / Г. И. Гребенюк, А. Б. Пуховский. // Изв. Вузов. Строительство. 1996 г. — № 9. С. 11−17.
- Смирнов С.Б. Расчет прочности железобетонных стен и диафрагм методом однородных полей./ С. Б. Смирнов, Б. С. Ордобаев. // Бетон и железобетон. 1991 г. — № 6. С. 22−24.
- Дроздов П.Ф. Прочность диафрагм каркасных многоэтажных зданий. / П. Ф. Дроздов, В. А. Дзюба, JI.JI. Паныиин. // Бетон и железобетон. -1985 г. -№ 2. С. 23−24.
- Соколов Б.С. Прочность и трещиностойкость наклонных сечений перемычек панелей и диафрагм жесткости. // Бетон и железобетон. 1989 г. -№ 2. С. 36−37.
- Пресняков Н.И. Кручение ядер жесткости высотных зданий. / Н. И. Пресняков, Н. И. Сенин // Строительная механика и расчет сооружений. -1979 г.-№ 5. С.17−19.
- Гроздов В.Т. Определение дополнительных усилий в колоннах многоэтажных каркасных зданий при смещении осей ригеля из плоскости рамы. // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1990. — № 12. — С. 3−5.
- Розенберг М.Я. О влиянии конструктивных особенностей железобетонных диафрагм жесткости многоэтажных каркасных зданий на их несущую способность. // Строительная механика. — 1992. № 1. — С. 24−30.
- Балан Т.А. Применение конечных элементов тонкостенных стержней для расчета несущих систем высотных зданий. /Т.А. Балан, Н. И. Пресняков, В. П. Тищенко. // Строительная механика. 1985. № 4. — С. 10−13.
- Дроздов П.Ф. Ресурсосберегающее проектирование многоэтажных зданий. // Строительная механика. 1987. — № 6. С. 15−19.
- Янкелевич М.А. К расчету и оптимизации каркасов одноэтажных промышленных зданий для строительства в сложных условиях. // Строительная механика. 1988. — № 3. С. 3−7.
- Ханджи В.В. Особенности расчета многоэтажных зданий со связе-вым каркасом.
- Гребенюк Г. И. Основы расчета и оптимизации конструкций с использованием метода конечных элементов/ Г. И. Гребенюк, В. Н. Попов, Е. В. Яньков // Новосибирск. НГАСУ (Сибстрин) 1992 г.
- Пособие по расчету крупнопанельных зданий. Вып. 1. Характеристики жесткости стен, элементов и соединений крупнопанельных зданий / ЦНИИСК им. В .А. Кучеренко, МНИИТЭП. М.: Стройиздат, 1974.
- Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций / НИИЖБ. М.: Стройиздат. — 1975.
- Рекомендации по конструированию и расчету несущих систем бескаркасных зданий / ЦНИИЭПжилища, ЦСТБ. ЦЕБТП. М.- Париж, 1982. -25 с.
- Люкшин Б.А. Моделирование физико-механических процессов в неоднородных конструкциях. / Б. А. Люкшин, А. В. Герасимов, Р.А. Кректуле-ва, П. А. Люкшин. // Новосибирск. СО РАН. 2001.
- Валуйских В.П. Гибкие стратегии статистических методов оптимального проектирования констркций. // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1990. — № 2. — С. 31−38.
- Нагуманов К.С. Основные этапы развития взглядов на рациональность строительных конструкций. // Наука и техника. Вып. 9. — М.-Л. -1977.-С. 57−58.
- Баничук Н.В. Введение в оптимизацию конструкций. М.: Наука. — 1986.-296 с.
- Лазарев И.Б. Алгоритмы случайного поиска для решения условно-экстремальных задач. / И. Б. Лазарев, В. П. Валуйских. // Проблемы случайного поиска. Рига: Зинатне, 1976. — Вып. 5. — С. 150−166.
- Хог Э., Арора Я. С. Прикладное и оптимальное проектирование: Механические системы и конструкции. (Пер. с англ). -М.: Мир, 1983, 478 с.
- Валуйских В.П. Гибкие стратегии оптимального проектирования конструкций // Статистические методы оптимизации конструкций. Владимир. — 1987. — С. 8−12.
- Виноградов А.И. Проблемы оптимального проектирования в строительной механике. Цикл лекций. — Харьков: «Вища школа». Издательство при Харьковском университете, 1973. 167 с.
- Чирас А.А., Боркаускас А. Э., Каркаускас Р. П. Теория и методы оптимизации упругопластических систем. Д.: Стройиздат, Ленингр-е отд-е. -279 с.
- Калинин И.Н. Сравнительные характеристики методов математического программирования при решении прикладных задач оптимизации. / И. Н. Калинин, A.M. Стерлин. //Строительная механика. 1987. — № 1. С. 1015.
- Изон Е.Д. Сравнение численных методов оптимизации для инженерного проектирования. /Е.Д. Изон, Р. Г. Фентон // Конструирование и технология машиностроения. -М.: Мир, 1974. Т. 96. № 1. С. 196−200.
- Громницкий B.C. Численное сравнение эффективности критериев оптимальность в задачах строительной механики. / B.C. Громницкий, И. Н. Калинин. // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1978. — № 4. — С. 149−154.
- Нагуманов К.С. Условия оптимальности строительных конструкций. // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1989. № 3. — С. 119 123.
- Складнев Н.Н. Оптимальное проектирование конструкций и экономия материальных ресурсов. // Строительная механика и расчет сооружений. Приложение. 1982. -№ 6. — С. 14−21.
- Герасимов Е.Н. Многокритериальная оптимизация констркций., Е. Н. Герасимов, Ю. М. Почтман, В. В. Скалозуб. Киев, Донецк. — 1985. — 134 с.
- Туйчиев Н.Д. К решению векторной задачи оптимального проектирования конструкций. // Строительная механика и расчет сооружений. Приложение. 1985. -№ 2. — С. 10−12.
- Серпик И.Н. Некоторые вопросы исследования скорости сходимости алгоритма поэтапных аппроксимаций. // Строительная механика и расчет сооружений. Приложение. 1985. -№ 5. — С. 14−15.
- Чаплинский И.А. Совершенствование двойственных алгоритмов поиска экстремума в задачах оптимального проектирования конструкций. / И. А. Чаплинский, Г. И. Гребенюк.
- Калинин И.Н. Проектирование оптимальных конструкций при ограничениях дискретности. / И. Н. Калинин, A.M. Стерлин, В. Н. Тимашов, В. Б. Пронин, Т. В. Афанасьева. // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1987.-№ 11.-С. 10−13.
- Калинин И.Н. Приближенный алгоритм дискретной оптимизации. / И. Н. Калинин, A.M. Стерлин. В кн.: Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по исследованию операций. — Горький. — 1978 г. — 274 с.
- Гребенюк Г. И. Организация поиска экстремальной точки в задачах оптимизации строительных конструкций. / Г. И. Гребенюк, Б. Н. Попов. // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1985. № 7. — С. 115−119.
- Соболь И.М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. — М.: Наука, 1981. 110 с.
- Берлинов М.В. К вопросу оптимизационного расчета железобетонных конструкций. / М. В. Берлинов, Б. А. Ягуаров. // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1987.-№ 12.-С. 1−4.
- Гольдфайн Б.С. Об одном способе оптимизации элементов железобетонных конструкций. / Б. С. Гольдфайн, Е. И. Шифрин. // Строительная механика и расчет сооружений. 1989. -№ 4. — С. 38−40.
- Лычев А.С. Вероятностно-экономическая оптимизация железобетонных конструкций. // Бетон и железобетон. 1991. — № 2. — С. 25−26.
- Рекомендации по оптимальному проектированию железобетонных конструкций. -М.: НИИЖБ, 1981. 167 с.
- Краковский М.Б. Проектирование конструкций с использованием методов оптимизации и надежности. // Бетон и железобетон. 1988. — № 11. — С. 16−17.
- Абовский Н.П. Избранные задачи по строительной механике и теории упругости (регулирование, синтез, оптимизация): Учебное пособие для вузов / Н. П. Абовский, JI.B. Енджиевский, В. И. Савченков и др. Под ред. Н. П. Абовского. -М.: Стройиздат, 1978. -189 с.
- Гребенюк Г. И. Формирование и оптимизация ядер жесткости связе-вых железобетонных каркасов многоэтажных, нерегулярных в плане зданий/ Г. И. Гребенюк, Н. Н. Пантелеев, Е.В. Яньков// Известия вузов. Строительство. 2004. — № 7. — С. 11−17.
- Гребенюк Г. И. Двухэтапный процесс оптимизации сложных конструкций при ограничениях по прочности и жесткости // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1988. — № 12. — С. 27−31.
- Гребенюк Г. И., Яньков Е. В. Аппроксимация параметров состояния стержневых конструкций дробно-рациональными функциями // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1989. — № 4. — С. 16−19.
- Гребенюк Г. И. Эффективный метод декомпозиции задач оптимизации конструкций // Тр. III Междунар. конф. «Актуальные проблемы фундаментальных наук». Т. 2, кн.2. — М., 1994.
- Гребенюк Г. И., Безделев В. В. Метод подвижного внешнего штрафа в задачах оптимального проектирования конструкций. Омск: ОмПИ, 1983. -С. 34−40.
- Гребенюк Г. И. Оптимизация диафрагм связевых железобетонных каркасов многоэтажных зданий, нерегулярных в плане/ Г. И Гребенюк, Н. Н. Пантелеев, Е.В. Яньков// Известия вузов. Строительство. 2002. — № 4. — С. 8−13.
- Гребенюк Г. И. Оптимизация армирования и положения ядер жесткости железобетонных каркасов многоэтажных зданий/ Г. И. Гребенюк, Н.Н.f
- Пантелеев, E.B. Яньков, С.Г. Чапаева. // Тезисы докладов 61-й научно-технической конференции. Новосибирск: НГАСУ, 2004. С. 5−6.
- Allwood R.J., Chung Y.S. An optimality criteria method applied to the design of continuous beams of varying depth with stress, deflection and size constraints. «Comput. and Struct.», 1985, № 6, 947−954.
- Belegundu A.D. A role of the optimization process in structural design. -«Cir. Eng. Pract. and Des. Eng.», 1984, № 8, 773−785.
- Ding Yunliang, Esping Bjong J.D. Optimum design of beams with different cross-sectional shapes. «Comput. and Struct.», 1986, № 5, 707−726.
- Dorn W.S., Gomory R.E., Greenberg H.J. Automatic design of optimal structures. Journal de Mecanique, vol. 3, № 1, Mars, 1964, C. 25−52.
- Erbatur F. On minimum weight design of statically loaded continuous beams with deflection constraints. «Acta mech.», 1988, № 1−4, 227−232.
- Jarmai K. Multicriteria optimization of stiffened box girders via stability constraints. Stab. Steel Struct.: Int Conf. Budapest, Apr. 25−27, 1990. Vol. 2. Budapest, 1991, — C. 1081−1088.
- Karihaloo B.L., Kanagasundaram S. Optimum design of statically indeterminate structures subject to strength and stiffness constraints and multiple loading. Comput: and Struct. — 1988. № 3. — C. 563−572.
- Kirsch U., Reiss M., Shamir U. Optimum design by partitioning into substructures. -J L of the strict divis, 1972, v. 98, C. 249−267.
- Powell M.J. A Method for nonlinear constraints in minimization problems. Optimization. — London. Acad-Press, 1969, C. 283−298.
- Rocxafellar R.T. The multiplier method of hestenes and powell applied to convex programming. Jota, 1973, v. 12, C. 555−562.
- Rocxafellar R.T. Augmented Iagrangians and applications of the proximal point algorithm in convex programming. Math. Operations. Res., 1976, v. l, № 2, C. 97−116.
- Rosen J.B. The gradient projection method for nonlinear programming. Part 1: Linear Constraints. -J-L Siam, 1960, v.8. № 1.
- Rosen J.B. The gradient projection method for nonlinear programming. Part 2: Nonlinear Constraints. -J-L Siam, 1961, v.9. № 4. C. 414−433.
- Mosley W.H., Bungey J.H. Reinforced concrete desight. Department of civil engineering. Anniversary of Liverpool. Third edition. Macmillan Education. 1987.
- Tony Hulett, Derrick Beckett, Andrew Beeby, John Clarke. The structural use of steel fabric reinforcement in groundsupported concrete floors. The Concrete Society. 2004
- Маилян P.JI. Строительные конструкции: Учебное пособие. / Р. Л. Маилян, Д. Р. Маилян, Ю. А. Веселев. Ростов н/Д: Феникс, 2005. 880 с. (Строительство).
- Руководство по проектированию конструкций и технологии возведения монолитных бескаркасных зданий/ ЦНИИЭП жилища Госгражданст-роя.-М: СИ, 1982 г.-216 с.
- СП 52−101−2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры/ ГУП «НИИЖБ» Госстроя России. М: СИ, 2004 г. 78 с.
- Торяник М.С. Расчет железобетонных конструкций при сложных деформациях. / М. С. Трояник, П. Ф. Вахненко, JI.B. Фалеев и др. Под. Ред. М. С. Трояника. М., СИ, 1974. 297 с.
- Дарков А.В. Сопротивление материалов. / А. В. Дарков, B.C. Ша-пиров. 5-е изд., перераб. доп. — М.: Высшая школа, 1989. — 622 с.
- Александров А.В. Сопротивление материалов. Учебник для вузов. / А. В. Александров, В. Д. Потапов, Б. П. Державин. 2-е изд., перераб. доп. -М.: Высшая школа, 2000. — 560 с.
- Открытое акционерное общество
- Начальник технического отдела1. С.И. Кузовкина
- Федеральное агентство по образованию
- Заведующий кафедрой инженерных конструкций к.т.н., профессор1. Н.Н. Алешин