автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Автоматизированное оптимальное проектирование сталежелезобетонных перекрытий

на правах рукописи

Балуев Владимир Юрьевич

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Р

У

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2004

Работа выполнена в Уральском государственном техническом университете - УПИ

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент

Алехин Владимир Николаевич

Советник РААСН

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор, Академик РААСН,

Заслуженный деятель науки и техники РФ Соломин Виталий Иванович

- кандидат технических наук, доцент Куршпель Владимир Хрисанфович

Ведущая организация — Государственное учреждение Институт «УралНИИПроект» при Уральском отделении РААСН (г. Екатеринбург)

Защита состоится « 27 » мая 2004 г. в час. /5" мин. на заседании диссертационного совета Д 212.285.06 при Уральском государственном техническом университете - УПИ по адресу: Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, УГТУ-УПИ, ауд. С-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан апреля 2004 г.

И. о. ученого секретаря диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время решение проблем экономии материалов, трудоемкости проектирования, изготовления и монтажа ведется по нескольким направлениям. Среди них важную роль играют совершенствование конструктивных форм зданий и сооружений, применение прогрессивных строительных материалов, развитие новых методов анализа работы конструкций, разработка и внедрение систем автоматизированного проектирования и методов оптимизации в практику расчета и конструирования.

Одним из достижений в усовершенствовании конструктивных решений каркасов многоэтажных зданий являются сталежелезобетонные перекрытия, состоящие из монолитных железобетонных плит с внешним армированием из профилированного листа с выштампованными рифами и стальных балок, работающих совместно с плитой. Перспективность применения данных конструкций в перекрытиях обуславливается следующими положительными моментами:

• экономия стали составляет 30-50 %, а бетона до 30 % в сравнении с традиционным конструктивным решением перекрытия, в котором элементы работают независимо;

• увеличение жесткости перекрытия позволяет уменьшить конструктивную высоту перекрытия и этажа, снижая затраты на обшивку здания, вертикальные несущие конструкции и обеспечивая большее пространство под инженерные сети;

• стальной профилированный настил воспринимает нагрузки при монтаже, работает совместно с бетоном в стадии эксплуатации, препятствует потере общей устойчивости металлических балок, дает возможность гибкого размещения электрических систем, служит облицовкой нижней поверхности плиты перекрытия;

• снижение веса перекрытия обуславливает снижение стоимости опорных конструкций и фундаментов.

Принятая в настоящее время методика проектирования подобных систем в недостаточной степени отражает состояние реальной конструкции, так как базируется на условном членении пространственной системы перекрытия на отдельные элементы. Расчет таких конструкций почти не автоматизирован, а вручную отнимает большое количество времени и труда проектировщиков. Выбор оптимальных параметров таких систем представляет собой еще более сложную задачу.

Таким образом, традиционный метод проектирования не позволяет выявить существенные резервы экономии материалов перекрытия. Экономическую эффективность таких конструкций мо^фо значительно

повысить за счет расчета по уточненной модели и оптимизации компоновки балочной клетки и сечений элементов перекрытия.

Немаловажным является также вопрос снижения трудозатрат проектировщика путем применения автоматизированных комплексов расчета и проектирования.

Поэтому решение задач, связанных с созданием и внедрением эффективных алгоритмов и программ оптимального проектирования, сталежелезобетонных перекрытий, базирующихся на уточненных расчетных моделях и ориентированных на комплексную автоматизацию проектирования, является актуальным.

Целью исследования являются разработка эффективной методики оптимального проектирования сталежелезобетонных перекрытий на основе уточненной пространственной расчетной модели и создание прикладной программы для ЭВМ, предназначенной для использования в практике реального проектирования.

Для осуществления намеченной цели сформулированы следующие задачи:

1. Изучение имеющихся подходов и рекомендаций по расчету монолитного перекрытия по стальному профилированному настилу и стальным прогонам;

2. Уточнение расчетной модели сталежелезобетонного перекрытия в составе каркаса многоэтажного здания;

3. Разработка алгоритма автоматизированного построения уточненной расчетной схемы с учетом условий реального загружения;

4. Создание алгоритма автоматизированной обработки результатов расчета;

5. Выявление перспективного метода оптимизации параметров сталежелезобетонного перекрытия;

6. Разработка эффективного алгоритма оптимизации параметров перекрытия с учетом требований строительных норм и конструктивных ограничений;

7. Численное исследование оптимальных параметров перекрытия и оценка эффективности разработанной методики;

8. Создание пакета прикладных программ, реализующего вышеперечисленные задачи и предназначенного для применения в реальном проектировании.

Научную новизну работы составляют:

алгоритм оптимального проектирования сталежелезобетонных перекрытий с учетом пространственной работы в составе каркаса многоэтажного здания;

- уточненная расчетная схема перекрытия, учитывающая взаимодействие между балками и плитой через вертикальные анкеры, наличие эксцентриситетов в узлах примыканиях балок к колоннам и в соединениях вспомогательных и главных балок, гофрирование монолитной железобетонной плиты;

математическая модель оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия, сформированная с учетом разделения параметров на внутренние и внешние;

- исследование вопроса о модификации комплексного метода Бокса для устранения зацикливания алгоритма;

- методика подбора оптимальных параметров стальных балок и монолитной плиты при их совместной работе в составе сталежелезобетонного перекрытия.

Практическая ценность работы. Разработана автоматически формируемая пространственная расчетная модель сталежелезобетонного перекрытия в составе каркаса многоэтажного здания, использование которой позволяет существенно уточнить картину распределения внутренних усилий в элементах перекрытия. Создана прикладная программа оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия, позволяющая проводить поиск оптимальных параметров элементов перекрытия с минимальными трудозатратами проектировщика при обеспечении надлежащей надежности и экономного расходования материалов конструкции. Кроме того, разработанная методика может быть успешно использована для сравнения различных вариантов конструктивного решения сталежелезобетонного перекрытия, а также унификации параметров.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в трех проектных организациях г. Екатеринбурга (ООО «ТехноСтройПроект», ООО «ТЕХКОН», ООО НПП «СТРОЙТЭК») и успешно используются в учебном процессе на кафедре САПР объектов строительства в УГТУ-УПИ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы

докладывались и обсуждались на научно-технической конференции молодых ученых УГТУ-УПИ в 2003 году, на региональных конференциях международной ассоциации строительных высших учебных заведений «Строительство и образование» (Екатеринбург, 2001, 2002, 2003 гг.), на третьей Всероссийской конференции НАСКР (Чебоксары, 2001 г.), на совместных научных семинарах кафедр «Строительные конструкции» и «Системы автоматизированного проектирования объектов строительства» УГТУ-УПИ в 2001-2004 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 научные работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 129 наименований и 2 приложений. Материал работы изложен на 133 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 14 таблиц и 16 страниц приложений, всего 149 страниц. Приложение I содержит текст файла автоматического построения расчетной схемы каркаса, приложение II - справки о внедрении результатов работы.

На защиту выносятся:

- разработанная уточненная пространственная расчетная модель сталежелезобетонного перекрытия в составе каркаса многоэтажного здания, позволяющая учитывать основные особенности конструктивного решения;

математическая модель оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия, основанная на принципе разделения параметров;

- алгоритм и результаты решения задач оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия при различных компоновках балочной клетки, схемах армирования;

- программа оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия в составе каркаса многоэтажного здания.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, изложена научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлено описание истории развития сталежелезобетонных конструкций, рассматривается существующий опыт исследования и применения монолитных перекрытий по стальному профилированному настилу и стальным прогонам, как в нашей стране, так и за рубежом.

Кроме того, приведен обзор теоретических и экспериментальных исследований элементов сталежелезобетонных перекрытий. В качестве примеров можно привести исследования прочности связей на сдвиг монолитной плиты, армированной профлистом и скрепленной со стальной балкой гибкими цилиндрическими анкерами; работы по изучению влияния формы профлиста, его толщины, конфигурации рифов, места их расположения, марки бетона по плотности на прочностные свойства сталежелезобетонной плиты; исследования способов анкеровки стального профилированного настила в бетоне; исследования анизотропных свойств сталебетонной плиты вследствие трешиностойкости и нелинейности бетона, а также податливости контакта листовой арматуры с бетоном и ряд других. Описание вышеупомянутых и других исследований элементов сталежелезобетонных перекрытий можно найти в работах отечественных ученых Айрумяна ЭЛ., Арсланханова А.Д., Багатурии Ф.И., Бактыгулова К.Б., Богданова А.А., Бочагова В.П., Васильева А.П., Воронина Б.В., Голосова В.Н., Горшковой В.М, Додонова. М.И., Залесова А.С., Карповского М.Г., Кваша А.А., Колбасина ВТ., Кунижева В.Х., Мартынова Ю.С., Ржаницына А.Р., Рабиновича Р.И., Санникова Н.В., Скоробогатова СМ., Стрелецкого Н.Н., Чихладзе Э.Д. и многих других, а также зарубежных ученых Грейманна Л.Ф., Иванса Х.Р., Йонсона Р.П., Латтрелла Л.Д., Лоусона P.M., Потера М.Л., Райта Х.Д. и других.

Дальнейшие пути по улучшению данных конструкций исследователи видят в разработке новых способов обеспечения совместной работы монолитного бетона и профилированного стального листа, новых типов стальных профилированных листов и анкерных связей, объединяющих плиту и металлическую балку, в облегчении перекрытий за счет применения легких бетонов, в создании эффективных средств для увеличения огнестойкости перекрытия, в использовании расчетных моделей, учитывающих пространственную работу конструкции, в усовершенствовании методов расчета, в частности, с использованием программных комплексов и прикладных программ для автоматизированного оптимального проектирования.

Далее приводится обзор методов оптимизации и их использования в проектировании строительных конструкций.

Отмечается, что в настоящее время сложилось два направления в оптимальном проектировании конструкций.

Первое направление оптимизации основывается на методе прямого оптимизационного расчета, согласно которому сначала на поведение конструкции накладываются определенные требования, а затем выбираются такие геометрические и физические параметры ее элементов, при которых находится оптимальный критерий качества конструкции с учетом удовлетворения всех наложенных требований.

Во втором направлении используется статический или динамический расчет конструкции с дополнением блоков конструирования и варьирования геометрическими и физическими параметрами. Проектировщиком предварительно назначаются геометрические параметры и материалы элементов конструкции, а затем находится ее напряженно-деформированное состояние, по результатам которого корректируются начальные условия, либо отвергаются и заменяются новыми. Производится серия итерационных прочностных и жесткостных перерасчетов системы.

Исследователи отмечают, что для решения задачи поиска глобального оптимума, к сожалению, не существует универсального по эффективности метода. Вследствие этого выбор метода оптимизации обуславливается видом функции цели и ограничений, т.е. условиями решаемой задачи.

Вопросами оптимизации строительных конструкций и поиском эффективных методов для решения задач оптимального проектирования занимались такие ученые, как Агеев А.И., Алехин В.Н., Бараненко В.А., Богатырев А.И., Борисевич А.А., Валуйских В.П., Виноградов А.И., Геммерлинг Г.А., Герасимов Е.Н., Гребенюк Г.И., Каганов В.Л., Калинин И.Н., Кодыш В.Э., Ольков Я.И., Пермяков В.А., Почтман Ю.М., Рабинович М.И., Радциг Ю.В., Растригин Л.А., Сергеев Н.Д., Скалозуб В.В., Складнев Н.Н., Трофимович В.В., Холопов И.С., Чирас А.А. и другие отечественные ученые, а также зарубежные Джироу Дж. С, Кэмп Ч., Мажид К.И., Прагер В., Рэдфорд Э.Д., Рожваны Д., Тонг В.Н., Хилл Л., Хейман Дж. и многие другие.

Выполненный обзор отечественной и иностранной литературы позволяет установить, что вопрос оптимального проектирования элементов

сталежелезобетонных конструкций мало изучен. Автору известна одна работа по оптимизации параметров комбинированной балки сталежелезобетонного перекрытия. Кроме того, отсутствуют исследования по оптимальному проектированию монолитных перекрытий по стальному профилированному настилу и стальным балкам, учитывающие пространственную работу системы.

На основании анализа проведенных исследований формулируется цель и определяется содержание задач исследования.

Во второй главе приводятся обоснование выбора и описание пространственной расчетной схемы, анализ напряженно-деформированного состояния элементов сталежелезобетонного перекрытия, а также сравнение результатов статического расчета, полученных по традиционной методике и конечно-элементной пространственной модели в программном комплексе.

Алгоритм оптимизационного расчета базируется на уточненной пространственной расчетной модели, которая автоматически формируется в программном комплексе. Статический расчет осуществляется в предположении упругой работы материалов, что не противоречит требованиям, изложенным в СНиПе 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» и «Рекомендациях по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом». Ниже отмечены отличительные особенности расчетной схемы.

1. Расчет перекрытия осуществляется с учетом гофрирования монолитной железобетонной плиты и листовой арматуры из профилированного настила (рис. 1).

В работе предлагается для описания монолитной плиты перекрытия использовать четырехугольные плоские трехслойные конечные элементы (КЭ).

Рис. 1. К описанию конечно-элементной модели монолитной железобетонной плиты: а) геометрические параметры сечения плиты; б) сечение плиты, замоделированной трехслойными КЭ

Размеры которых обуславливаются как шагом гофров профилированного настила, так и расположением анкеров, что упрощает дальнейшую компоновку расчетной схемы перекрытия. Для сокращения числа КЭ в расчетной модели два повторяющихся элемента плиты заменяются одним толстым и одним тонким слоистым КЭ (рис. 1).

Место расположения узлов слоистого конечного элемента находится на уровне центра тяжести сечения плиты, перпендикулярного направлению гофров. Вертикальная координата центра тяжести повторяющегося участка плиты определяется по формуле:

где - геометрические параметры повторяющегося участка

плиты (заштрихован на рис. 1, а).

Тонкие КЭ состоят из двух слоев бетона общей толщиной, равной Ьпл> и третьего слоя в 1 мм металла (профлиста). Толстые КЭ состоят из верхнего слоя бетона, толщиной Ьпл.1 нижнего слоя металла в 1 мм и среднего слоя, толщиной - 1) мм, но с таким модулем упругости, чтобы компенсировать в жесткости разницу по моментам инерции относительно плоскости расположения узлов двух повторяющихся элементов плиты и двух КЭ (толстого и тонкого). Таким образом, модуль упругости второго слоя толстого элемента в направлении перпендикулярном гофрам равен модулю упругости бетона, а в направлении параллельном гофрам равен:

момент инерции двух трапециевидных гофров относительно центра тяжести

А5 ( А

- момент инерции

второго и третьего слоев толстого КЭ относительно центра тяжести сечения плиты, перпендикулярного направлению гофров.

Целесообразность использования предложенной упрощенной модели гофрированной плиты подтверждаются выполненными численными экспериментами. Для сравнения были проведены статические расчеты моделей монолитной плиты из объемных и четырехугольных плоских

трехслойных конечных элементов. Анализ результатов расчетов показал, что расхождения по перемещениям составляют не более 10 %; в свою очередь, трудоемкость моделирования и время счета для упрощенной модели значительно меньше.

2. Стальные балки, работающие совместно с монолитной плитой, моделируются стержневыми и плоскими КЭ (рис. 2).

Длина жестких связей, соединяющих центры тяжести поперечных сечений стальных прогонов и центр тяжести поперечного сечения монолитной плиты, в расчетной модели корректируется дополнительным смещением нижних узлов вдоль оси жесткой связи. Также задаются смещения узлов стержневых элементов стальных балок по вертикальной координате, чтобы учесть эксцентриситеты в соединениях вспомогательных и главных балок перекрытия.

Рис. 2. Фрагмент расчетной схемы сталежелезобетонного перекрытия -стальная балка, работающая совместно с монолитной железобетонной плитой. Размеры КЭ показаны условно

Необходимо отметить, что в автоматически формируемой расчетной схеме каркаса перекрытие, подлежащее оптимизации, замоделировано с учетом всех особенностей, описанных выше. Перекрытия других этажей здания моделируются с меньшей степенью подробности, то есть плита перекрытия разбивается на укрупненные плоские элементы, уменьшается количество элементов по длине балок и, соответственно, жестких связей. Такой подход при формировании расчетной схемы каркаса позволяет существенно сократить время автоматического построения расчетной схемы, статического расчета и обработки результатов, не приводя к большим погрешностям.

В третьей главе описывается постановка задачи оптимизации, обосновывается выбор критерия качества конструкции, излагается математическая формулировка функции цели и ограничений/ Кроме того, описана методика оптимального проектирования сталежелезобетонных перекрытий в составе каркаса многоэтажного здания с учетом условий реального загружения.

Исходными данными для формирования пространственной расчетной схемы каркаса и задачи оптимизации являются следующие постоянные параметры: количество пролетов и шагов, длина пролетов и шагов, ориентация колонн относительно осей здания, тип опор, высота этажа, количество этажей, существование и количество в пролете вспомогательных балок, условия закрепления главных балок, расположение связей каркаса (если они есть), наличие надопорной арматуры в плите над главными балками, равномерно-распределенная нагрузка на каждое перекрытие, параметры ветровой нагрузки, геометрические характеристики поперечного сечения колонн.

При формировании математической модели принимался во внимание характер воздействия оптимизируемых переменных на функцию цели и друг на друга. По принципу разделения параметров все переменные параметры оптимизируемой конструкции были разделены на внешние и внутренние.

Общая задача оптимизации делится на две подзадачи: внешнюю и внутреннюю. Внутренняя задача состоит в определении значений внутренних переменных параметров, при которых выполняются внутренние ограничения, и достигается минимум целевой функции. При этом внешние переменные параметры фиксируются.

Решение внешней задачи оптимизации заключается в определении значений внешних переменных параметров, удовлетворяющих внешним ограничениям, и из решений внутренних задач оптимизации выбираются решения с минимальными значениями целевой функции.

В качестве внешних параметров принимаются размеры полок и стенок двутавровых поперечных сечений стальных балок, толщина монолитной плиты выше профилированного настила, расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, диаметр и количество вертикальных анкеров в одном гофре профлиста. В качестве внутренних параметров принимаются площадь поперечного сечения и шаг стержневой арматуры вдоль и поперек гофров на различных участках монолитной плиты. Стальные балки могут быть сварными, либо прокатными.

Многими исследователями по оптимальному проектированию отмечается, что для строительных конструкций, в которых применяются различные материалы, значительно отличающиеся по физическим характеристикам и стоимости (сталь, железобетон), топология и геометрическое очертание которых не меняются в процессе оптимизации, в качестве критерия можно использовать стоимость материалов в деле.

Поэтому в настоящей работе в качестве критерия оптимальности принята стоимость материалов перекрытия в деле. В этом критерии не учитывается армирование гнутой арматурной сеткой крайнего гофра настила, число стыков арматуры, стоимость профилированного настила и т.д. Однако он довольно прост, и его можно применить, если допустить, что сравниваемые конструкции в остальных отношениях, помимо стоимости материалов в деле, равноценны. Во внутренних задачах, в которых осуществляется подбор арматуры на различных участках монолитной плиты, за критерий оптимальности принимается стоимость стержневой арматуры плиты площадью 1 м2.

Ограничения внешней задачи оптимизации учитывают требования несущей способности стальных балок, прочности соединения стального прогона с монолитной плитой, прочности сечений, наклонных к продольной оси монолитной плиты, прочности монолитной плиты на смятие в опорной зоне, допустимой жесткости стальных балок перекрытия, а также конструктивные, включающие пределы изменения геометрических параметров стальных прогонов, толщины монолитной плиты, диаметр анкеров, конструктивную высоту перекрытия, соотношение размеров поперечного сечения стальных балок и другие.

Ограничения внутренней задачи оптимизации учитывают условия прочности нормальных сечений плиты в пролете и над балками, анкеровки стального профилированного настила в бетоне для крайних пролетов плиты, требуемой жесткости монолитной плиты, а также условия образования и раскрытия трещин в плите над балками, конструктивные требования на минимальный процент армирования монолитной плиты.

Внешняя задача оптимизации относится к задачам нелинейного программирования с переменными непрерывного и дискретного типа (класс бетона, диаметр анкеров, их количество в одном гофре, шаг и площадь стержневой арматуры).

На основе анализа полученной математической модели для нахождения минимума внешней задачи оптимизации был выбран комплексный метод Бокса. Данный поисковый метод исключает операции вычисления производных, не требует кодировки решений в двоичном виде, что характерно для генетических алгоритмов, а также использования штрафных функций, позволяет легко добавить в алгоритм решения блок внутренней задачи оптимизации. И, наконец, легко реализуется на ЭВМ.

Решаемая внешняя задача оптимизации ставится следующим образом: найти вектор х, доставляющий минимум функции

Дх) = /(х„Х2.....Хл),

при явных ограничениях

0=1,2,...,"),

(3)

а также неявных ограничениях

£,(х)£б„ (1 = 1,2,...,да).

(4)

Для реализации комплексного метода Бокса необходимо знать начальную точку, удовлетворяющую всем ограничениям (3) и (4). Если заранее заданная начальная точка х, не является допустимой, то она заменяется на случайно выбранную в области допустимых значений.

Проанализировав работу итерационной процедуры комплексного метода, в которой производится поиск оптимума перемещением по направлению к минимуму внутри области ограничений, в её работу внесено следующее изменение. Коэффициент «сжатия» - в формуле

рекомендуется принимать псевдослучайным значением в интервале (0,45; 0,55). Значения коэффициента обеспечивают перемещение комплекса внутри допустимой области. Если точки хг (ранее определенная точка) и х (центр тяжести комплекса) равны с точностью до трех знаков после запятой, то р равняется псевдослучайному числу в интервале (0,01; 1,1), что позволяет избежать зацикливания алгоритма в случае, если центр допустимых точек будет недопустимой точкой. Данная ситуация возникает, если целевая функция вогнута или область ограничений невыпукла.

Работа алгоритма завершается, если среднеквадратическое отклонение и максимальное расстояние между двумя точками комплекса достаточно малы.

Алгоритм поиска минимума внешней задачи оптимизации предполагает возможность повторных запусков процедуры оптимизации с той же начальной точкой или новой, полученной на предыдущем запуске, для нахождения не локального, а, по крайней мере, лучшего решения, близкого к «глобальному» минимуму.

В отдельных внутренних циклах работы комплексного метода решаются внутренние задачи оптимизации. Внутренние параметры оптимизации определяются простым перебором возможных значений с учетом ограничений. Данная процедура выполняется всякий раз после нахождения внешних параметров. Если решение внутренней задачи не найдено, то определяются новые внешние параметры - новая точка комплекса.

На основе прочностных перерасчетов системы предлагается алгоритм оптимального проектирования сталежелезобетонных перекрытий каркаса многоэтажного здания. Последовательность и характер операций алгоритма выглядят следующим образом:

хГм=(хг+х0)-/1

(5)

1. Задаем исходные данные: геометрию и тип каркаса, схему расположения балок перекрытия, нагрузки на перекрытия, ветровое воздействие, тип опор, наличие шарниров и т.п.

2. Назначаем для каждого перекрытия начальные значения геометрических параметров стальных балок, толщину монолитной плиты и модуль упругости бетона.

3. В программном комплексе производим статический расчет на несколько загружений по автоматически сформированной уточненной расчетной схеме каркаса с подробно замоделированным перекрытием j. Далее автоматически обрабатываются файлы результатов расчета: для перекрытия j определяются расчетные усилия в балках и монолитной плите от наихудших сочетаний нагрузок, внутренние усилия в плите и максимальные перемещения узлов балок и плиты от нормативных нагрузок.

4. По выбранным внутренним усилиям и перемещениям подбираем оптимальные значения внутренних и внешних параметров перекрытия j. Вычисляем стоимость материалов перекрытия

5. Операции 4 и 5 выполняются для каждого перекрытия каркаса, пока JZN.

6. Если количество выполненных итераций меньше трех (/<3), то переходим к шагу 3, принимая за исходные данные значения параметров, полученные на предыдущей итерации. Если то проверяем условие сходимости по стоимости для каждого перекрытия

где е - любое наперед заданное малое положительное число. Если условие (6) не выполняется, переходим к шагу 3, принимая за исходные данные значения параметров, полученные на i итерации.

7. Округляем значения непрерывных параметров до дискретных значений и проверяем их на допустимость.

8. Конец расчета.

Блок-схема алгоритма представлена на рис. 3.

Алгоритм расчета и оптимизации сталежелезобетонного перекрытия в составе каркаса реализован в прикладной программе на языке программирования Delphi.

В четвертой главе представлены результаты оптимального проектирования монолитных перекрытий по стальному профилированному настилу и стальным прогонам в составе каркаса многоэтажного здания, полученные по разработанной методике. Проведен анализ результатов оптимизации.

Рис. 3. Блок-схема алгоритма оптимизации параметров сталежелезобетонных перекрытий

Используя разработанную программу, были определены параметры перекрытий каркаса, показанного на рисунке 4. Результаты решения для перекрытия второго этажа представлены в таблице 1.

Рис. 4. Схема каркаса здания; 1 - балка Б1; 2 - балка Б2; 3 - вспомогательная балка БЗ; 4 - плита перекрытия (изображена пунктиром); 5 - вертикальная связь; 6 - колонна

Оптимизационный расчет, основанный на прочностных перерасчетах системы, характеризуется быстрой сходимостью к оптимальному решению (4-5 итерации) при критерии сходимости Б = 0,03. На рисунке 5 показан характер изменения стоимости материалов перекрытий второго и пятого этажей по итерациям оптимизационного расчета.

Для оценки эффективности разработанной методики при проектировании сталежелезобетонных перекрытий проведен расчет второго этажа здания (рис. 4) по традиционной методике, описанной в «Рекомендациях по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом». Результаты расчета представлены в таблице 1.

С.руб

Номер итерации

Рис. 5. Изменение стоимости материалов перекрытий второго и пятого этажей на итерациях оптимизационного расчета (верхняя ломая для> перекрытия второго этажа)

Таблица 1

Результаты решения задачи оптимизации_

| № итерации | Балка Б1 Балка Б2 Балка БЗ | Диаметр анкера, мм | | Толщина плиты, мм | | Расчетное сопротивление бетона, МПа | 1 Арматура в пролете плиты и вдоль балки Б1 Арматура над балков БЗ | (поперек) Арматура вдоль балок Б2иБЗ | Стоимость материалов, руб. 1

Верхняя полка Стенка 1 | Нижняя полка Кол-во анкеров в 1 гофре | Верхняя полка Стенка Нижняя полка [ Кол-во анкеров в 1 гофре | Верхняя полка 1 Нижняя полка Кол-во анкеров в 1 гофре |

ширина, мм | толщина, мм | высота, мм | толщина, мм | ширина, мм | толщина, мм | \ ширина, мм | | толщина, мм | | высота, мм | | толщина, мм | | ширина, мм | толщина, мм { X £ м X X & Э | толщина, мм | | высота, мм | | толщина, мм [ ширина, мм | толщина, мм | | 0 стержня, мм | I шаг, мм 1 | 0 стержня, мм | [ шаг, мм | | 0 стержня, мм | Я 3 а б

Внешние параметры Внутренние параметры

Перекрытие второго этажа

0 о г о о § • | = о о ч- о - ■ О -О = о ГЧ СП г» 3 - - • о 00 о г»* • • - - • 1

4 N о г «о Я = 2 © о £ м ГЛ 1Л сч о ВС 2 о о <ч г- ГЛ N «6 § * 00 2 00 о* <0 «л 4 гч 6 в 6 8 £

Значения парамет ров после операции дискретизации

§ о о 00 «в о 14 м 2 § 00 ? гч 1 ОС 2 § оо § «о 8 о 2 « «о «Л 4 о о гч « 2 6 § о* «о <0

Значения параметров, полученные по традиционному методу расчета *

О м о о 3 о п о 2 о о О о 00 п о о о 2 8 О О ОО (П | о 2 е 00 - • • • • - § г»

* - подбор арматуры не производился, так как стоимость конструкции перекрытия значительно превысила оптимальное значение.

В четвертой главе представлены также примеры использования разработанной прикладной программы в качестве инструмента для изучения влияния одних параметров на другие, а также на конечный результат оптимизации. Нужно сказать, что данный прием также может быть использован для оценки целесообразности унификации физических и геометрических параметров элементов перекрытия по этажам здания. Кроме того, показаны примеры использования программы для вариантного проектирования сталежелезобетонного перекрытия, например, выбора схемы балочной клетки, условий опирания балок и т.д.

Необходимо отметить важное свойство использования описанной методики автоматизированного оптимального проектирования конструкций: возможность накопления информации, то есть значений параметров при различных исходных данных. Наличие такой информации позволяет в значительной степени упростить и ускорить процесс проектирования аналогичных типов конструкций.

Анализируя результаты расчетов, полученных с использованием разработанной программы, было отмечено следующее:

- с увеличением нагрузки расходы в процентном отношении на стальные балки каркаса увеличиваются, на бетон уменьшаются, а на анкера и стержневую арматуру практически не изменяются;

- диаметр анкеров стремится принять максимально допустимое значение во всех рассматриваемых перекрытиях;

- минимальные значения параметров сечений стальных балок рассматриваемых перекрытий располагаются вдоль границы условий прочности, а не жесткости;

- центр тяжести поперечного сечения сварных балок, как правило, находится выше середины сечения;

- увеличение стоимости перекрытий после операции округления значений непрерывных параметров до дискретных значений составляет примерно 3%.

Кроме того, выполнено сравнение стоимости материалов одного м2 сталежелезобетонного перекрытия и перекрытия, в котором стальные балки работают независимо от монолитной плиты по профлисту, используемому только в качестве несъемной опалубки. Отмечается, что применение сталежелезобетонной конструкции перекрытия позволяет снизить стоимость материалов одного м2 перекрытия до 30%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Показано, что монолитные перекрытия по стальному профилированному настилу и стальным прогонам являются одним из перспективных конструктивных решений перекрытий многоэтажных зданий.

2. Предлагаемая автоматически формируемая расчетная схема перекрытия в составе каркаса позволяет с достаточной с точки зрения практических целей полнотой определить напряженно-деформированное

состояние элементов перекрытия с учетом таких конструктивных особенностей как: условия взаимодействия между балками и плитой через вертикальные анкеры, наличие эксцентриситетов в узлах примыканиях балок к колоннам и в соединениях вспомогательных и главных балок, гофрирование монолитной железобетонной плиты.

3. Показано, что статический расчет комбинированных балок и монолитной плиты перекрытия, работающих независимо друг от друга, приводит к завышению внутренних усилий в сравнении с результатами, полученными для пространственной- расчетной модели перекрытия, учитывающей совместную работу его элементов.

4. Разработана общая математическая модель для поиска оптимальных параметров сталежелезобетонного перекрытия, основанная на принципе разделения переменных проектирования на внутренние и внешние. Составлена система внутренних и внешних ограничений, которые охватывают набор требований по несущей способности и жесткости, предъявляемых к реальной конструкции. Использование принципа разделения параметров позволило понизить размерность решаемой задачи, определить оптимальные параметры армирования монолитной плиты. Обоснован выбор критерия оптимальности, в качестве которого принята стоимость материалов перекрытия.

5. Использование разработанной методики проектирования сталежелезобетонных перекрытий в составе каркаса многоэтажного здания позволяет получить экономию в стоимости материалов перекрытия до 15% и при этом значительно сократить трудозатраты на расчет по сравнению с традиционной методикой, описанной в «Рекомендациях по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом».

6. Путем численного исследования работы алгоритма комплексного метода Бокса, выбранного в качестве инструмента оптимизации внешней задачи, был модифицирован принцип назначения новой точки комплекса, что практически исключает зацикливание алгоритма при поиске оптимума.

7. На основе предложенной пространственной модели и разработанной методики создана прикладная программа автоматизированного оптимального проектирования сталежелезобетонных перекрытий в составе каркаса многоэтажного здания, позволяющая в едином рабочем цикле составить расчетную модель, произвести статический расчет и найти оптимальные параметры элементов перекрытий.

8. Результаты работы внедрены в трех проектных организациях города Екатеринбурга для проектирования общественных зданий (универмаг «Тоник», офисные помещения супермаркета «Кировский» и др.).

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Алехин В.Н., Балуев В.Ю. Проектирование сталежелезобетонных перекрытий на основе САПР. // Строительство и образование. Сб. науч. тр. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003, выпуск 6, том 2. с. 38-41.

Р11627

2. Балуев В.Ю., Алехин В.Н. Оптимизация параметров сталежелезобетонных перекрытий каркасов многоэтажных зданий. // Научные труды пятой отчетной конференции ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: Ч. 1. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003, с. 246-247.

3. Алехин В.Н., Иванов ГЛ., Макаркин СВ., Балуев В.Ю., Соммер А. Технические решения по совершенствованию опалубок для монолитного строительства. // Строительство и образование. Сб. науч. тр. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003, выпуск 6, том 2. с. 41-43.

4. Балуев В.Ю., Алехин В.Н. Автоматизированное оптимальное проектирование сталежелезобетонных перекрытий зданий со стальным каркасом // УГТУ-УПИ, Екатеринбург, 2003, - 9 с: ил. - Библиогр. 8 назв. -Рус. - Деп. в ВИНИТИ 25.12.03, № 2260-В2003.

Подписано в печать 20.04.04 Формат 60x84 1/16 Бумага писчая Плоская печать Тираж 100 Заказ 67

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002 г. Екатеринбург, ул. Мира 19

Введение.

Глава 1. Обзор современного состояния проблемы проектирования сталежелезобетонных конструкций.

1.1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований сталежелезобетонных конструкций.

1.2. Краткий обзор методов оптимизации и их использование при проектировании строительных конструкций.

1.3. Цели и задачи исследования.

Глава 2. Построение расчетной модели сталежелезобетонного перекрытия в составе каркаса многоэтажного здания.

2.1. Основные предпосылки и предварительные замечания.

2.2. Существующие методы расчета элементов сталежелезобетонного перекрытия.

2.3. Программный комплекс как инструмент для определения напряженно-деформированного состояния конструкции.

2.4. Характеристики конечных элементов, используемых в модели

2.5. Уточнение расчетной модели на основе поэтапного анализа напряженно-деформированного состояния компонентов перекрытия.

2.5.1. Исходные данные по объекту исследования.

2.5.2. Традиционный подход определения напряженно-деформированного состояния элементов перекрытия

2.5.3. Уточнение расчетной модели плиты и комбинированной балки.

2.5.4. Определение напряженно-деформированного состояния элементов в пространственных моделях перекрытия и каркаса.

2.5.5. Анализ результатов расчетов.

2.6. Выводы к главе 2.

Глава 3. Алгоритм оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия на ЭВМ.

3.1. Общая математическая постановка задачи оптимального проектирования.

3.2. Выбор и описание оптимизируемых параметров сталежелезобетонного перекрытия.

3.3. Критерий качества сталежелезобетонного перекрытия.

3.3.1. Обоснование выбора критерия качества.

3.3.2. Функции цели.

3.4. Формулировка ограничений.

3.4.1. Ограничения внешней задачи оптимизации.

3.4.2. Ограничения внутренних задач оптимизации.

3.4.3. Явные ограничения.

3.5. Описание метода оптимизации.

3.6. Алгоритм оптимизации параметров перекрытия каркаса

3.7. Выводы к главе 3.

Глава 4. Примеры использования результатов исследования.

4.1. Оптимальное проектирование сталежелезобетонных перекрытий каркаса многоэтажного здания.

4.2. Сравнение конструктивных вариантов перекрытия на основе -разработанной методики.

4.3. Выводы к главе 4.

В настоящее время решение проблем экономии материалов, трудоемкости проектирования, изготовления и монтажа ведется по нескольким направлениям. Среди них важную роль играют совершенствование конструктивных форм зданий и сооружений, применение прогрессивных строительных материалов, развитие новых методов анализа работы конструкций, более точно отражающих поведение материалов, разработка и внедрение систем автоматизированного проектирования и методов оптимизации в практику расчета и конструирования.

Одним из достижений в усовершенствовании конструктивных решений каркасов многоэтажных зданий являются сталежелезобетонные (композитные) перекрытия, состоящие из монолитных железобетонных плит с внешним армированием из профилированного листа и стальных балок, работающих совместно с плитой (комбинированных балок) [5, 48]. Такие системы все чаще используются в зарубежной практике строительства промышленных и гражданских многоэтажных зданий, о чем свидетельствует растущее число публикаций по этому вопросу. Эффективность широкого применения и перспективность данного типа конструкций в перекрытиях обуславливаются следующими положительными моментами [17, 50, 99, 106, 115, 116, 117, 119, 122, 129]:

• экономия стали составляет 30-50 %, а бетона до 30 % в сравнении с традиционным конструктивным решением перекрытия, в котором элементы работают независимо;

• работа перекрытия как диафрагмы, что позволяет обеспечить общую устойчивость колонн и равномерно распределить горизонтальную нагрузку на вертикальные связи каркаса;

• увеличение жесткости перекрытия в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что позволяет уменьшить конструктивную высоту перекрытия для одного и того же пролета при тех же нагрузках и получить меньшую высоту этажа, экономя затраты на обшивку здания, вертикальные несущие конструкции, или давая больше пространства под инженерные сети;

• снижение веса перекрытия, что обуславливает снижение стоимости несущих конструкций и фундаментов;

• существенное снижение расхода материалов на опалубку и леса при укладке монолитного железобетона перекрытия;

• многофункциональность стального профилированного настила: воспринимает нагрузки при монтаже, действует как рабочая площадка во время монтажа, работает совместно с бетоном в стадии эксплуатации, препятствует потере общей устойчивости металлических балок, дает возможность гибкого размещения электрических систем, служит облицовкой нижней поверхности плиты перекрытия;

• исключение многорядности стержневой арматуры по высоте сечения монолитной плиты, благодаря использованию арматуры из профлиста, что позволяет значительно упростить укладку и уплотнение бетона;

• легкость опалубки для транспортировки вручную и резки;

• возможность использования в каркасах при нестандартных шагах и пролетах конструкций, а также при реконструкции зданий;

• простота устройства отверстий в перекрытии.

Однако, в нашей стране применение сталежелезобетонных конструкций в перекрытиях ограничивается рядом причин. В частности, существует стойкое и необоснованное мнение, что плиты отличаются большим расходом стали (на профнастил, анкерные устройства, противоусадочную арматуру и арматуру, расположенную над опорами); пугает необходимость в специальном оборудовании для временного поддержания и прирезки настила, приварки анкерных устройств; вызывает сомнение экономическая целесообразность и перспективность конструкции в целом. Основаны эти предубеждения на том, что опыт расчета, устройства и эксплуатации перекрытий, сведения об экономической эффективности их применения недостаточно обобщены и проанализированы. Отсутствует нормативно-техническая документация как на конструкцию перекрытий в целом, так и на отдельные изделия (например, анкеры), весьма ограничено количество типов стального профилированного настила с выштамповками (2 типа), не разработаны в полном объеме технология возведения, методы контроля качества перекрытий. Принятая в настоящее время методика проектирования подобных систем в недостаточной степени отражает состояние реальной конструкции, так как базируется на условном членении пространственной системы на отдельные элементы. Расчет таких конструкций почти не автоматизирован, а вручную отнимает большое количество времени и труда проектировщиков. Выбор оптимальных параметров таких систем представляет собой еще более сложную задачу.

Таким образом, даже при тех же самых конструктивных требованиях и методиках проверки прочности и жесткости традиционный метод проектирования не позволяет выявить существенные резервы экономии материалов перекрытия. Экономическую эффективность таких конструкций можно значительно повысить за счет расчета по уточненной модели и оптимизации компоновки балочной клетки и сечений элементов перекрытия.

Немаловажным является также вопрос снижения трудозатрат проектировщика путем применения автоматизированных систем проектирования.

Поэтому решение вопросов, связанных с созданием и внедрением эффективных алгоритмов и программ оптимального проектирования сталежелезобетонных перекрытий, базирующихся на уточненных расчетных схемах и ориентированных на комплексную автоматизацию проектирования, является актуальным.

Научную новизну работы составляют:

- алгоритм оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия с учетом пространственной работы в составе каркаса многоэтажного здания;

- уточненная расчетная схема перекрытия, учитывающая особенности работы конструкции, такие как взаимодействие между балками и плитой через вертикальные анкеры, наличие эксцентриситетов в узлах примыканиях балок к колоннам и в соединениях вспомогательных и главных балок, гофрирование монолитной железобетонной плиты; математическая модель оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия, сформированная с учетом разделения параметров на внутренние и внешние;

- исследование вопроса о модификации комплексного метода Бокса для устранения зацикливания алгоритма;

- методика подбора оптимальных параметров комбинированных балок и монолитной плиты перекрытия при их совместной работе в составе сталежелезобетонного перекрытия.

Практическая ценность работы. Разработана автоматически формируемая пространственная расчетная модель сталежелезобетонного перекрытия в составе каркаса многоэтажного здания, использование которой позволяет существенно уточнить картину распределения внутренних усилий в элементах перекрытия. Создан пакет прикладных программ оптимального проектирования сталежелезобетонного перекрытия, позволяющий проводить поиск оптимальных параметров элементов перекрытия с минимальными трудозатратами проектировщика при обеспечении надлежащей надежности и экономного расходования материалов конструкции. Кроме того, разработанная методика может быть успешно использована для сравнения различных вариантов конструктивного решения сталежелезобетонного перекрытия, а также унификации параметров.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в трех проектных организациях г. Екатеринбурга (ООО «ТехноСтройПроект», ООО «ТЕХКОН», ООО НЛП «СТРОЙТЭК») и успешно используются в учебном процессе на кафедре САПР объектов строительства в УГТУ-УПИ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции молодых ученых УГТУ-УПИ в 2003 году, на региональных конференциях международной ассоциации строительных высших учебных заведений «Строительство и образование» (Екатеринбург, 2001, 2002, 2003 гг.), на третьей Всероссийской конференции НАСКР (Чебоксары, 2001 г.), на совместных научных семинарах кафедр «Строительные конструкции» и «Системы автоматизированного проектирования объектов строительства» УГТУ-УПИ в 2001-2004 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 научные работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 129 наименований и 2 приложений. Материал работы изложен на 133 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 14 таблиц и 16 страниц приложений, всего 149 страниц. Приложение I содержит текст файла автоматического построения расчетной схемы каркаса, приложение II -справки о внедрении.

8. Результаты работы внедрены в трех проектных организациях города Екатеринбурга для проектирования общественных зданий (универмаг «Тоник», офисные помещения супермаркета «Кировский» и др.).

Заключение

1. Агеев А.И., Рейтман М.И. О некоторых задачах оптимального проектирования стержневых систем. // Строительная механика и расчет сооружений, 1971, № 4, с. 20-23.

2. Алехин В.Н., Антипин А.А, Буздыган О.Ю., Митюшов Е.А. Автоматизированное оптимальное проектирование рам с элементами переменной жесткости. // Строительство и образование. Сб. науч. тр. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2000, выпуск 4, с. 56-58.

3. Алехин В.Н., Балуев В.Ю. Проектирование сталежелезобетонных перекрытий на основе САПР. // Строительство и образование. Сб. науч. тр. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003, выпуск 6, том 2. с. 38-41.

4. Андерсон М.С., Арман Ж.-Л., Дж. С. Арора и др. Новые направления оптимизации в строительном проектировании. Москва: Стройиздат, 1989, 582 с.

5. Аньшин J1.3. Сталежелезобетонные конструкции перекрытий и покрытий гражданских зданий. // Промышленное строительство, 1979, № 5, с. 14-15.

6. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. Москва, Радио и связь 1988,128 с.

7. Базара М., Шетти К. Нелинейное программирование. Теория и алгоритмы. -Москва: Мир, 1982, 583 с.

8. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. -Москва: Стройиздат, 1991, 767 с.

9. Бараненко В. А., Почтман Ю.М., Филатов Г.В. О совместном использовании методов динамического программирования и случайного поиска в задачах оптимального проектирования. // Строительная механика и расчет сооружений, 1973, № 1, с. 3-6.

10. Басов К.A. ANSYS в примерах и задачах. Москва: КомпьютерПресс, 2002, 224 с.

11. Беленя Е.И., Балдин В.А., Ведеников Г.С. и др. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов. Москва: Стройиздат, 1986, 560 с.

12. Беленя Е.Н., Стрелецкий Н.Н. Металлические конструкции. Специальный курс. Москва: Стройиздат, 1991, 687 с.

13. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции. Москва: Высшая школа, 1987, 384 с.

14. Борисевич А.А. Общие уравнения строительной механики и оптимальное проектирование конструкций. Минск: Издательство "Дизайн ПРО", 1998, 144 с.

15. Валуйских В.П. Поисковая оптимизация с использованием эвристических критериев эффективности. // Строительная механика и расчет сооружений, 1984, № 5, с. 15-18.

16. Васильев А.П. Перекрытия по стальному профилированному настилу. -Сб. науч. тр. Москва: НИИЖБ Госстроя СССР, 1983, 77 с.

17. Васильев А.П., Голосов В.Н. Состояние и перспективы развития конструкций с внешним листовым армированием. // Бетон и железобетон. 1981, №3, с. 23-24.

18. Васильев А.П., Горшкова В.М., Лазовский Д.Н. Работа профилированного настила в наклонном сечении монолитных плит перекрытий при тяжелых нагрузках. // Бетон и железобетон, 1990, № 1, с. 20-21.

19. Васильев А.П., Горшкова В.М., Лазовский Д.Н. Работа профилированного настила в нормальном сечении монолитных плит с комбинированным армированием. // Бетон и железобетон. 1991, № 8, с. 16-18.

20. Васильев А.П., Горшкова В.М., Лазовский Д.Н., Рабинович Р.И. Методика расчета монолитной плиты перекрытия со стальным профилированным настилом. // Бетон и железобетон, 1987, № 6, с. 10-12.

21. Виноградов А.И. О сходимости прочностного перерасчета в задачах оптимизации. // Строительная механика и расчет сооружений, 1971, № 3, с. 11-13.

22. Воронков Р.В. О внешнем листовом армировании. // Промышленное строительство, 1979, № 5, с. 28-29.

23. Воронков Р.В. Железобетонные конструкции с листовой арматурой. -Ленинград: Стройиздат. Ленинградское отделение, 1975, 144 с.

24. Воронков Р.В., Багатурия Ф.И. Исследование железобетонных перекрытий с внешней профилированной арматурой. // Бетон и железобетон. 1977, № 7, с. 11-14.

25. Воронков Р.В., Багатурия Ф.И., Панарин Я.Я., Онуфриев Н.М. Монолитные перекрытия с профилированной листовой арматурой. // Бетон и железобетон. 1975, № 1, с. 8-12.

26. Временные рекомендации по проектированию монолитных железобетонных перекрытий с использованием стального профилированного настила в качестве внешней арматуры и технология соединения профнастила с прогонами. / НИИЖБ, ЦНИИпромзданий. -Москва, 1982, 54 с.

27. Геммерлинг А.В. О методах оптимизации конструкций. // Строительная механика и расчет сооружений, 1971, № 2, с. 20-22.

28. Геммерлинг Г.А. Система автоматизированного проектирования стальных конструкций. Москва: Стройиздат, 1987, 216 с.

29. Герасимов Е.Н. Многокритериальный подход к оптимизации конструкций. // Строительная механика и расчет сооружений, 1976, № 2, с. 20.

30. Герасимов Е.Н. Системный анализ и задачи оптимального проектирования конструкций. // Строительная механика и расчет сооружений, 1983, № 4, с. 7-11.

31. Голосов В.Н., Залесов А.С., Бирюков Г.И. Расчет конструкций с внешним армированием при действии поперечных сил. // Бетон и железобетон. 1977, №6, с. 14-17.

32. Горев В.В., Уваров Б.Ю., Филиппов В.В. и др. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учебное пособие для строительных вузов. Москва: Высшая школа, 1997, 527 с.

33. Городецкий А.С. ПК Лира. Версия 9. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций. Справочно-теоретическое пособие. Киев - Москва, «ФАКТ», 2003, 464 с.

34. Гребенюк Г.И., Сливков А.К. Построение алгоритма оптимизации сложных статически неопределимых конструкций. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1979, № 5, с. 46-50.

35. Гримайло Л.Я., Каганов В.Л. Алгоритм проектирования составных решетчатых колонн минимального веса. // Строительная механика и расчет сооружений, 1973, № 1, с. 64-67.

36. Додонов М.И. О выборе формы поперечного сечения стального профилированного настила. // Бетон и железобетон, 1981, № 5, с. 12-13.

37. Додонов М.И., Прочность и перемещения монолитных железобетонных плит перекрытий со стальным профилированным настилом. // Бетон и железобетон. 1992, № 8, с. 19-21.

38. Додонов М.И., Бактыгулов К.Б. Сборно-монолитное перекрытие со стальным профилированным настилом. // Бетон и железобетон, 1988, № 4, с. 7-9.

39. Додонов М.И., Кунижев В.Х., Хормиз Н.Д., Прогибы плит перекрытий по стальным профилированным настилам при локальных нагрузках. // Бетон и железобетон, 1992, №2, с. 11-12.

40. Додонов М.И., Хормиз Н.Д. Прочность монолитных плит по стальным профилированным настилам при локальных нагрузках. // Бетон и железобетон, 1991, № 5, с. 8-9.

41. Зенер К. Геометрическое программирование и техническое проектирование. Москва: Мир, 1973, 112 с.

42. Каганов B.JI. Метод поэтапной оптимизации одноэтажных стальных рам. // Строительная механика и расчет сооружений, 1974, № 3, с. 45-50.

43. Каганов В.Л., Пристер А.А. К решению задач оптимального проектирования. // Строительная механика и расчет сооружений, 1978, № 2, с. 8-13.

44. Калинин И.Н. Дискретная оптимизация пространственной стержневой ферменной конструкции. // Строительная механика и расчет сооружений, 1989, №3, с. 1-5.

45. Калинин И.Н., Перцев В.В., Чупрова П.Е. Проектирование настилов минимального веса при ограничениях по прочности, устойчивости, перемещениях. // Строительная механика и расчет сооружений, 1988, № 1, с. 7-12.

46. Клименко Ф.Е. Сталебетонные конструкции с внешним полосовым армированием . Киев.: Бущвельник 1984, 88 с.

47. Колбасин В.Г. Плиты с арматурой из профилированного стального настила. Н Бетон и железобетон. 1980, № 1, с. 11-13.

48. Кузнецов В.В. Металлические конструкции. В 3 т. Т.2. Стальные конструкции зданий и сооружений. (Справочник проектировщика) -Москва: изд-во АСВ, 1998, 512 с.

49. Лазовский Д.Н. Прочность монолитных плит перекрытий с комбинированным армированием при действии поперечных сил. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1991, № 5, с. 118-121.

50. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. Москва: Стройиздат, 1979, 319 с.

51. Лучко Н.И., Гавриляк А.И. Трещиностойкость сталежелезобетонных изгибаемых элементов при воздействии различных нагрузок. // Бетон и железобетон, 1987, № 7, с. 30-31.

52. Мажид К.И. Оптимальное проектирование конструкций. Москва: Высшая школа, 1979, 237 с.

53. Мартынов Ю.С., Сергеев В.Б. Расчет монолитных плит с арматурой из СПН. // Бетон и железобетон, 1988, № 2, с. 30-32.

54. Мастаченко В.Н., Мирвис Я.Г., Уколов В.Н. Автоматизация проектирования железобетонных конструкций. Ленинград: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1982, 224 с.

55. Мельников Н.П. Основные критерии выбора конструктивной формы. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1980, № 9, с. 3-11.

56. Ольков Я.И., Алехин В.Н. Автоматизированный подбор оптимальных параметров двутавровых сечений стальных ригелей. Свердловск: издание УПИ им. С.М. Кирова, 1984,21 с.

57. Орлянская И.В. Современные подходы к построению методов глобальной оптимизации. // Электронный журнал «Исследовано в России» http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/189.pdf

58. Партов Д.Н., Черногоров В.Г. К расчету составных балок с учетом ползучести и усадки бетона. // Строительная механика и расчет сооружений, 1981, № 6, с. 76-79.

59. Петров И.А., Рабинович Р.И., Наргизян Э.А. Монолитные перекрытия с внешней арматурой из стального профилированного настила. // Промышленное строительство, 1981, № 7.

60. Почтман Ю.М., Бараненко В.А. Динамическое программирование в задачах строительной механики. Москва: Стройиздат, 1975, 110 с.

61. Почтман Ю.М., Скалозуб В.В., Ланда М.Ш. Оптимальное проектирование сечений изгибаемых железобетонных элементов по критерию минимальной стоимости. // Бетон и железобетон, 1998, № 4, с. 17-18.

62. Почтман Ю.М., Филатов Г.В. Оптимизация формы поперечных сечений элементов конструкций методом случайного поиска. // Строительная механика и расчет сооружений, 1971, № 4, с. 23-25.

63. Прагер В. Основы теории оптимального проектирования конструкций. -Москва: Мир, 1977, 112 с.

64. Рабинович Р.И., Богданов А.А., Карповский М.Г. Комбинированные перекрытия с применением стальных профилированных листов для тяжелых нагрузок. Бетон и железобетон. 1984, № 10, с. 10-12.

65. Рабинович Р.И., Богданов А.А., Карповский М.Г. Совместная работа плит с профилированной листовой арматурой и железобетонных прогонов. // Бетон и железобетон. 1983, № 1, с. 33-34.

66. Рейтман М.И. Постановка задач оптимального проектирования строительных конструкций. // Строительная механика и расчет сооружений, 1978, № 4, с. 6-14.

67. Рейтман М.И., Шапиро Г.С. Методы оптимального проектирования деформируемых тел. Москва: «Наука», 1976, 258 с.

68. Рейтман М.И., Ярин П.И. Оптимизация параметров железобетонных конструкций на ЭЦВМ. Москва: Стройиздат, 1974, 96 с.

69. Рекомендации по оптимальному проектированию железобетонных конструкций. Москва, НИИЖБ Госстроя СССР 1981,170 с.

70. Рекомендации по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом / НИИЖБ, ЦНИИПромзданий. Москва: Стройиздат, 1984,42 с.

71. Рекомендации по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом / НИИЖБ, ЦНИИПромзданий. Москва: Стройиздат, 1987, 40 с.

72. Ржаницын А.Р. Оптимизация опирания пластинки по прогибам. // Строительная механика и расчет сооружений, 1985, № 4, с. 9-10.

73. Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. Москва: Стройиздат, 1986,316 с.

74. Ржаницын А.Р. Строительная механика. Москва: Высшая школа, 1991, 439 с.

75. Рожваны Д. Оптимальное проектирование изгибаемых систем. Москва: Стройиздат, 1980, 316 с.

76. Росс Клемент. Генетические алгоритмы: почему они работают? когда их применять? Компьютерра, 1999, №11.

77. Руководство по проектированию железобетонных конструкций с жесткой арматурой. Москва: Стройиздат, 1978, 55 с.

78. Санников Н.В. Прочность и деформативность монолитных неразрезных плит с листовой гофрированной арматурой. // Бетон и железобетон, 1983, № 3, с. 32-34.

79. Санников И.В., Величко В.А., Сломонов С.В., Бимбад Г.Е., Томильцев М.Г. Монолитные перекрытия зданий и сооружений. Киев: Буд1вельник, 1991, 152 с.

80. Сергеев Н.Д., Богатырев А.И. Проблемы оптимального проектирования конструкций. Ленинград: Стройиздат, 1971,136 с.

81. Складнев Н.Н., Кодыш В.Э. Вероятностный подход использования области решений, близких к оптимальному. В книге: Методы расчета и оптимизация строительных конструкций на ЭВМ / Сб. научн. трудов. / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. - Москва: 1990, 210 с.

82. Скоробогатов С.М., Воронин Б.В. Рациональное распределение арматуры в неразрезных монолитных перекрытиях с профилированным настилом. // Бетон и железобетон, 1990, № 1, с. 18-20.

83. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Москва: Стройиздат, 1996.

84. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования Москва: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

85. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. Нормы проектирования Москва: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

86. СНиП II-12-77. Защита от шума. Нормы проектирования Москва: Стройиздат, 1978.

87. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования -Москва: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

88. СНиП 4.04-91. Сборник сметных цен на материалы, изделия и конструкции. Том 1. Часть I. Строительные материалы. Москва: Стройиздат, 1991.

89. Стрелецкий Н.Н. Сталежелезобетонные пролетные строения мостов. -Москва: Транспорт, 1981, 360 с.

90. Суров K.JL, Микиани P.P. Работа составных сталебетонных и сталеполимерных стержней в упруго-пластической стадии. // Бетон и железобетон, 2000, № 6, с. 19-20.

91. Тейксейра С., Пачеко К. Delphi 5. Руководство разработчика, том 1. Основные методы и технология программирования: Уч. пос. Москва: Издательский дом «Вильяме», 2000, 832 с.

92. Тимошенко С.П. История науки о сопротивлении материалов. Москва: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1957, 536 с.

93. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. Москва: Наука, 1979, 560 с.

94. Трилмих Р. Сталежелезобетонное строительство с технологией приварки гибких упоров системы КОСО. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2001, № 10, с. 23.

95. Трофимович В.В., Пермяков В.А. Оптимальное проектирование металлических конструкций. Киев: Буд1вельник, 1981, 136 с.

96. Хаджи В.В. Расчет многоэтажных зданий со связевым каркасом. -Москва: Стройиздат, 1977, 187 с.

97. Харт Ф., Хенн В., Зонтаг X. Атлас стальных конструкций: многоэтажные здания. Москва: Стройиздат, 1977, 351 с.

98. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. Москва: Мир, 1975, 536 с.

99. Чирас А.А. Методы линейного программирования при расчете упруго-пластических систем. Ленинград: Стройиздат, 1969, 200 с.

100. Чихладзе Э.Д., Арсланханов А. Д. Напряженно-деформированное состояние сталебетонных плит. // Строительная механика и расчет сооружений, 1990, № 2, с. 22-26.

101. Чихладзе Э.Д., Арсланханов А.Д. Несущая способность сталебетонных плит. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1989, № 4, с. 5-8.

102. Чихладзе Э.Д., Арсланханов А.Д. Приближенная теория изгиба бетонных плит, усиленных стальным листом. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1990, № 4, с. 6-10.

103. Чихладзе Э.Д., Арсланханов А.Д. Экспериментальное исследование сталебетонных плит. // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1991, №5, с. 125-128.

104. Шуллер В. Конструкции высотных зданий. Москва: Стройиздат, 1979, 248 с.

105. Box M.J. A new method of constrained optimization and comparison with other methods. // The Computer Journal, 1965, № 8, p. 42-52.

106. Camp Сh., Li J., Pezeshk Sh. Composite Frame Design Using a Genetic Algorithm. http://www.ce.memphis.edu/faculty/camp/papers/conference/ ganeworleans.html.

107. Combeam. Program for dimensioning composite beams. User's Guide. -RAUTARUUKKI OYJ, 2001, 38 p.

108. COSMOS/M User Guide. Structural Research and Analysis Corporation (SRAC), 1990.

109. Comslab. Program for dimensioning composite slabs. User's Guide. -RAUTARUUKKI OYJ, 2001, 27 p.

110. ComPos 7.4 (The manual for Oasys COMPOS for Windows) Oasys / London, 2002, 24 p.

111. Composite beam design with metal deck. // Steel TIPS, USA, January, 1987.

112. Erbatur F., Hasancebi O., Tutuncu I., Kilic H. Optimal design of planar structures with genetic algorithms. // Computer and Structures, 2000, v.75, № 2, p. 209-224.

113. Johnson R.P., Bradford M.A. Distortional Lateral Buckling of Unstiffened Bridge Girders. Instability and Plastic Collapse of Steel Structures / Granada, 1983,641 p.

114. Lawson R.M. Design of Composite Slabs and Beams with Steel Decking. -SCI, Ascot, Berkshire, 1989,124 p.

115. Luttrell Larry D. Design manual For Composite Deck, Form Decks, Roof Decks, and Cellular Metal Floor Deck with Electrical Distribution. Steel Deck Institute, Canton, Ohio, 1992, 52 p.

116. Luttrell L.D. and Prasannan S. Strength formulations for composite slabs. -Seventh International Specialty Conference on Cold-Formed Structures St. Louis, Missouri, U.S.A., November 13-14, 1984, p. 307-326.

117. Mark C. Zahn, The Economies of LRFD In Composite Floor Beams. // Steel TIPS, USA, May, 1989.

118. Max L. Porter, Lowell F. Greimann. Shear-bond strength of studded steel deck slabs. Seventh International Specialty Conference on Cold-Formed Structures St. Louis, Missouri, U.S.A., November 13-14, 1984, p. 285-306.

119. McCormac J.C. Design of reinforced concrete. HarperCollins College Publishers, 1993, 694 p.

120. Nagy Z. V., Szatmari I. Composite slab design. 2nd Int. PhD Symposium in Civil Engineering 1998, Budapest.

121. Newman G.M., Robinson J.T., Bailey C.G. Fire Safe design: A New Approach to Multi-Storey Steel-Framed Buildings. The steel construction institute / Silwood Park, Ascot, 2000, 95 p.

122. Rassati G.A., Noe S., Roberto T. Leon PR Composite Joints Under Cyclic and Dynamic Loading Conditions: a Component Modeling Approach, http://www.aisc.org/, 10 p.

123. Soremekun G., Gurdal Z., Haftka R.T., Watson L.T. Composite laminate design optimization by genetic algorithm with generalized elitist selection. // Computer and Structures, 2001, v.79, p. 131-143.

124. STARDYNE. User Information Manual. Research Engineers, Inc., 1996, 522 p.

125. Tong W.N., Liu G.R. An optimization procedure for truss structures with discrete design variables and dynamic constraints. // Computer and Structures, 2001, v.79, №2, p. 150-162.

126. Vogel R., LRFD-Composite beam design with metal deck. // Steel TIPS, USA, March, 1991.

127. Wright H.D., Evans H.R. Observations on the design and testing of composite floor slabs. // Steel Construction Today, 1987, № 1, p. 91-99.