автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Разработка методов конструирования и расчета сооружений, исходя из архитектурно-функциональных требований к формообразованию, оптимизации работы конструкций и технологии возведения

Введение.

Глава 1. Взаимоотношения инженера и архитектора в творческом процессе.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Железобетонные конструкции.

2.1. Железобетон - основной материал строительства. Этапы развития.

2.2. Каркасы. Развитие конструктивной системы.

2.3. Методика расчета каркаса КПНС.

2.4. Цилиндрические оболочки в системе КПНС и методика их расчета.

Выводы к разделам 2.2.-2.4.

2.5. Конические и висячие оболочки.

2.6. Учет начальных несовершенств для радиальных Байтовых систем.

2.7. Обоснование оптимальных допусков изготовления и монтажа, а также минимальной стоимости для радиальных вантовых систем.

Выводы к разделам 2.5.-2.7.

2.8. Оболочки в форме гиперболических параболоидов и некоторые аспекты их расчета.

Выводы к разделу 2.8.

2.9. Сотовые конструктивные системы и методы их расчета.

Выводы к разделу 2.9.

2.10. Элементы зданий в виде пространственных конструкций.

Выводы к разделу 2.10.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Стальные конструкции Новые возможности старого конструкционного материала.

3.1. Каркасы. От каркаса гостиницы «Белград» к каркасу «Манежной площади».

Выводы к разделу 3.1.

3.2. Большепролетные линейные системы. Новая конструктивная система в покрытии Гостиного Двора.

Выводы к разделу 3.2.

3.3. Купола. Крупноблочный монтаж при возведении купола Храма Христа Спасителя

Выводы к разделу 3.3.

3.4. Многополюсные вантовые системы.

Выводы к разделу 3.4.

3.5. Квазицилиндрические мембранные покрытия.

Выводы к разделу 3.5.

3.6. Мембранные и сетчатые висячие покрытия.

Выводы к разделу 3.6.

3.7. Трансформируемые конструктивные системы.

Выводы к разделу 3.7.'.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Развитие проектирования сложных конструктивных систем.

Выводы к главе 4.

В работе систематизирован и проанализирован более чем 40-летний опыт автора в проектировании сложных конструктивных систем. Будь то несущий каркас высотного здания или пространственное большепролетное покрытие, или затейливый элемент интерьера в виде винтовой лестницы, автор неизменно исходил из неразрывной сущности утилитарных и эстетических свойств будущего архитектурного произведения.

Минимально возможный расход материалов, затрат труда, целесообразное распределение конструкционного материала в пространстве, будущие эксплуатационные достоинства конструкции, вытекающие из функции здания, из значения отдельного конструктивного элемента в общем несущем остове - в целом и есть та научная проблема, решению которой посвящена представленная к защите работа.

При таком подходе конструкция, не изолированный элемент творчества инженера, а способ, инструмент реализации архитектурного замысла.

Сегодня было бы наивно отрицать огромное эстетическое значение конструкции при воплощении пространственных решений, достижении максимальной архитектурной выразительности. Однако, постижению взаимосвязи рационального и эстетического при проектировании сооружений ни в архитектурных, ни в строительных ВУЗах не учат. Думается, что этому научить и невозможно, но показать их неразрывность возможно и нужно. Этому посвящена настоящая работа. Более того, в ней показано, что становление объекта от первопринципа - замысла - к завершению не может не изменять его сущности - напряженно-деформированного состояния. Оно меняется непрерывно, каждый новый элемент, вырастающий на фундаменте уже собранных частей здания, отражает свое появление в эпюрах поперечных сил, моментов, прогибов. В простых конструкциях балках, рамках, арках, их сочетаниях этот рост проходит незамеченным. Но в сложных системах, работающих пространственно, в которых минимизирован расход конструкционного материала, забыть о нем - значит подвергнуть конструкцию усилиям/ на которые она не рассчитана.

Другими словами, инженеру мало знать как будет жить несущий остов здания, будучи полностью собранным. Необходимо представлять эту жизнь в становлении, в нюансах изменений, применять специальные приемы, облегчающие участь отдельных конструктивных частей в тот период, когда они еще не вошли в общую связанную систему. Этот процесс схож с воспитанием ребенка, которому до совершеннолетия необходима помощь родителей. Эта мысль особо выделяется в работе, именно потому она вынесена в заглавие, именно она заставляет по-другому взглянуть на весь процесс проектирования и воплощения проекта в натуре. Забвение ее может привести к печальным последствиям. Истринский купол (рис. 1) - грандиозная конструкция пролетом в 232 метров и высотой в центре - 118,4 - упал, будучи до конца незавершенным. В комплексе причин, приведшим в аварии, было и то, что проектировщики, по данным Госэкспертизы, не учли последовательное накопление деформаций от каждого этапа навесного монтажа, не фиксировали последовательное изменение формы и, как следствие, каждый раз новую картину напряженно-деформированного состояния конструкции, превращающейся в купол.

Итак, что представляет собой настоящая работа.

Актуальность проблемы. Экономия ресурсов, энергии и за рубежом столетий останется, пожалуй, самой актуальной задачей для проектировщиков, инженеров-строителей. Проблема лишь в том: как перейти от бумажной экономии, бытовавшей в доперестроечные времена, когда за своевременно поданными в Госстрой СССР реляциями, как правило, ничего на стройках не существовало, к истинной экономии, которая была бы итогом усилий авторских коллективов, глубоко познавших природу взаимосуществования систем конструкций и внешних силовых воздействий. Как воплотить в жизнь наиболее рациональным способом архитектурные замыслы, почти

Рис. 1. Купол в Истре никогда не учитывающие технические аспекты проектного дела и экономические возможности общества? Как превратить в обязательное условие проектирования учет последовательности монтажа конструкций, его влияние на напряженно-деформированное состояние сооружения? И как, наконец, сделать доступной для всех участников инвестиционного процесса мысль: красивым может быть только то здание или сооружение, в котором рациональная работа конструктивного остова становится фундаментом архитектурной выразительности!

В мировой градостроительной практике известно немалое количество архитектурных произведений, в которых воедино увязаны решения архитектурных (эстетических) и утилитарных (прочностных и экономических) задач. Однако, примеров системного описания этого опыта не так много. Исключение составляет, пожалуй, работа H.H. Никонова «Большепролетные покрытия, Анализ и оценка» М.АСВ, 2000 г. В этой монографии автор показал последовательные 4-е стадии проектирования любых объектов строительства и посвятил свое исследование детальной проработке 1 и 4 стадии разработки проектов: свертке исходной информации и заключительной оценке, считая, что само оптимальное проектирование - есть авторская функция.

В настоящей диссертации представлены разнообразные строительные объекты, в которых рациональная сущность конструктивных решений вытекала из правильно выбранной формы сооружений, учета их пространственной работы, характера монтажа, его влияния на напряженно-деформированные постадийные состояния строящихся зданий, что в целом сокращало затраты на их возведение и становилось основой для воплощения архитектурных замыслов.

Автор поставил цель:

- доказать неразрывную связь эстетических и утилитарных свойств сооружений в объектах своего творчества;

- продемонстрировать на примерах возведенных зданий: новые методы расчета и конструирования, вытекающие из учета формы сооружений, влияния на напряженно-деформированное состояние последовательности монтажных операций, особенностей компьютерного моделирования, открывшего новые горизонты формообразования и в постижении истинной статической и динамической работы зданий и сооружений;

- обосновать необходимость и важность анализа напряженно-деформированного состояния конструктивного каркаса зданий последовательно на каждом этапе монтажа;

- выявить подлинную роль инженера-конструктора в формировании и осуществлении архитектурных замыслов.

Автор защищает научную новизну работы, которую составляют:

- оригинальные конструктивные системы, реализованные в проектах и сооружениях и подтвержденные более 30-ю авторскими свидетельствами;

- теоретические разработки, связанные с расчетом начальных и приобретенных при строительстве несовершенств и их влияние на надежность сооружений;

- оптимизация проектных решений и строительства сложных сооружений как результат учета их формы и пространственной работы, влияния характера монтажа на напряженно-деформированное состояние конструкций;

- теоретические исследования в области «сотового» монолита, без-ригельного каркаса с преднапряжением перекрытий в построечных условиях, сложных металлических мембран, сборных оболочек, тентовых и трансформируемых конструкций, выразившиеся в создании методик проектирования сложных объектов с учетом пространственной работы конструкций и порядка их монтажа.

Практическое значение работы определяют:

- более 30 объектов, в которых автор реализовал идеи учета начальных и приобретенных несовершенств, мониторинг напряженно-деформированного состояния сооружения во время строительства, а также учет полной пространственной работы несущего остова зданий;

- опыт проектирования и строительства уникальных зданий, кото рый автор изложил в диссертации;

- решение народнохозяйственной проблемы, выразившейся в разработке методов конструирования и расчета сооружений с учетом архитектурно-функциональных требований к формообразованию сооружений, оптимизации конструктивных схем и технологии их осуществления в строительстве.

Основные положения диссертации были использованы при проектировании и строительстве более 30 объектов, излагались в 37 научных публикациях и многократно обсуждались на конференциях, симпозиумах, научных советах, в том числе на международных конгрессах ИАСС (Международной ассоциации по оболочкам и другим пространственным системам) и отражены в 3-х учебных видеофильмах: 1. Сотовой монолит (строительство пансионата «Дружба», спецсанатория в Крыму, санатория «Украина»); 2. Возведение покрытия атриума Гостиного Двора; 3. Монтаж металлоконструкций куполов Храма Христа Спасителя.Работа содержит 5 глав, список использованной литературы и приложение.

Первая глава сконцентрирована на взаимоотношениях инженера и архитектора в проектировании. К сожалению, в проектных кругах до сих пор жива мысль, что сотрудничество между архитектором и инженером в общем ни что иное как подчинение одного из них другому. Здесь забыта простая этимологическая разгадка этого понятия: настоящее сотрудничество - это работа сообща, то есть в содружестве. Это неизбежно: «даже расходясь по своим «профессиональным квартирам», архитектор и инженер всегда вмеи сте. Их объединению способствует потребность понять задачи, специфику мышления и действий партнера и, наконец, общее дело». (H.H. Никонов «Большепролетные покрытия. Анализ и оценка» ИАСВ, Москва, 2000 г.).

В какой-то степени настоящая работа - ответ некоторым архитекторам, которые считают, что инженер конструктор - только расчетчик. Это, казалось бы, предвзятое мнение во многом соответствует реальности, большинство инженеров в результате полученного образования, аналитического склада ума и профессиональных навыков остаются расчетчиками.

Однако, такое положение конструкторов в архитектурном мире вовсе не означает, что комплекс неполноценности неопреодолим. Перефразируя выражение известного французского инженера Рене Сарже можно сказать: инженер в своем выборе располагает ни большей, ни меньшей свободой, чем архитектор. Это действительно так, потому что «основные конструктивные идеи возникают одновременно с общим архитектурным замыслом» (А.Е. Рейди). А это дает надежду на необходимость взаимодействий с самого начала творческого процесса, открывает путь к взаимообогащению, к профессиональному росту обоих участников творческого процесса.

Вторая глава открывается описанием принципов работы автора с железобетонными каркасами, очерчивает его интерес к новым каркасным системам типа ИМС (разработка инженера Жежеля), показывает собственные поиски в усовершенствовании этой конструктивной системы с преднапря-жением перекрытий в построечных условиях, демонстрирует перенос этих принципов на конструирование цилиндрических сборных оболочек. И самое главное - иллюстрирует последовательное изменение «статической жизни» конструкции при ее возведении.

В этой же главе автор впервые разрабатывает и применяет на практике детерминистский и стохастические подходы при проектировании радиальных вантовых оболочек для того, чтобы определить, во-первых, влияние начальных несовершенств на внутренний напряженный мир висячей оболочки, а, во-вторых, определить минимальные затраты и оптимальные допуски в элементах конструкции.

Далее показаны работы автора над оболочками в виде гиперболических параболоидов, разработана методика расчета этих конструкций на неравновесные нагрузки.

Основу этой главы составляет разработка сотовых конструкций. Впервые автором разработана система монолитного сотового железобетона, позволяющая рассчитывать и воплощать здание в единении несущего остова и архитектурного образа. Именно здесь, как нигде в другой системе, необходимо видение промежуточных напряженно-деформированных состояний конструкции-здания. Оно просматривалось специально разработанной программой «Монтаж». Кроме строительства новых зданий типа пансионата «Дружба» и многоэтажных комплексов «Шар», автор предлагает применять «сотовый» монтаж при реконструкции сложившейся застройки.

Заключительная часть главы посвящена конструированию винтовых лестниц. Автор получил интересный результат, доказывающий, что жесткость этих конструкций зависит от ширины, а не от высоты сечения. В работе продемонстрирован широкий спектр этих конструкций, осуществленный автором в различных зданиях. В главе специально выделена конструкция вывешенного плавательного бассейна в пансионате «Дружба», выполненной в виде металлической конической оболочки.

В третьей главе показаны работы автора с металлическими конструкциями.

Первый раздел посвящен стальным каркасам, где демонстрируется последовательное превращение статически определимого металлического каркаса в статически неопределимый железобетонный с жесткой арматурой. При возведении подземного торгового комплекса на Манежной площади автору удалось добиться значительной экономии материалов за счет применения комплексной конструкции, точного анализа промежуточных стадий возведения несущего каркаса, специальных конструктивных решений, придающих железобетону с жесткой арматурой новое качество.

Работа над покрытием атриума Старого Гостиного Двора раскрыта во втором разделе главы. Автор «выпутался» из жесточайших градостроительных ограничений, создав не имеющую аналогов в мире арочную композицию для покрытия огромных размеров. И опять последовательность монтажа, оценка несущей способности поддерживающих старых конструкций позволила полностью разрешить, казалось, невыполнимые проблемы.

Третий раздел показывает работы автора над куполами. Особо здесь следует выделить возведение куполов Храма Христа Спасителя. Для блочного монтажа (опять промежуточная стадия создания конструкции) была разработана специальная укрупнительная структура в виде двойного велосипедного колеса, позволившая сократить время монтажа. Здесь наравне с автором, создателями архитектурной композиции, выступают монтажники, решившие непростую задачу транспортировки «паутинных» частей купола в рабочее положение. Особо впечатляет согласованность рабочей бригады монтажников при просмотре учебного фильма (приложение к настоящей работе).

Четвертый и пятый разделы посвящены висячим конструкциям на прямоугольном плане. Автору удалось специальными монтажными приемами уменьшить на монтаже изгибающие моменты в опорном полигональном контуре, которые могли превысить конечные значения. Здесь проявил себя авторский подход к проектированию: знать о проектируемой о конструкции все, во все периоды ее жизни.

Конкурс на покрытие плавательного бассейна в Лужниках стал катализатором для реализации другой идеи висячих конструкций на полигональных планах. Разработан теоретический подход к расчету таких систем, предложены приемы стабилизации покрытия, новый тип жесткого ванта и проведен расчет, оптимизирующий его статическую работу.

Шестой раздел раскрывает авторские поиски рациональной конструкции козырьков над трибунами существующих и новых стадионов. Показаны покрытия для Большой спортивной арены, стадиона «Партизан» в Белграде и будущего спартаковского футбольного стадиона. Для БСА создана вспа-рушенная (!) мембрана, за счет ее террасирования, а для двух последних применен прием отделения несущих элементов от кровли козырьков. Автор, используя компьютерное моделирование, получил оптимальную форму висячей мембраны, выявил необходимость депланации внутренних опорных контуров, что позволило на треть снизить величины изгибающих моментов в этих элементах конструкции.

Особое место занимает в этом разделе система трансформации при перекрытии пространства над футбольным полем БСА. Автору удалось решить задачу естественного «зарастания» огромный «дыры» по силовым линиям козырьков, применив тентовый материал и телескопически выдвигаемые направляющие, по которым раскрывается и складывается тентовая конструкция.

Рассмотрены и другие варианты трансформации для Большой спортивной арены в Лужниках (см. раздел З.7.).

В том же разделе показаны интересные примеры трансформирующихся конструкций, предложенные для ангарных ворот и навесов-зонтов.

В четвертой главе автор рассматривает перспективы развития проектного дела, влияние компьютеризации на него и, вместе с тем, особо подчеркивает важность видения работы конструкции в целом, владения приемами предварительной оценки правильности идей.

Заключают работу основные выводы (шестая глава) и приложения в виде 3-х учебных фильмов, в которых отражены основные этапы возведения зданий, давших материал для настоящего исследования.

Автор подчеркивает важность этого приложения, этих фильмов, потому что ни одна учебная программа строительных вузов не дает студентам представления о том, что нужно знать о конструкции, чтобы, во-первых, ее можно было бы построить с наименьшими затратами материалов, труда, энергии, чтобы ее форма соответствовала, вытекала из функции здания, чтобы она способствовала наиболее рациональной работе конструкции.

Автор внимательно изучил, насколько близко другие исследователи подошли к решению задач настоящей работы, и выделяет из перечня изученных научных материалов, исследований и возведенных конструкций работы инженеров Елисеева Ю.А., Курбатова O.A., Морозова А.П., Илленко К.Н., Никонова H.H., Жуковского Э.З. Еремеева П.А., Рацкевича Ю.В., Трофимова В.И., Ханджи В.В.

При проектировании висячих покрытий спортивных арен в Ленинграде (спортивный дворец «Юбилейный», Универсальная арена, авторы инж. Елисеев Ю.А., Курбатов O.A., Морозов А.П., рис. 2, 3) и олимпийского крытого стадиона в Москве (авторы, инж. Еремеев П.А., Рацкевич Ю.В., Трофимов В.И., рис. 4, 5) несомненно учитывалась последовательность монтажа покрытия с тем, чтобы изгибающие моменты в опорных контурах на монтаже не превысили их несущую способность, рассчитанную на эксплуатационные нагрузки. Те же самые задачи решил В.В. Ханджи при строительстве олимпийского велотрека (рис. 6). В проекте панорамного кинотеатра в Баку (рис. 7) H.H. Никонов последовательным натяжением затяжек, распределенных по плоскости покрытия, добился значительного снижения изгибающих моментов в арочном опорном контуре. К.Н. Илленко при строительстве Измайловского спортивного зала (рис. 8) реализовал интересную идею: подъем смонтированного на земле покрытия в рабочее положение. Эта операция продолжалась 4 дня. Промежуточные положения покрытия были просчитаны, поскольку, поднимаясь, покрытие меняло форму и, естественно, при этом изменялось напряженно-деформированное состояние конструкции.

1,11/12

1-1

ГГ аШШХГДШр^

60000 -120000

План покрытая СЬязи -2 СЬязи 1 1

СЬязи - I

27881

СЬязи -2

Л!

752 т. N г

Рис. 2. Схема покрытия и разрез спортивного Дворца «Юбилейный» в Петербурге

Рис. 3. Строительство Универсальной спортивной Арены в Петербурге

Рис. 4. План покрытия крытого стадиона «Олимпийский) гг<Г цооо |[мо

-Л.

Рис. 5. Разрез покрытия крытого стадиона «Олимпийский»

Рис. 6. Велотрек в Крылатском.

-!! i г~ 1 I ; 1

1 Í ¡

1 / Í 1 ! 1 !

1 «

1 Í 1

1 (

1 ■ 1 | t lililí i i 1 1 1

Рис. 7. Висячее покрытие панорамного кинотеатра в Баку (фрагмент покрытия и разрез).

Э.З. Жуковский при проектировании и строительстве сборных составных оболочек для спортзала «Дружба», Даниловского рынка в Москве, Пензенского хоккейного стадиона (рис. 9, 10) учитывал внешние воздействия при монтаже на элементы будущей оболочки.

Таким образом, учет промежуточных стадий напряженно-деформированного состояния отдельных элементов будущего покрытия и в целом полной структуры - естественный акт при проектировании сложных конструктивных систем. Однако, ни в одной из последующих публикаций после строительства названных выше объектов он не подвергся детальному анализу, не был обобщен: его значению не предавали особого внимания, хотя он стоял в общем ряду расчетных и строительных операций. А некоторые исследователи вообще упускали его из виду, описывая условия получения рациональной конструкции.

Пихтарников Я.М., рассматривая проблемы проектирования рациональных металлических конструкций в «Методах технико-экономического анализа при проектировании» (Москва, Стройиздат, 1968 г.) и в «Вариантном проектировании и оптимизации стальных конструкций» (Москва, Стройиздат, 1979 г.), указывает, что при решении оптимизационной задачи следует уменьшить массу конструкции за счет уточнения методов расчета и ликвидации конструктивных излишеств. При этом он рекомендует применять новые материалы - стали повышенной прочности, алюминиевые сплавы; знать законы изменения массы в зависимости от нагрузок, пролетов, высот; снижать трудоемкость изготовления и монтажа; соблюдать принципы концентрации материала, упрощения конструктивной формы и совмещения функций. В его монографиях рассмотрены особенности проектирования висячих покрытий. В частности, он рассматривает работу Т.А. Усачева и М.А. Иванова, где при проектировании висячих покрытий рекомендуется выбирать стрелу провисания по экономически соображениям. Я.М. Пихтарников предлагает принимать за критерии экономичности

Рис. 10. Крытый Даниловский рынок (фрагмент) висячих покрытий массу материала, трудоемкость изготовления, стоимость, приходящуюся на измеритель. При полном согласии с перечисленным необходимо добавить, что трудоемкость возведения висячих покрытий может быть полностью раскрыта только при анализе регламента монтажа, учете промежуточных напряженных состояний во время сборки конструкции и соотношения максимальных монтажных напряжений и деформаций опорных контуров с их расчетными значениями в рабочем состоянии. Забыть это - значит навлечь на строительство большие неприятности.

Ю.А. Дыховичный, обобщая опыт проектирования, научных исследований и строительства олимпийских сооружений в Москве («Большепролетные конструкции сооружений 0лимпиады-80 в Москве». Стройиздат, 1984), проанализировал конструктивные особенности каждого из них, но акцентированно не выделил влияние последовательности операций на выбор основных параметров конструкций.

В 1996 году В.А. Гарбер выпустил в свет монографию «Научные основы проектирования тоннельных конструкций с учетом технологии их сооружения», где предлагает использовать комплексный метод исследования и проектирования тоннелей, описывает универсальную модель загружения подземных конструкций, влияние технологии строительства на их возведение. В.А. Гарбер широко использует методы моделирования. В какой-то степени эта работа роднится с исследованиями автора в компьютерном моделировании пространственных конструкций, когда «выдуванием» плоской континуальной системы удается получать оптимальную форму будущей мембранной оболочки.

Но, пожалуй, только Герасимов E.H. в статье «Системный анализ и задачи оптимального проектирования конструкции» (Строительная механика и расчет сооружений, 1983 г. № 4) раскрывает в общем виде существо комплексного подхода к проектированию сложных конструктивных систем. Он рассматривает этот процесс как сумму различных требований, критериев качества системы, в том числе: конструктивных, технологических, экономических, производственно-технических, функциональных и социальных. Оценка эффективности в целом входит, по мнению Е.Н Герасимова, в главную задачу авторского коллектива во время создания сооружения. С этим утверждением трудно не согласиться. В представленных в настоящей работе сложные конструктивные системы построены именно на этом принципе и главной достижение автора заключается в том, что на стадии осмысления архитектурных, экономических, производственных установок, казалось бы, ограничивающих творческие возможности инженера, возникает решение, где эти установки уже не ограничения, а необходимые решения, вплетающиеся в общий замысел, в образ будущего здания. Инженер обязан на этой стадии как бы прожить этапы создания объекта и за архитектора, и за строителя, решив функциональную задачу созданием рациональной конструкции.

Прав П.Л. Нерви, когда говорил: «Необходимо, чтобы около чертежной доски с первых же минут проектирования работало минимум три человека: архитектор, конструктор и строитель». Он говорил, что каждый раз, когда ему приходилось одному или вместе с архитектором разрабатывать проект крупного здания, он неизменно извлекал большую пользу из своего производственного опыта, а в ряде случаев сама архитектурная идея вытекала из глубоких знаний производства (П.Л. Нерви был директором строительного предприятия). Далее П.Л. Нерви сетует, что найти строителя со знаниями, которые были бы полезны на начальной стадии проектирования чрезвычайно трудно. Потому еще в 60-е годы от предрекал: «.все идет в преобразованию строительных предприятий в крупные, технически оснащенные организации, способные выпускать полностью законченные проекты, обладающие всеми возможностями для их воплощения в действительность».

Следовательно, одна из задач нашего времени готовить широко образованных, технически глубоко подготовленных специалистов для строительной отрасли.

Питер Дэникен совершенно уверен, «что до тех пор пока мы не создадим в наших университетах и колледжах новую систему преподавания, при которой архитекторы и инженеры могли бы обучаться вместе, наши успехи в строительстве не смогут развиваться так, как мы этого желаем, и даже существует опасность, что это развитие будет задерживаться».

Мы в советско-российском строительстве многое сделали, чтобы основательно задержаться в освоении достижений технического прогресса: доминирование сборного домостроения затормозило развитие других конструктивных систем, незнание пространственной работы конструктивных систем вынуждает ремесленников-проектировщиков применять примитивные линейные конструкции, расходуя излишний материал и оскопляя архитектуру, экономическая система непоощрения новшеств отталкивает строителей от внедрения в практику эффективных конструкторских разработок, отсутствие творческих связей ВУЗов с производством вынуждает преподавателей использовать старые методики: до сих пор не практикуются совместные курсовые и дипломные проекты, подготовленные группой будущих специалистов: архитекторов, инженеров-конструкторов, технологов, экономистов, строителей. Прав H.H. Никонов, когда восклицает: «Где же как не в ВУЗах создавать будущие творческие союзы, выявлять лидеров, генераторов идей, критиков и разработчиков рабочей документации - основу любого продуктивно работающего проектного коллектива». («Взаимосвязь архитектурных и конструктивных форм», Архитектура СССР, 1982 г. № 5).

В этой связи автор хотел бы обратить особое внимание на приложения к настоящей работе в виде 3-х видеофильмов на темы: «Сотовый монолит (возведение пансионата «Дружба» и еще 2-х санаториев в Крыму)»,

25

Возведение куполов Храма Христа Спасителя», «Возведение арочного свода над атриумом Старого Гостиного Двора».

Каждый из этих фильмов, отбрасывая в сторону ложную скромность, представляет достаточно интересный материал для студентов, преподавателей, инженеров-конструкторов, архитекторов, строителей, работников экспертизы.

Каждый из этих фильмов показывает авторский подход к труднейшим проблемам строительной механики, математического моделирования, взаимоотношений инженера-конструктора с архитекторами и строителями.

Каждый из этих фильмов особо выделяет важнейший этап их создания - строительство. В этих фильмах воочию можно убедиться, как важно представлять, что чувствует еще до конца нерожденная конструкция, чем может ей помочь архитектор, инженер-конструктор и строитель на этих промежуточных этапах становления.

Каждый из этих фильмов - иллюстрация авторских размышлений над соотношением рационального и иррационального в объекте архитектуры, взаимоотношениями «пользы, прочности и красоты» - вечными проблемами Архитектуры.

Содержание работы.

Выводы к главе 4.

1. В настоящей работе показаны результаты 40-летней деятельности автора. Следует сказать, что автору сильно повезло - большинство задуманного удалось осуществить, работая в сильных творческих коллективах. Инженеры-строители, производители конструкций, специалисты по материалам и инженерному оборудованию - все они внесли свой вклад в представленные в работе сооружения. Их оказалось немало, казалось бы, они не связаны какой-то одной идеей - настолько они разные по архитектурным замыслам, инженерным решениям, способам воплощения. Но она - эта идея есть !

Архитектурный образ и выявляющая его в пространстве конструкция при осмыслении задания заказчика могут возникнуть, как уже говорилось на страницах работы, одновременно, а могут - и нет. Но в любом случае, авторы или один из них - инженер-конструктор - обязаны отталкиваться от одной установки: «Выбирая конструкцию, план и форму сооружения, организуя строительство новых районов города, проектировщики решают не только градостроительные и инженерные задачи, но направляют труд тысячи людей на изготовление конструкций, их перемещение, монтаж. Поэтому, если не учитывать затрат ресурсов, то становится неизбежной потеря осмысленности труда непосредственных исполнителей проекта.

Польза, прочность, объединенные экономичностью, выстроенные на ее фундаменте - основа Красоты. Более того, они составляют идею

209 любого проекта, поскольку именно с этих позиций устанавливаются цели проекта и именно отсюда начинается расширение информационного пространства, в котором идет поиск оптимального решения» /100/.

2. Автор своими работами развил эту мысль и доказал, что оптимальное решение - это Польза и Прочность для Красоты, извлеченные из глубоких знаний жизни конструкций в их становлении, т.е. в переходе от замысла к осуществлению, от тезиса (идеи) к антитезису (реальной жизни) и слиянию их. Эти знания позволяют открыть ранее неизвестные моменты в теории и практике возведения зданий.

3. Автор раскрыл в настоящей работе именно эту сторону, именно она позволила придумать каркас КПНС, «сотовый» монолит и многое другое оставшееся за пределами настоящего исследования.

Глава 5. Основные выводы.

1. Показано на примере более 30 авторских работ, осуществленных в проектах и сооружениях, неисчерпаемые технические и эстетические возможности пространственных конструкций.

2. Внесен вклад в теорию расчета строительных конструкций и сооружений: разработаны методики учета начальных несовершенств при проектировании висячих конструкций, расчета оболочек в виде гиперболических параболоидов на несимметричную нагрузку.

3. Дополнена теория оптимизации конструктивных систем, которая теперь связывается с порядком возведения зданий.

4. Реализованы в натуре конструкции и конструктивные системы, не имеющие аналогов в мировой практике: «сотовые» пространственные структуры, несущие элементы покрытия Гостиного двора.

5. Показаны неограниченные возможности компьютерного моделирования при расчете сложных конструктивных систем.

6. Выявлена ведущая роль инженера-конструктора в авторском коллективе при проектировании сложных архитектурных объектов. И, вместе с тем, указано на необходимость творческого взаимодействия всех создателей проекта.

7. Создан ряд конструкций козырьков над трибунами крупных стадионов.

8. Впервые созданы и запатентованы система висячих ванто-вых конструкций на полигональных планах, жесткий вант оригинальной конструкции, мембранная оболочка на прямоугольном плане, линейная конструкция с управляемой жесткостью, трансформируемые системы для ангарных ворот, стадионов.

9. Разработаны методики расчета и конструирования каркаса и цилиндрических оболочек КПНС, оболочек в виде гиперболических па

211 раболоидов на неравномерные нагрузки, конструкций, построенных на принципах «сотового» монолита.

10. Доказана необходимость совершенствования методики обучения будущих инженеров-конструкторов и архитекторов в ВУЗах. Автор считает: современный инженер, занятый конструированием сложных строительных систем, должен знать, при обязательном творческом использовании компьютерной техники, основные законы статики, чувствовать игру сил в сооружении, знать принципы работы разнообразных конструктивных систем и уметь оценить результаты расчета.

11. Показана на примерах собственного творчества связь рациональной конструкции с подлинной красотой архитектурного произведения.

12. В работе особенно выделены ранее неисследованные разделы теории сооружений, а именно: влияние последовательности строительства на изменение напряженно-деформированного состояния конструктивной системы.

Эта часть исследования наряду с нахождением оптимальной конструктивной формы и разработкой рациональной конструкции -есть основной смысловой элемент работы в целом.

1. Аистов И.Н., Липницкий М.НЕ., Семенов В.А. Предложения по расчету ферм из тросов. «Инженерные конструкции», МИСИ, 1965.

2. Битюцкий А.Н. Некоторые вопросы расчета висячих покрытий с ортогональной пространственной сеткой нитей. «Висячие покрытия». Гос-стройиздат, 1962.

3. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. Строй-издат, 1965.

4. Болотин В.В. О упругих деформациях подземных трубопроводов, прокладываемых в статически неоднородном грунте. Строительная механика и расчет сооружений, № 1, 1965.

5. Веденников Г.С. Влияние параметров конструкций и несущих систем висячих покрытий. «Металлические конструкции». Работа школы проф. Стрелецкого Н.С. Стройиздат, Москва, 1966.

6. Висячие покрытия. Труды совещания по исследованию и внедрению висячих покрытий под ред. И.М. Рабиновича. Госстройиздат, 1962.

7. Висячие покрытия круглого очертания в плане. Труды НИИЖБ, вып. 2, под ред. И.Г.Людковского. Госстройиздат, 1962

8. Висячие покрытия круглого очертания в плане. НИИЖБ, Госстройиздат, 1962

9. Вольмир A.C. Гибкие пластинки и оболочки. Гостехтеоретиздат, 1956.

10. Власов В.З. Общая теория оболочек. Гостехиздат, 1949

11. Гарбер В.А. Научные основы проектирования тоннельных конструкций, влияние технологии на их сооружение. Москва. 1996. Научно-исследовательский центр «Тоннели и метрополитены». АО ЦНИИС

12. Герасимов E.H. Системный анализ и задачи оптимального проектирования. «Строительная механика и расчет сооружений», № 4, 1983.

13. Гликин И.Д. Расчет пологих предварительно напряженных вантовых ферм по предельному состоянию. «Строительная механика и расчет сооружений», № 5, 1965.

14. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. Издательство «Наука», 1965.

15. Гордеев В.Н. О поведении тканевых оболочек под нагрузкой. «Теория оболочек и пластин», 1964.

16. Гольденвейзер A.JI. Теория упругих тонких оболочек. Гостехиздат, 1953.

17. Гордеев В.Н. Алгоритмы для расчета систем с односторонними лишними связями. «Материалы IY Всесоюзной конференции по применению машин в строительной механике», Киев, 1967

18. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. Изд. «Мир»Д969.

19. Динник А.Н. Устойчивость арок. Гостехиздат, 1947.

20. Дишингер Ф. Оболочки. Стройиздат, 1932.

21. Дмитриев Л.Г., Касилов A.B. Винтовые покрытия, изд. Будивельник, Киев, 1974.

22. Дмитриев Л.Г., Сосис П.М. Программирование расчета пространственных конструкций. Госстройиздат, УССР, 1963.

23. Загорянский Л.А. Практический способ расчета ортогональных предварительно напряженных вантовых сеток. «Висячие покрытия», Госстройиздат, 1962.

24. Казанцев Ю.В. Экспериментальное и теоретическое исследование предварительно напряженной вантовой сетки. «Строительные конструкции», вып. 5, Будивельник, Киев, 1967.

25. Канчели Н.В. Об учете начальных несовершенств радиальных вантовых систем. «Строительная механика и расчет сооружений», № 3, 1976.

26. Канчели Н.В. Сохраняя рельеф. Ж-л «Архитектура СССР», №1, 1989, с. 100-101

27. Канчели Н.В. Большепролетное светопролетное покрытие Гостиного двора в Москве. Ж-л «Архитектура и строительство Москвы», № 3, 1999, с. 32-37

28. Канчели Н.В. Жилищно-гражданское строительство в Испании. Ж-л «жилищное строительство» № 4, 1993, с. 25-27

29. Канчели Н.В. Контроль и учет точности возведения радиальных Байтовых систем. Ж-л «Бетон и железобетон», № 8, 1977. С. 16-18.

30. Канчели Н.В. О напряженно-деформированном состоянии цилиндрических безбортовых оболочек. Ж-л «Строительная механика и расчет сооружений», № 1,1989. С. 72-76

31. Канчели Н.В. Об учете начальных несовершенств при расчете рациональных вантовых систем. Ж-л «Строительная механика и расчет сооружений», № 3, 1976. С. 59-61

32. Канчели Н.В. Опыт исследования и разработки висячих железобетонных сотовых и комплексных конструкций. Международный конгресс ИАСС'85 Москва, сентябрь 1985 г. т. 4, с. 147-168

33. Канчели Н.В. Проект покрытия центрального стадиона в Москве. Книга «Пространственные конструкции зданий и сооружений (исследования, расчет, проектирование и применение)». Вып. 8, 1996, с. 203-212

34. Канчели Н.В. Проектирование сборных предварительно напряженных цилиндрических оболочек из стандартных изделий. Ж-л «Проектирование и инженерные изыскания», № 3, 1990, с. 10-12.

35. Канчели Н.В. В поиске современных решений. Ж-л «Строительство и архитектура Москвы», № 5, 1975, с. 16-19.

36. Канчели Н.В. Висячие оболочки для Московских строек. Ж-л «Строительство и архитектура Москвы», № 2, 1969, с. 16-18.

37. Канчели Н.В. Крытый рынок в Бауманском районе. Ж-л «Строительство и архитектура Москвы», № 11, 1973, с. 24-25.

38. Канчели H.B. Оболочки в форме гиперболических параболоидов. Ж-л «Строительство и архитектура Москвы», № 12, 1962, с. 25-27.

39. Канчели Н.В. Покрытие без опор. Конструкция, заслуживающая широкого применения. Ж-л «Строительство и архитектура Москвы», № 6, 1976, с. 27.

40. Канчели Н.В. С помощью буроинъекционных свай. Ж-л «Строительство и архитектура Москвы», № 6,1977, с. 28-29.

41. Канчели Н.В. «Курортпроект» пространственные конструкции. Ж-л «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века», № 3, 4, 1999, с. 34-35.

42. Канчели Н.В. Расчет некоторых пространственных конструкций. Справочник инженера-конструктора жилых и общественных зданий. Строй-издат, 1975, с. 90-96.

43. Канчели Н.В. Расчет некоторых пространственных конструкций. Жилые и общественные здания. Краткий справочник инженера-конструктора. М., Стройиздат, 1991, с. 87-95.

44. Канчели Н.В. К вопросу учета начальных несовершенств при расчете радиальных вантовых систем. Труды ЦНИИСК, М., Стройиздат, вып. 36, 1974.

45. Канчели Н.В. Опыт проектирования пространственных конструкций института «Курортпроект». Международный конгресс ПАСС'98.

46. Канчели Н.В. Большая спортивная арена в Лужниках. Иллюстрированный каталог «Архитектура». М., 1994, с. 11-16.

47. Канчели Н.В. Новый стадион «Спартака». Ж-л «Архитектура и строительство Москвы», № 5, 1999, с. 19-21.

48. Канчели Н.В. Новый способ усиления пилонов Гостиного двора монолитными сердечниками и опорными балками. Ж-л «Бетон и железобетон», № 5, 1999, с. 23-26.

49. Канчели Н.В. Многоэтажное здание сотовый монолит. Авторское свидетельство №2121548.

50. Канчели H.B. Многоэтажное здание. Авторское свидетельство № 1011804.

51. Канчели Н.В. Предварительно напряженный вант. Авторское свидетельство № 903510.

52. Канчели Н.В. Способ монтажа цилиндрической мембранной оболочки. Авторское свидетельство № 1096352.

53. Канчели Н.В., Никонов H.H. Вантовое покрытие. Авторское свидетельство № 583255.

54. Канчели Н.В., Никонов H.H. Висячее покрытие. Авторское свидетельство №636345.

55. Канчели Н.В., Никонов H.H. Висячее покрытие. Авторское свидетельство № 636346.

56. Канчели Н.В., Никонов H.H. Висячее покрытие. Авторское свидетельство № 636347.

57. Канчели Н.В. Вантовое 2-х поясное покрытие для зданий и сооружений круглых в плане. Авторское свидетельство № 580291.

58. Канчели Н.В. Вантовое 2-х поясное покрытие для зданий и сооружений круглых в плане. Авторское свидетельство № 706511.

59. Канчели Н.В. Зонт. Авторское свидетельство № 795532.

60. Канчели Н.В. Зонт. Авторское свидетельство № 1178401.

61. Караджи K.M. Расчет тросовых сетчатых покрытий по предельному состоянию, .»Строитлеьная механика и расчте сооружений», № 4, 1965.

62. Качурин В.К. Теория висячих ситем. Стройиздат, Москва, 1962.

63. Кирсанов И.М. Вопросы проектирования висячих покрытий. «Висячие покрытия», Госстройиздат.

64. Кульбах В.В., Ыйгер К.П. О начальной геометрии предварительно напряженной вантовой сети. «Труды ТПИ» А № 278, 1969.

65. Кульбах В.В., О влиянии параметров системы на работу висячих покрытий отрицательной кривизны. «Труды ТПИ» А № 278, 1969. .

66. Кульбах В.В., Энгельбрехт Ю.К. Расчет О влиянии висячих покрытий отрицательной кривизны с конечным числом тросов. «Труды ТПИ» А №256, 1967.

67. Курбатов O.A. Исследование некоторых типов прямоугольных в плане вантовых покрытий. Кандидатская диссертация, Л., 1967

68. Лихтарников М.Я. Металлические конструкции. Методы технико-экономического анализа при проектировании. Москва, Стройиздат, 1968

69. Лихтарников М.Я. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. Москва, Стройиздат, 1979

70. Ломакин В.А. Статистические задачи механики твердых деформированных тел. «Наука», М., 1970.

71. Ломакин В.А., Шейнин В.И. О применении метода малого параметра для оценки напряжений в неоднородно упругих средах. «Механика твердого тела», № 3, 1972.

72. Людковский И.Г. Современное состояние и перспективы применения висячих покрытий. «Висячие покрытия», Госстройиздат, М., 1962.

73. Людковский И.Г., Москалев Н.С., Монгуев Б.Н. Мембранное покрытие с крестообразным опорным контуром. «Висячие покрытия», Труды научной сессии НИИЖБ, 1970, М., 1971.

74. Маркус Г. Теория упругой сети и ее применение к расчету плит и безбалочных перекрытий. Госстройиздат УССР, 1963.

75. Мацелинский Р.Н. Расчет гибких нитей на произвольную вертикальную нагрузку. «Висячие покрытия», Госстройиздат. М., 1962.

76. Мацелинский Р.Н., Фельдман Е.Ш. Экспериментальные исследования и расчет полигонально вантовой системы. «Висячие покрытия», Труды научной сессии НИИЖБ, 1970. М., 1971.

77. Мацелинский Р.Н. Статический расчет гибких висячих конструкций.1. Госстройиздат. М., 1950.

78. Мкрчанц Ю.С., Цигаиков А.П. Исследование комбинированного висячего покрытия на квадратном плане с учетом совместной работы висячей системы и оболочки. «Висячие покрытия», Труды НИИЖБ, 1971.

79. Москалев Н.С. Висячее покрытие с прямолинейным опорным контуром, вписанным в прямоугольник. Висячие покрытия. Реферативный сборник.

80. Москалев Н.С. Расчет висячих систем по предельным состояниям. «Металлические конструкции». Работа школы проф. Стрелецкого Н.С. Стройиздат, 1966.

81. Москалев Н.С, Герсамия В.Д. Покрытие в виде вантовоарочного седла на квадратном плане. «Висячие покрытия». Труды научной сессии НИИЖБ, вып. 1,М., 1971

82. Никонов H.H. Большепролетные сооружения, Анализ и оценка. М. ИАСВ, 2000.

83. Никонов H.H. Взаимосвязь архитектурных и конструктивных форм. Архитектура СССР, № 5, 1983.

84. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. Судпромгиз, 1951.

85. Новожилов В.В. Основы нелинейной теории упругости. Гостехиздат, 1948.

86. Пугачев B.C. Теория случайных функций. Физматгиз, М., 1960.

87. Перельмутер A.B. Основы расчета вантово-стержневых систем. Стройиздат, 1969

88. Рабинович И.М. Мгновенно-жесткие системы, их свойства и основы расчета. Сб. «висячие покрытия», Госстройиздат, М., 1962.

89. Райнус Г.Э. К расчету висячих покрытий с пространственной предварительно натянутой сеткой на тросов. Сб. «Армоцементные конструкции» в строительстве. Госстройиздат, 1963.

90. Райнус Г.Э. Статический расчет ферм и тросов. ЛДНТП, 1962.

91. Райнус Г.Э. Принципы расчета висячих покрытий с несущей конструкцией из гибких нитей. Сб. Висячие покрытия. Госстройиздат, М., 1962.

92. Райнус Г.Э. Расчет многопролетных тросов и многопролетных ферм из тросов. Стройиздат, 1968.

93. Резников P.A. Решение задач строительной механики на ЭЦВМ. Стройиздат, М., 1971.

94. Синицын А.П. Расчет сеток. «Вестник ВИА им. Куйбышева», № 20, М., 1937.

95. Сопоцько Ю.Л. К расчету предварительно напряженной круговой Байтовой конструкции. «Строительная механика и расчет сооружений», № 6, 1960.

96. Соболь И.М. численные методы Монте-Карло. Изд-во «Наука», 1973.

97. Соболев Д.Н. К расчету конструкций, лежащих на статически неоднородном основании. «Строительная механика и расчет сооружений», № 1, 1965.

98. Свешников A.A. Теория случайных функций. Судпромгиз, 1961.

99. Смирнов А.Ф. Применение ЭЦВМ в строительной механике. «Строительная механика в СССР 1917-1967 гг.». Стройиздат, 1969.

100. Сосис П.М. Алгол-60 и применение его в строительной механике. Буди-вельник, Киев, 1965.

101. Сосис П.М. Статически неопределимые системы. Будивельник, Киев, 1968.

102. Тер-Мкртчян Л.Н. Некоторые задачи теории упругости неоднородно упругих сред. «Прикладная математика и механика», т. 25, вып. 6, 1961.

103. Трофимов В.И., Бегун Г.Б. Структурные конструкции. Стройиздат, М., 1972.

104. Тимошенко С.П. Теория упругости. Гостехиздат, 1934.

105. Трофимов В.И., Третьякова Э.В. Исследования структур в форме плит и оболочек. «Пространственные конструкции зданий и сооружений», вып.2201, Стройиздат, М., 1970.

106. Третьякова Э.В. Применение метода перемещений к расчету на ЭВМ пространственных стержневых систем произвольной формы с шарнирным соединением узлов. «Строительные конструкции», вып. 5, М., 1970.

107. Усачев Т.А. Исследование совместной работы опорного контура с висячей системой. Диссертация. М., 1971.

108. Хуберян K.M., Малашвили Ю.К. Расчет вантовых сетей по смешанному вариационному методу. «Сообщение АН Грузинской ССР», т. 53, № 1, 1969.

109. Фрей О. Висячие покрытия. Госстройиздат, 1960.

110. Филоненко-Бородич М.М. Теория упругости. Физматгиз, 1959.

111. Цаплин С. Теория расчета гибких нитей. М., 1937.

112. ПЗ.Цубан И. Большепролетные оболочки покрытий в Японии. Материалы симпозиума «.», Госстройиздат, Л., 1966.

113. Щедров B.C. Основы механики гибкой нити. Машгиз, М., 1931.

114. Шифрин М.А., Корнилов В.Г., Коднир Ю.А., Мерзляков Б.А. Изготовление и монтаж вантового покрытия. Монтажные и специальные работы в строительстве, № 9,1969