Разработка расчетных моделей и оптимизация ядер жесткости уголкового профиля связевых железобетонных каркасов

• Автор: Чапаева, Светлана Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.23.17, 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1.1. Варианты конструктивных решений каркасов, их достоинства и недостатки.

1.2. Варианты конструктивных решении диафрагм и ядер жесткости

1.3. Обзор существующих методов расчета связевых железобетонных каркасов

1.4. Методы и алгоритмы оптимизации диафрагм и ядер жесткости рамносвязевых высотных железобетонных зданий

1.5. Постановка задачи исследования. Основные направления исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ УГОЛКОВОГО ПРОФИЛЯ.

2.1. Геометрические и жесткостиые характеристики уголковых ядер жесткости и здания.

2.2. Методика определения ветровых нагрузок на ядра жесткости. Учет закручивания здания.

2.3. Методика определения вертикальной нагрузки на уголковое ядро жесткости.

2.4. Определение усилий в сечениях ядер с использованием консольной схемы

2.4.1. Приближенное решение. Определение коэффициентов увеличения эксцентриситетов продольных сил
2.4.2. Точное решение при продольнопоперечном изгибе. Алгоритм расчета ядра ступенчатой жесткости
2.4.3. Методика подбора необходимого армирования ядер в уровнях этажей
2.4.4. Алгоритм подбора необходимого армирования ядер жесткости уголкового профиля
2.5. Рассмотрение тестового примера расчета. Сравнительный анализ результатов расчета
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ.
3.1. Постановка задач оптимизации. Структура алгоритма оптимизации. Выделение уровней и этапов.
3.2. Выбор числа, конфигурации и ориентации ядер жесткости
3.3. Формирование целевых функций на этапах оптимизации.
3.4. Формирование ограничений по прочности в виде ограничений
по необходимому армированию
3.5. Формирование ограничения по жесткости каркаса
3.6. Алгоритмы решения формируемых условноэкстремальных задач при варьировании параметров различных уровней
Выводы.
ГЛАВА 4. РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ УГОЛКОВЫХ ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ
4.1. Формирование исходных данных
4.2. Оптимизация числа армирования и положения ядер жесткости для этажного, сложного в плане здания.
4.2.1. Решение задачи оптимизации с использованием приближенного метода при косом продольнопоперечном изгибе с учетом наиболее невыгодного направления ветра.
4.2.2. Решение задачи оптимизации с использованием точного метода расчета при косом продольнопоперечном изгибе с учетом наиболее невыгодного направления ветра.
4.3. Сравнительный анализ результатов оптимизации
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ


Автор выражает благодарность руководителям и сотрудникам кафедр строительной механики и железобетонных конструкций Новосибирского государственного архитектурностроительного университета . Сибирского государственного индустриального университета Федеральному государственному унитарному предприятию Сибирский промстройпроект Сибирскому государственному университету путей сообщения за оказанное содействие при подготовке материалов данной диссертационной работы. ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ, МЕТОДОВ РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИИ КАРКАСОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ. Понятие многоэтажное здание относительно, так как в разное время и в разных странах ему придается и придавалось различное значение. До сих пор отсутствуют единые общепринятые международные критерии оценки зданий но высоте и этажности. Оценка здания только по этажности является неточной, так как высота этажа в различных зданиях может варьироваться от 2 до 5 метров, а следовательно высота зданий одинаковой этажности может значительно различаться. Н выше 0 м высотные здания. Железобетонные здания также подразделяются на сборные, монолитные и сборномонолитные. Сборные здания выполняются из сборных изделий заводского или полигонного изготовления, которые устанавливаются в проектное положение без изменения их формы и размеров. В монолитных зданиях основные конструкции выполняют из монолитного бетона и железобетона. Сборномонолитные здания возводятся с применением сборных изделий и монолитных конструкций. Как известно, конструктивной системой здания называется совокупность взаимосвязанных конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость 3. Конструктивная система высотного здания представляет собой взаимосвязанную совокупность его вертикальных и горизонтальных несущих конструкций, совместно обеспечивающих прочность, жесткость и устойчивость сооружения. Горизонтальные конструкции перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние, в свою очередь, передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию Рис. Рис. Горизонтальные несущие конструкции высотных зданий, как правило, однотипны, и обычно представляют собой жесткий диск. Вертикальные несущие конструкции многоэтажных зданий более разнообразны. Из этого многообразия можно выделить четыре типа вертикальных несущих конструкций стены, каркас и стволы ядра жесткости, которые принципиально различаются. В связи с этим различают стержневые каркасные несущие конструкции, плоскостные стеновые, диафрагмовые, внутренние объемнопространственные стержни с полым сечением на высоту здания стволы жесткости, объемнопространственные наружные конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения. Соответственно примененному виду вертикальных несущих конструкций различают четыре основные конструктивные системы высотных зданий 5 Рис. В системе I вертикальными несущими конструкциями является пространственный рамный каркас, в системе II продольные и или поперечные несущие стены, з системе III пространственные ядра жесткости стволы, расположенные внутри здания, в системе IV несущие конструкции, расположенные в плоскости наружных стен. Вторичные конструктивные системы образуются в результате различного сочетания первичных. В практике строительства встречаются, как правило, вторичные конструктивные системы. Первичные системы в чистом виде встречаются редко. I каркасные II стеновые III ствольные IV оболочковые вторичные системы 1Н рамносвязевые 1Ш каркасноствольные V каркаснооболочковые НШ ядродиафрагмовые Н1У ячеистые Ш1У ствольнооболочковые труба в трубе. Рис. В зависимости от схемы расположения несущих стен в плане здания и характера опирания на них перекрытий различают следующие подвиды стеновой конструктивной системы рис. На основе стеновых конструктивных систем рекомендуется проектировать жилые здания высотой до этажей в зависимости от подвида системы.