Информационное моделирование динамических воздействий на уникальное здание многофункционального комплекса параметрической архитектуры

Введение. Исследовано формообразование гофрированной поверхности с последующим выбором формы для создания объемно-планировочных решений каркаса здания. Формообразование поверхности осуществлено в программном комплексе (ПК) САПФИР. Проведено совмещение гофрированной поверхности и циклической поверхности для создания архитектурного облика уникального здания многофункционального комплекса. Выполнены расчет методом конечных элементов аналитической модели каркаса уникального многофункционального комплекса параметрической архитектуры и подбор оптимальных конструктивных решений. Дополнительно изучено влияние добавления аутригерных этажей в конечно-элементную модель на разных уровнях каркаса здания.

Материалы и методы. Формообразование гофрированной поверхности выполнено в ПК САПФИР. Конечно-элементная модель получена путем экспорта аналитической модели в ПК Лира-САПР. Для подтверждения правильности принятых конструктивных решений по каркасу здания исследованы напряженно-деформированное состояние конструкций, частота и формы собственных колебаний. Предложено четыре варианта расположения аутригерных систем, рассмотрено влияние аутригерных этажей на динамический отклик каркаса здания.

Результаты. В результате расчетов получены значения горизонтальных перемещений каркаса здания, не превышающие нормативные значения. Изменение конструктивных решений позволило сделать первую и вторую форму колебаний поступательной, третью — крутильной. Характер динамического отклика показывает экономичность принятых конструктивных решений каркаса уникального здания. Численный эксперимент позволил добиться снижения горизонтальных перемещений на 25 %, что увеличивает общую устойчивость и пространственную жесткость каркаса здания.

Выводы. Получена форма уникального здания параметрической архитектуры. Проведено исследование влияния аутригерных систем на динамические характеристики каркаса здания. По результатам исследований разработан каркас уникального здания многофункционального комплекса, отвечающего требованиям надежности и экономичности.

1. Надыршин Н.М. Параметризм как стиль в архитектурном дизайне // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 1 (150). С. 53–57. EDN PYNUPH.

2. Agakhanov E.K., Kravchenko G.M., Agakhanov M.K., Trufanova E.V. Simulation of an emergency situation of a digital architecture object // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 410. P. 02040. DOI: 10.1051/e3sconf/202341002040

3. Кравченко Г.М., Манойленко А.Ю., Литовка В.В. Параметрическая архитектура // Инженерный вестник Дона. 2018. № 2 (49). С. 211. EDN MAJQHZ.

4. Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Полетаев М.В., Пуданова Л.И. Эволюция формообразования здания параметрической архитектуры с учетом аэродинамики // Инженерный вестник Дона. 2021. № 9 (81). С. 268–277. EDN QTXQKL.

5. Шенцова О.М., Казанева Е.К. Композиционное формообразование высотных зданий и сооружений // Евразийский союз ученых. 2017. № 11–1 (44). С. 5–12. EDN YLDKLQ.

6. Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Данилейко И.Ю., Забейворота В.А. Исследование принципов формообразования объектов параметрической архитектуры // Инженерный вестник Дона. 2019. № 1 (52). С. 130. EDN USRXDK.

7. Доствал Г., Хая В. Применение высокопрочных бетонов в конструкциях современных высотных зданий // StudNet. 2022. Т. 5. № 6. С. 126. EDN DBAMWZ.

8. Баранов А.О. Конструктивные решения высотных зданий // AlfaBuild. 2018. № 3 (5). С. 33–51. EDN CYPMBH.

9. Плетнев В.И. О проектировании зданий повышенной этажности, стойких к прогрессирующему разрушению // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 1 (30). С. 115–116. EDN PANVFP.

10. Агаханов Э.К. О развитии комплексных методов решения задач механики деформируемого твердого тела // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2013. № 2 (29). С. 39–45. EDN SCMJQR.

11. Агаханов Э.К. Развитие комплексных методов в механике деформируемого твердого тела // Современные строительные материалы, технологи и конструкции : мат. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 95-летию ФГБОУ ВПО «ГГНТУ им. акад. М.Д. Миллионщикова». 2015. С. 99–105. EDN TUBAXV.

12. Малыгин А.Б. Применение аутригерных этажей в высотном строительстве // Инженерный вестник Дона. 2022. № 4 (88). С. 444–452. EDN ZTJMYC.

13. Барабаш М. Методика моделирования прогрессирующего обрушения на примере реальных высотных зданий // Mokslas – Lietuvos Ateitis Science – Future of Lithuania. 2014. № 6 (5). С. 520–530.

14. Закиева Н.И., Гранкина Д.В., Ким К.А., Васильева Д.К. Процесс прогрессирующего обрушения высотных зданий и анализ решений, противодействующих ему // Инженерный вестник Дона. 2019. № 3 (54). С. 30. EDN PQYFFD.

15. Алмазов В.О. Проблемы прогрессирующего разрушения // Строительство и реконструкция. 2014. № 6 (56). С. 3–10. EDN TCWPWJ.

16. Алмазов В.О., Плотников А.И., Расторгуев Б.С. Проблемы сопротивления зданий прогрессирующему разрушению // Вестник МГСУ. 2011. № 2–1. C. 16–20. EDN OUVYJV.

17. Травуш В.И., Колчунов В.И., Леонтьев Е.В. Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в рамках законодательных и нормативных требований // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 46–54. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.02.46-54. EDN YXLQNV.

18. Домарова Е.В. Оценка устойчивости к прогрессирующему разрушению монолитных железобетонных каркасных зданий с отдельными усиленными этажами // Вестник МГСУ. 2014. № 2. С. 22–29. EDN RWMQDJ.

19. Пономарев В.Н., Травуш В.И., Бондаренко В.М., Еремин К.И. О необходимости системного подхода к научным исследованиям в области комплексной безопасности и предотвращения аварий зданий и сооружений // Архитектура. Строительство. Образование. 2014. № 2 (4). С. 7–16. EDN SABFSR.

20. Агаханов Э.К., Агаханов М.К., Труфанова Е.В. Моделирование поведения большепролетного уникального сооружения при динамическом воздействии // Системные технологии. 2023. № 4 (49). С. 17–24. DOI: 10.55287/22275398_2023_4_17. EDN RGSHAM.