Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science
  • КОНФЕРЕНЦИЯ «ФУНКЦИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, СРЕДА В АРХИТЕКТУРЕ»
  • Поиск рациональных параметров строительных конструкций на основе многокритериальной эволюционной оптимизации
  • УДК 624.03:681.3.06 DOI: 10.33622/0869-7019.2019.07.18-22
    Анатолий Викторович АЛЕКСЕЙЦЕВ, кандидат технических наук, доцент, e-mail: alekseytsevav@mgsu.ru
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    Аннотация. Предлагается подход к проектированию строительных конструкций, в общем случае учитывающий четыре группы критериев оптимальности на основных этапах жизненного цикла сооружения. Первая группа направлена на рациональную минимизацию стоимости конструкций на этапах проектирования, эксплуатации, реконструкции и утилизации. Вторая группа критериев позволяет выполнять поиск решений с учетом минимизации интегрального значения рисков социально-экономических последствий возможных аварийных ситуаций. Третья группа связана с оценкой комфорта внутренней среды помещений, а последняя - с влиянием особенностей производства конструкций и функционального процесса объекта при его эксплуатации на окружающую биосферу. Решение такой многокритериальной задачи с большим числом варьируемых параметров предлагается получить, используя высокопроизводительные генетические алгоритмы, в которых применяется принцип равновесия Д. Нэша для значений "штрафов" обобщенной функции цели при неудовлетворении ограничений по отдельным критериям оптимальности. Представленный подход позволяет получать рациональные с позиции комплексной многокритериальной оценки проектные решения для несущих и ограждающих конструкций.
    Ключевые слова: случайный поиск, генетический алгоритм, оптимизация, строительные конструкции, критерии оптимальности, безопасность, дискретные множества, комфорт внутренней среды.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Ильичев В. А., Емельянов С. Г., Колчунов В. И., Гордон В. А., Бакаева Н. В. Принципы преобразования города в биосферосовместимый и развивающий человека. М. : АСВ, 2015. 184 с.
    2. Ходяков В. А. Оптимизация металлических ферм неразрезного пролетного строения // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2015. № 4. С. 114-129.
    3. Кирсанов М. Н. Индуктивный анализ деформации арочной фермы // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2018. Т. 14. № 1. С. 64-70.
    4. Serpik I., Alekseytsev A. Optimization of steel frame building systems in terms of parameters and reliability requirements [Оптимизация стальных рам зданий с учетом требований надежности] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 21, Construction - The Formation of Living Environment. 2018. С. 052003.
    5. Алексейцев А. В., Ал Али М. Оптимизация бистальных балок на основе модификации метода роя частиц // Инженерно-строительный журнал. 2018. № 07(83). С. 175-185.
    6. Tamrazyan A. G., Alekseytsev A. V. Evolutionary optimization of reinforced concrete beams, taking into account design reliability, safety and risks during the emergency loss of supports [Эволюционная оптимизация железобетонных балок с учетом проектной надежности и риска при аварийном выключении опор] // E3S Web of Conferences 97, 2019. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 20199704005 (дата обращения: 1.06.2019).
    7. Серпик И. Н., Мироненко И. В. Оптимизация железобетонных рам с учетом многовариантности нагружения // Строительство и реконструкция. 2012. № 1(39). С. 33-39.
    8. Ramasamy J. V., Govindaraj V. Optimum detailed design of reinforced concrete frames using genetic algorithms [Проектирование железобетонных рам с использованием генетического алгоритма] // Eng. Optimization. 2007. Vol. 39. No. 4. Pр. 471-494.
    9. Pyatikrestovsky K. P., Sokolov B. S. Nonlinear analysis of statically indeterminate wooden structures and optimization of cross section dimensions of dome ribs [Нелинейный расчет статически неопределимых деревянных конструкций и оптимизация размеров сечений ребер куполов ] // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2018. Т. 14. No. 4. С. 130-139.
    10. Туменова И. М. Параметрическая оптимизация трапециевидной деревянной фермы с восходящими раскосами на металлических зубчатых пластинах // Инженерный вестник Дона. 2017. № 2 (45). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4165 (дата обращения: 1.06.2019).
    11. Fatma A. Agrama. Multi-objective genetic optimization for scheduling a multi-storey building [Многокритериальная эволюционная оптимизация многоэтажных рам зданий] // Automation in Construction. 2014. Vol. 44. Рр. 119-128.
    12. Barone G., Frangopol D. M. Life-cycle maintenance of deteriorating structures by multi-objective optimization involving reliability, risk, availability, hazard and cost [Продление жизненного цикла разрушающихся конструкций путем многоцелевой оптимизации, включающей надежность, риск, доступность, опасность и стоимость] // Structural Safety. 2014. No. 48. Pp. 40-50.
    13. Liu M., Wen Y. K., Burns S. A. Life cycle cost oriented seismic design optimization of steel moment frame structures with risk-taking preference [Оптимизация затрат в течение жизненного цикла стальных каркасных конструкций с учетом рисков и сейсмических воздействий] // Engineering Structures. 2014. No. 10(27). Pp. 1407-1421.
    14. Qin Huan, Guo Yi, Liu Zijian, Liu Yu, Zhong Haolong. Shape optimization of automotive body frame using an improved genetic algorithm optimizer [Оптимизация формы рамы автомобильного кузова с помощью улучшенного генетического алгоритма] // Advances in Engineering Software. 2018. No. 121. Pp. 235-249.
    15. Greiner D., Periaux J., Emperador J. M. Game theory based evolutionary algorithms: a review with nash applications in structural engineering optimization problems [Теория игр на базе генетического алгоритма. Обзор приложений Нэша для конструирования] // Archives of Computational Methods in Engineering. 2017. No. 4(24). Pp. 703-750.
    16. Курченко Н. С., Алексейцев А. В. Эволюционная модель поиска рационального распределения ресурсов при ограничении продолжительности строительства // Наука и бизнес: пути развития. 2017. № 4(70). С. 19-23.
    17. Raizer V. D. Reliability of structures: analysis and applications [Надежность конструкций: анализ и приложения]. USA, Backbone Publishing Company, 2009. 146 р.
    18. Geara C., Faddoul R., Chateauneuf A., Raphaлl W. A predator-prey optimization for structural health monitoring problems [Оптимизация по модели Вольтерры-Лотки ("хищник-жертва") для оценки остаточного ресурса конструкций] // MATEC Web of Conferences 281, 2019. Pp. 01004. DOI: 10.1051/matecconf/201928101004.
    19. Серпик И. Н., Шевченко К. В. Разработка генетического алгоритма слабовзаимодействующих популяций для оптимизации несущих систем // Вестник Брянского государственного технического университета. 2010. № 12. С. 67-74.
  • Для цитирования: Алексейцев А. В. Поиск рациональных параметров строительных конструкций на основе многокритериальной эволюционной оптимизации // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 7. C. 18-22. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.07.18-22.


НАЗАД