强震后既有建筑火灾危险性的模糊数学评估模型研究

在强烈地震发生后,会引发建筑火灾等次生灾害,涉及因素较多,传统火灾危险性数学模型忽略了强震后既有建筑发生火灾时不同因素的随机性与模糊性特性,难于建立健全的评估数学模型,导致评估精度低。为解决该问题,通过分析强震后既有建筑火灾影响,用因素模糊数学方法建立强震后既有建筑火灾危险性评估数学模型及评估体系。具体方法是对评估指标体系中各层因素针对上层因素影响进行评分,建立判断矩阵,获取权重。确定隶属度矩阵,获取强震后既有建筑火灾危险性评估的因素集与评语集,构造单因素评判,给评估集中的因素赋予权重,进行一级模糊评估。把一级评估结果当成二级评估的单因素评估,通过模糊数学理论完成对强震后既有建筑火灾危险性的评估,得到综合评估结果。实验结果表明,采用所提模型进行危险性评估,得到结果符合实际情况,与其他模型相比,所提模型评估精度高。     

建筑物震后火灾发生与蔓延危险性分析的概率模型

本文探讨了建筑结构物震后可能发生的次生火灾的不确定性,给出分析的基本思路,提出了与建筑结构地震破坏状态相关的次生火灾发生和蔓延的危险性概率模型。通过对相关参数的初步量化分析,结合城市防灾工作中广泛使用的地理信息系统,给出了用于城市建筑物震后可能发生火灾或使火灾蔓延的危险性分析和次生火灾高危险区域的确定方法。     

LM-BP神经网络在震后建筑损失评估模型中的应用

当前震后建筑经济损失评估模型得到的震后建筑经济损失评估精确度、效率低,针对单一神经网络易产生局部极值等问题,对神经网络方法进行了改进,提出LM-BP神经网络在震后建筑损失评估模型中的应用。输入样本要素为影响震后建筑经济损失的5项因素,输出样本是震后建筑经济损失评估结果,在此基础上采用LM-BP神经网络将训练转化成最小二乘问题,结合LM算法重新定义隐含层节点数量,构建基于LM-BP的神经网络震后经济损失评估模型,采用该模型获取最优震后建筑经济损失评估结果。仿真实验结果表明,所设计的评估模型最小评估误差为0.1%,相比同类模型具有高精确度的优势,是一种可靠的震后建筑经济损失评估模型。     

基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法研究

评估钢筋混凝土结构抗损性具有重要工程意义,但目前以单因素叠加为基础的评估方法误差较大。为解决此问题,提出基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法。以Park-Ang地震损伤模型为前提,引入正规化累积耗能参数,得到建筑结构层间损伤表达式,加权平均获取震后建筑结构整体损伤值;利用有害层间位移角参数计算震后结构层间位移角;将获取的结构整体损伤值、层间位移角作为多因素论域,进行多元模糊结构抗损性评估,选取模糊损伤评估数学模型与隶属度函数,克服单一因素影响,计算判别因素权重与结构综合损伤指数,根据结构抗损性能判断规则得到建筑结构抗损性所属标准。经实验测试验证:基于多元模糊的钢筋混凝土结构地震抗损性评估方法精确度大于95%,评估精确性高,是一种有效的钢筋混凝土结构抗损性评估方法。     

三维测量光流恢复算法结合BIM对震后建筑倾斜度测量的研究

震后危险建筑倾斜度的移动测量过程较为复杂,常规测量方法会存在对称偏差。为了提高震后危险建筑倾斜度测量的准确性,设计三维测量光流恢复算法结合BIM的震后建筑倾斜度测量方法。采用BIM技术采集并整合全部建筑倾斜度信息,构建危险建筑信息模型;采用三维测量光流恢复算法获取所构建建筑信息模型内多个目标特征点,设计震后危险建筑倾斜度的三维测量模型。仿真实验说明,所提方法测量震后危险建筑三维坐标值误差率均小于0.4%,平均评估时间仅为2.5 s,说明该方法可提高建筑倾斜度评估效果。     

强震后高层建筑结构变形监测精度提高的研究

为解决强震作用后倾斜高层建筑结构监测存在的精度低、用时长等问题,提出高精度强震作用后倾斜高层建筑结构形变监测方法。通过确定回归平面强震后倾斜高层建筑结构的法线倾斜值、倾斜角与倾斜方向,来确定强震作用后倾斜高层建筑结构形变情况,完成强震作用后倾斜高层建筑结构的形变监测。使用BXJC 1.0软件进行建筑高层建筑形变模拟实验,在建筑高层附近设定四个基准点,基于建筑高层的底部每个立柱中近似等高方位设定16个形变监测结构点,实验发现:所提方法监测误差小精度高,监测误差最大值为0.05%,且监测用时较短,证明此方法进行监测的可行性。     

大空间单跨门式刚架结构抗火性能影响因素的客观权重研究

火灾时的大空间单跨门式刚架结构抗火性能,受钢构件温升和结构整体抗火临界温度的影响。本文通过对无保护大空间建筑钢构件温升数据的统计分析,获得包含火源功率、建筑体积、钢构件截面形状系数的钢构件温升拟合公式;结合单跨门式刚架结构整体抗火临界温度数据的统计分析,获得包含荷载比、柱高和系数K的结构整体抗火临界温度拟合公式;通过分析上述因素对钢构件温度变化率及抗火临界温度变化率的影响,获得各个因素的客观权重值,并应用于具体案例的结构安全分析。结果表明,在本文的研究条件下,荷载比权重值最大,约为0.4;火源功率是仅次于荷载比的一个重要因素;建筑体积、截面形状系数和系数K三者都在其自身值较小时,权重值较大,且都随着其自身值的增加,权重值降低。本研究可供无保护门式刚架结构建筑的抗火设计、火灾风险评估和消防管理作参考。     

基于GIS平台的地震滑坡危险性快速评估方法的初步研究

地震滑坡是大陆内部山区一种最为常见的地震次生灾害类型。本论文基于Arc GIS平台开发了地震滑坡危险性快速评估模块,实现震后1 h内地震滑坡危险性的评估,为震后应急求援提供一定的决策依据。本论文选取地震烈度、坡度、坡向、高程、水系距和断裂距6个参数作为地震滑坡影响因子,通过对历史地震滑坡数据进行统计分析,确定影响因子的分级量化标准,在GIS平台对影响因子数据进行一系列的数据处理,完成影响因子的量化赋值。采用层次分析法,确立各个影响因子的权重,并建立地震滑坡危险性评估数学模型。在此基础上,基于Arc GIS平台开发了地震滑坡危险性快速评估模块,可在震后1 h内获得评价区的地震滑坡危险性分布的公里网格数据。最后,以2013年四川省芦山县7.0级地震对评估模型进行了验证。结果表明,评估结果与实际滑坡点的分布基本符合,基于GIS的地震滑坡易发性快速评估模型是可靠的。     

震后建筑进度BIM估计模型改进

传统震后建筑进度BIM估计模型,未考虑精益管理对建筑施工的影响,造成建筑成本浪费较多,影响后期建筑施工进度。本文构建基于BIM和精益管理的震后建筑进度评估模型,根据模型细分震后建筑进度评估过程,在此基础上根据BIM实施三维算量,采用进度计划编制子模型获取各分项工程量,确定建筑施工的主要进度计划,实现对建筑进度计划的编制;通过虚拟施工和现实施工两条主线,利用进度控制子模型实现对施工状态的模拟和精益管理。以此为基础,进行挣值分析比较计划施工成本、实际施工成本和挣值曲线,获取震后建筑的施工进度与成本情况。实验结果说明,本文构建的模型可对震后建筑进度和工程成本进行精准估计,能够减少成本浪费。     

基于G1S确定城市地震次生火灾高危区方法的研究

本文采用建筑物震后火灾发生与蔓延危险性分析的概率模型,给出建筑结构在地震破坏状态下的次生火灾发生的概率。通过综合分析其它影响因素,给出判定城市地震次生火灾发生的高危险区的方法。并在GIS(Geograpllic Information System)下实现对城市地震次生火灾高危险区的划分。     

多层砌体房屋地震现场安全性鉴定子系统的研制与开发

本文利用模糊综合评判原理研究了多层砌体房屋地震现场安全性鉴定方法,并以此为基础研制了多层砌体房屋地震现场安全性鉴定子系统。本文将该子系统运用到两个实际问题中,所得结论与专家基于经验的现场鉴定相吻合,初步验证了系统分析模块的可靠性。     

基于BIM的建筑地震受损程度评估模型设计

由于在变形和累积耗能的建筑地震受损程度评估模型,是将建筑划分为五个状态水平,未研究建筑环境性能,评估结果误差较大。因此设计基于BIM的建筑地震受损程度评估模型,采用基于BIM的建筑环境研究与评估方法,考虑建筑环境性能,基于这个思路,依据混凝土单轴Mazars损伤模型,获取三轴状态中的损伤演化方程,得到应变大于损伤阈值时损伤演化方程增量形式,构建混凝土损伤评估模型。经实验证明,所设计模型在地震峰值加速度小于0.31g时,建筑结构大致无缺,在峰值加速度是0.61g时,建筑地震受损指数超过0.8,建筑倒塌;所设计模型评估的平均误差低于0.03,平均评估时间是2.86 s,说明所设计模型能够有效评估建筑地震受损程度,且精度和效率较高。     

Identification of yield drift deformations and evaluation of the degree of damage through the direct sensing of drift displacements

Inter‐story drift displacement data can provide useful information for story damage assessment. The authors' research group has developed photonic‐based sensors for the direct measurement of inter‐story drift displacements. This paper proposes a scheme for evaluating the degree of damage in a building structure based on drift displacement sensing. The scheme requires only measured inter‐story drift displacements without any additional finite element analysis. A method for estimating yield drift deformation is proposed, and then, the degree of beam end damage is evaluated based on the plastic deformation ratios derived with the yield drift deformation values estimated by the proposed method. The validity and effectiveness of the presented scheme are demonstrated via experimental data from a large‐scale shaking table test of a one‐third‐scale model of an 18‐story steel building structure conducted at E‐Defense. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

灾区震后重建中建筑工程造价快速评估技术研究

针对传统方法无法对灾区震后重建中的建筑工程造价进行快速评估的问题,提出适合灾区震后重建的,基于灰色动态预测的建筑工程造价快速评估技术。采用朗格系数法对灾区重建中建筑工程造价进行综合评估分析,确定重建工程造价范围,通过加权平均数指数法对建筑工程造价情况进行判断,构建自回归移动模型防止建筑工程造价评估中受到异常因素影响,分析人工使用费、机械设备使用费、材料使用费,计算项目造价指数,根据基期单方造价与报告期单方造价计算结果,建立灰色动态预测图,实现对灾区震后重建中建筑工程造价快速评估。实验结果表明,采用改进评估技术可在短时间内对灾区震后重建中建筑工程造价进行评估,且评估误差较低,具有一定的优势。     

基于直觉模糊层次分析法的地震压埋率模型研究

强烈地震会导致建筑物倒塌进而造成室内人员压埋,因此,把特定区域和建筑群的压埋率作为震后救援的决策指标尤为重要。但地震建筑物倒塌受多个影响因素共同作用,造成了压埋率模型的后验倒塌率评估的不确定性问题。针对这个问题采用直觉模糊层次分析法,选取了震级、震源深度、震中距、抗震设防烈度、地基和基础、建筑物结构类型和结构现状等七大影响因素进行加权分析。运用LINGO软件建模解算出了各影响因素权重,通过极大似然法估算了各影响因素对建筑物倒塌率的影响值,进而评估出了建筑物预估倒塌率,并结合先验在室率模型及其区划,建立了基于直觉模糊层次分析法的地震压埋率模型。最后以汶川灾区学校为例,进行了压埋率评估,并对其进行了误差分析。研究表明:抗震设防烈度、建筑物结构类型和结构现状是影响建筑物倒塌的主要因素;在实际评估中模型精度达到±0.15,能为震后快速应急救援提供决策辅助。     

基于RS和GIS的建筑物空间分布格网化方法研究

本文在概述目前地震风险评估以及震后快速评估中建筑物空间分布格网化处理方法基础上, 提出了基于遥感和GIS的多源数据多因子建筑物空间分布格网化方法。 以云南省东川区为例, 利用DEM数据、 土地利用数据、 基础地理数据等, 提取地形、 地貌、 河流、 道路、 居民地和其他土地利用类型等各种影响因子, 以300 m格网为单元, 研究了建筑物空间分布与各类影响因子之间的相关性, 确定了各类子因子的建筑面积密度, 实现了建筑物空间分布格网化预测。 综合分析表明, 考虑多影响因子的建筑物空间非均匀性分布, 较传统的均匀性分布方法更接近真实空间分布, 因而有助于提高地震风险评估和震后快速损失评估的准确性。