CN116341980A - 用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法和控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法和控制装置,属于工业厂房领域。所述确定方法包括:获取指示厂房排架结构损伤情况的结构损伤参数的表观特征;对所述结构损伤参数的表观特征进行量化,得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数;根据所述局部损伤指数和预设的损伤指数关系式,确定该混凝土排架厂房的损伤指数。通过对混凝土排架厂房表观特征的损伤调查,记录排架结构参数的破坏程度;对结构损伤参数的表观特征进行量化,确定局部损伤指数,基于此计算该混凝土排架厂房的构整体架构得到损伤指数。通过本发明实施例可快速得到表观损伤的混凝土排架厂房的损伤指数,用以作为推进工业厂房灾后安置和重建工作进行的依据。
Description
技术领域
本发明涉及工业厂房技术领域,具体地涉及一种用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法和控制装置。
背景技术
工业厂房是工业发展的港湾与基石,我国目前在役工业厂房面积已超过120亿平方米。大部分工业厂房是在上世纪80年代至90年代建成,由于建造成本、装配能力较差等原因,目前我国的在役工业厂房依然以钢筋混凝土排架结构为主。
我国的工业厂房主要分布在东部沿海及部分西部地区,这些地区大多位于地震带上,若发生地震,将造成大量的生命财产损失。调查研究显示,每次大地震往往伴随着多次余震,根据相关资料,强余震或较强余震发生概率高达89%。尽管余震震级通常小于主震,但建筑结构在经历主震后,内部往往已出现塑性变形和刚度退化,在余震来袭之时,即使较小的能量释放也可能发生不可逆转的严重破坏。但若在主震后的几个月内,完全停止厂房的运作生产,会大幅减慢灾后的安置和重建工作的推进,因此在有效预防余震、避免生命财产再次遭受损失的前提下,快速有序地恢复灾后再生产极为重要。因此,现急需对工业厂房震后的损伤指数进行确定的方法。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,该用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法可以提供了一种简便、准确、有效且通用的基于表观损伤的混凝土排架厂房结构整体损伤指数计算方法。
为了实现上述目的,本发明实施例提供一种用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法包括:获取指示厂房排架结构损伤情况的结构损伤参数的表观特征;对所述结构损伤参数的表观特征进行量化,得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数;以及根据所述局部损伤指数和预设的损伤指数关系式,确定该混凝土排架厂房的损伤指数。
可选的,所述结构损伤参数包括排架柱损伤参数、屋架损伤参数和连接节点损伤参数。
可选的,所述对所述结构损伤参数的表观特征进行量化,得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数,包括:根据所述排架柱损伤参数、所述屋架损伤参数和所述连接节点损伤参数的表观特征,对应确定排架柱损伤指数、屋架伤指数和连接节点损伤指数,所述表观特征与所述厂房排架结构的所述排架柱、所述屋架和所述连接节点的裂缝宽度、裂缝深度和/或裂缝长度相关。
可选的,在所述得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数之后,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:采用层次分析法,确定所述排架柱、所述屋架和所述连接节点之间的相对权重关系;以及根据所述相对权重关系,确定所述预设的损伤指数关系式。
可选的,所述根据所述相对权重关系,确定所述预设的损伤指数关系式,包括:根据所述相对权重关系,建立权重判定矩阵;对所述权重判定矩阵进行正规化处理和数值处理后,得到权重系数矩阵;以及根据所述权重系数矩阵和对应的所述排架柱损伤指数、所述屋架损伤指数和所述连接节点损伤指数,确定所述预设的损伤指数关系式。
可选的,所述权重系数矩阵表示为:
T=[0.5 0.25 0.25]T,
所述预设的损伤指数关系式通过下式表示:
Dz=0.5D1+0.25D2+0.25D3
其中,Dz表示所述混凝土排架厂房的损伤指数,D1表示所述排架柱损伤指数,D2表示所述屋架损伤指数,D3表示所述连接节点损伤指数。
可选的,在所述建立权重判定矩阵之后,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:对所述权重判定矩阵进行一致性检验。
可选的,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:根据所述混凝土排架厂房的损伤指数,确定该混凝土排架厂房的损伤等级,所述损伤等级包括基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏。
本发明实施例还提供一种用于混凝土排架厂房损伤指数确定的控制装置,所述控制装置包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序,以实现上述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法。
本发明实施例还提供一种机器可读存储介质,该机器可读存储介质上存储有指令,该指令使得机器执行上述的用于工业厂房排架柱抗震承载力的确定方法。
通过上述技术方案,通过对混凝土排架厂房表观特征的损伤调查,记录厂房排架结构参数的破坏程度;对结构损伤参数的表观特征进行量化,确定局部损伤指数,基于此计算该混凝土排架厂房的构整体架构得到损伤指数。通过本发明实施例可快速得到表观损伤的混凝土排架厂房的损伤指数,用以作为推进工业厂房灾后安置和重建工作进行的依据,可以有效预防余震、避免生命财产再次遭受损失,快速有序地恢复灾后再生产。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:
图1是本发明实施例提供的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明实施例提供的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法的流程示意图,请参考图1,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法可以包括以下步骤:
步骤S110:获取指示厂房排架结构损伤情况的结构损伤参数的表观特征。
由于地震中厂房排架结构的整体的损伤程度和抗震能力主要受排架柱和屋架影响,因此,本发明实施例确定指示厂房排架结构的参数包括排架柱、屋架和排架柱与屋架之间的连接节点。
基于此,本发明实施例优选的所述结构损伤参数包括排架柱损伤参数、屋架损伤参数和连接节点损伤参数。
以示例说明,获取排架柱损伤参数、屋架损伤参数和连接节点损伤参数的表观特征,指示排架柱、屋架和连接节点的破坏程度。
步骤S120:对所述结构损伤参数的表观特征进行量化,得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数。
优选的,步骤S120可以包括:根据所述排架柱损伤参数、所述屋架损伤参数和所述连接节点损伤参数的表观特征,对应确定排架柱损伤指数、屋架伤指数和连接节点损伤指数。
其中,所述表观特征与所述厂房排架结构的所述排架柱、所述屋架和所述连接节点的裂缝宽度、裂缝深度和/或裂缝长度相关。
以示例说明,可以通过所述排架柱、所述屋架和所述连接节点的裂缝宽度、裂缝深度和/或裂缝长度对排架柱、屋架和连接节点的损伤程度进行量化,例如表1所示。
表1确定损伤指数
步骤S130:根据所述局部损伤指数和预设的损伤指数关系式,确定该混凝土排架厂房的损伤指数。
优选的,在步骤S130之前,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还可以包括:采用层次分析法,确定所述排架柱、所述屋架和所述连接节点之间的相对权重关系;以及根据所述相对权重关系,确定所述预设的损伤指数关系式。
本发明实施例综合考虑局部结构(排架柱、屋架和连接节点)对混凝土排架厂房整体结构损伤的影响,优选通过局部损伤指数加权组合确定该混凝土排架厂房的损伤指数。其中,损伤指数模型如下式所示:
Dz=∑λiDi (1)
其中,λi为构件i的权重系数,Di为构件i的损伤指数,Dz为结构整体损伤指数。
以示例说明,根据混凝土排架厂房结构的特点,若结构为单层单跨,则可以选取破坏程度最高,即损伤指数最大的排架柱的损伤指数,作为该类结构的损伤指数;若结构为单层多跨,则计算所有排架柱的损伤指数的平均值,作为该类结构的损伤指数,屋架和连接节点的局部损伤指数计算方法类似。
在通过式(1)确定该混凝土排架厂房的损伤指数时,可以以局部结构累计耗能占比来计算局部结构的权重系数λi,由于柱顶连接节点的耗能难以计算,因此优选采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)来确定局部结构的权重系数。
层次分析法的原理是将专家的思维进行量化,当专家意见不一致时,可采用一致性检验进行处理。层次分析法的具体思路是让专家对两个指标之间的相对重要性进行比较,相对重要的程度量化,比较后得到判定矩阵,再进一步利用矩阵变换计算出权重系数的取值。
优选的,所述根据所述相对权重关系,确定所述预设的损伤指数关系式,可以包括:根据所述相对权重关系,建立权重判定矩阵;对所述权重判定矩阵进行正规化处理和数值处理后,得到权重系数矩阵;以及根据所述权重系数矩阵和对应的所述排架柱损伤指数、所述屋架损伤指数和所述连接节点损伤指数,确定所述预设的损伤指数关系式。
以示例说明,1)采用层次分析法,确定所述排架柱、所述屋架和所述连接节点之间的相对权重关系,根据相对全中关系确定权重判定矩阵,权重判定矩阵例如表2所述:
表2权重判定矩阵
评价因子 | 排架柱 | 屋架(屋面梁) | 连接节点 |
排架柱 | 1 | 2 | 2 |
屋架(屋面梁) | 1/2 | 1 | 1 |
连接节点 | 1/2 | 1 | 1 |
2)对所述权重判定矩阵进行正规化处理和数值处理后,得到权重系数矩阵。
承接上述示例,对所述权重判定矩阵X进行正规化处理,使矩阵的形式更利于后续数据的处理,对矩阵X的每一列正规化处理如下:
由此得到权重判定矩阵X正规化后的矩阵X′如下:
对矩阵X′进行数字处理,将矩阵X′每一行求和:
得到权重系数矩阵T如下:
T=[0.5 0.25 0.25]T。
3)根据所述权重系数矩阵和对应的所述排架柱损伤指数、所述屋架损伤指数和所述连接节点损伤指数,确定所述预设的损伤指数关系式。
承接上述示例,将权重系数矩阵T带入上述式(1),这可以得到确定所述预设的损伤指数关系式。
如上所述,本发明实施例优选的所述权重系数矩阵表示为:
T=[0.5 0.25 0.25]T,
所述预设的损伤指数关系式通过下式表示:
Dz=0.5D1+0.25D2+0.25D3 (2)
其中,Dz表示所述混凝土排架厂房的损伤指数,D1表示所述排架柱损伤指数,D2表示所述屋架损伤指数,D3表示所述连接节点损伤指数。
优选的,在所述建立权重判定矩阵之后,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:对所述权重判定矩阵进行一致性检验。
承接上述示例,一致性检验可以对层次分析法结果的可靠性进行检查。计算一致性指标C.I,若C.I≤0.1则表示上述权重判定矩阵X符合要求,权重系数矩阵T可以使用,C.I越小,表示结果的一致性越高,判断误差越小,但不能为负,C.I为0表示结果完全一致,较为理想。本发明实施例对于权重判定矩阵X的一致性检验如下:
1)计算权重判定矩阵X的最大特征根λmax:
(XT)1=1×0.5+2×0.25+2×0.25=1.5
(XT)2=(XT)3=1/2×0.5+1×0.25+1×0.25=0.75
2)得到一致性指标C.I:
据此可以得到:本发明实施例的权重判定矩阵X满足一致性要求,则式(2)为满足一致性检验的损伤指数关系式。
优选的,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:根据所述混凝土排架厂房的损伤指数,确定该混凝土排架厂房的损伤等级,所述损伤等级包括基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏。
以示例说明,损伤等级可以如下表3所示:
表3结构整体损伤等级判定指标
损伤等级 | 基本完好 | 轻微破坏 | 中等破坏 | 严重破坏 | 毁坏 |
损伤指数D | 0~0.10 | 0.10~0.30 | 0.30~0.55 | 0.55~0.85 | >0.85 |
据此,本发明实施例提供了一种简便、准确、有效且通用的基于表观损伤的混凝土排架厂房结构整体损伤指数计算方法。通过对混凝土排架厂房表观特征的损伤调查,记录厂房排架结构参数(例如,排架柱、屋架和连接节点)的破坏程度;对结构损伤参数的表观特征进行量化,确定局部损伤指数,基于此计算该混凝土排架厂房的构整体架构得到损伤指数。通过本发明实施例可快速得到表观损伤的混凝土排架厂房的损伤指数,用以作为推进工业厂房灾后安置和重建工作进行的依据,可以有效预防余震、避免生命财产再次遭受损失,快速有序地恢复灾后再生产。
本发明实施例还提供一种用于混凝土排架厂房损伤指数确定的控制装置,所述控制装置包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序,以实现步骤S110-S140所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法。
本发明实施例还提供一种机器可读存储介质,该机器可读存储介质上存储有指令,该指令使得机器执行步骤S110-S140所述的用于工业厂房排架柱抗震承载力的确定方法。
本发明实施例提供了一种设备,设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,处理器执行程序时实现步骤S110-S140所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法包括:
获取指示厂房排架结构损伤情况的结构损伤参数的表观特征;
对所述结构损伤参数的表观特征进行量化,得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数;以及
根据所述局部损伤指数和预设的损伤指数关系式,确定该混凝土排架厂房的损伤指数。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,所述结构损伤参数包括排架柱损伤参数、屋架损伤参数和连接节点损伤参数。
3.根据权利要求2所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,所述对所述结构损伤参数的表观特征进行量化,得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数,包括:
根据所述排架柱损伤参数、所述屋架损伤参数和所述连接节点损伤参数的表观特征,对应确定排架柱损伤指数、屋架伤指数和连接节点损伤指数,
所述表观特征与所述厂房排架结构的所述排架柱、所述屋架和所述连接节点的裂缝宽度、裂缝深度和/或裂缝长度相关。
4.根据权利要求2所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,在所述得到所述结构损伤参数对应的局部损伤指数之后,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:
采用层次分析法,确定所述排架柱、所述屋架和所述连接节点之间的相对权重关系;以及
根据所述相对权重关系,确定所述预设的损伤指数关系式。
5.根据权利要求4所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,所述根据所述相对权重关系,确定所述预设的损伤指数关系式,包括:
根据所述相对权重关系,建立权重判定矩阵;
对所述权重判定矩阵进行正规化处理和数值处理后,得到权重系数矩阵;以及
根据所述权重系数矩阵和对应的所述排架柱损伤指数、所述屋架损伤指数和所述连接节点损伤指数,确定所述预设的损伤指数关系式。
6.根据权利要求5所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,所述权重系数矩阵表示为:
T=[0.5 0.25 0.25]T,
所述预设的损伤指数关系式通过下式表示:
Dz=0.5D1+0.252+0.253
其中,Dz表示所述混凝土排架厂房的损伤指数,D1表示所述排架柱损伤指数,D2表示所述屋架损伤指数,D3表示所述连接节点损伤指数。
7.根据权利要求5所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,在所述建立权重判定矩阵之后,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:
对所述权重判定矩阵进行一致性检验。
8.根据权利要求1所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法,其特征在于,所述用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法还包括:
根据所述混凝土排架厂房的损伤指数,确定该混凝土排架厂房的损伤等级,所述损伤等级包括基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和毁坏。
9.一种用于混凝土排架厂房损伤指数确定的控制装置,其特征在于,所述控制装置包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序,以实现根据权利要求1-8中任意一项所述的用于混凝土排架厂房损伤指数的确定方法。
10.一种机器可读存储介质,其特征在于,该机器可读存储介质上存储有指令,该指令使得机器执行根据权利要求1-8中任意一项所述的用于工业厂房排架柱抗震承载力的确定方法。
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