CN117113695B - 一种古代楼阁木柱整体残损评价方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种古代楼阁木柱整体残损评价方法和装置，所述方法包括：根据建筑的结构图纸构建建筑的分析模型；基于所述分析模型计算木柱的重要性评价指标；获取木柱的残损面积和总面积；根据各木柱的残损面积和总面积计算结构木柱整体残损评价值，所述计算结构木柱整体残损评价值通过下公式进行计算：K＝∑in(1‑Vi/V0)式中，in为木柱n的重要性评价指标，n＝1，2，3……，Vi为木柱的应变监测残损面积，V0为木柱的总面积。本发明能够更真实的评价木柱内部残损状况。

Description

一种古代楼阁木柱整体残损评价方法和装置
技术领域
本申请涉及涉及建筑监测技术领域，特别是涉及一种古代楼阁木柱整体残损评价方法和装置。
背景技术
中国木结构建筑大量使用了木材为基础的建造材料，其建筑特点是以木材作为房屋的主要承重构架，在地基上起立柱，与柱网之上逐层架设横向梁枋，再于梁枋之上铺设屋架，从而形成整个承重体系。木结构建筑易遭受虫蛀伤害，在自然环境下发生变形、糟朽。这种由于木构件材质变化而引起的物理力学性能衰减，使得木构架建筑在日常使用中，容易产生不易察觉的损伤，而最终致使建筑整体破坏。
近年来，随着无损检测技术的发展，木质针测阻力仪、应力波断层扫描仪等技术，已经被应用到古建筑的木结构保存状态的检测上来，当前新的无损检测技术的应用更偏重于单一构件本身的残损变化，单一木构件的残损变化无法反应对建筑整体的影响，因此无法精准评价建筑整体的残损情况。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种古代楼阁木柱整体残损评价方法和装置、计算机设备和存储介质，用以解决单一木结构残损情况无法精准反映建筑整体残损情况的问题。
第一方面，一种古代楼阁木柱整体残损评价方法，所述方法包括：
根据建筑的结构图纸构建建筑的分析模型；
基于所述分析模型计算木柱的重要性评价指标；
获取木柱的残损面积和截面总面积；
根据各木柱的残损面积和总面积计算结构木柱整体残损评价值，所述计算结构木柱整体残损评价值通过下公式进行计算：
K＝∑in(1-Vi/V0)
式中，in为木柱n的重要性评价指标，n＝1，2，3……，Vi为木柱的应变监测残损面积，V0为木柱的总面积。
上述方案中，可选地，所述根据所述分析模型计算计算木柱的重要性评价指标具体包括：
对所述分析模型中的各木柱设定材料参数以及载荷参数；分析所述分析模型中木柱在相同静力作用下的木柱位移、最大拉应力、最大压应力；
计算木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度；
通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标。
上述方案中，进一步可选地，所述通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标通过以下公式进行计算：
in＝1-Kf/K0，
式中，Kf为木柱的结构广义刚度，Kf为整体结构的结构广义刚度。
上述方案中，进一步可选地，所述计算整体结构的结构广义刚度是通过计算整体结构中所有木柱的结构广义刚度之和。
上述方案中，可选地，所述获取木柱的应变监测残损面积，包括：获取应力波断层扫描仪进行无损检测木柱的检测结果，根据检测结果分析木柱的残损面积。
上述方案中，可选地，所述计算木柱的结构广义刚度通过以下公式计算：
F＝EA/L
其中，F为木柱的结构广义刚度，E为为弹性模量，A为木柱截面积。
第二方面，一种古代楼阁木柱整体残损评价系统，所述系统包括：
分析模型建立单元，用于根据建筑的结构图纸构建建筑的分析模型；
木柱的重要性评价指标计算单元，用于基于所述分析模型计算木柱的重要性评价指标；
数据采集模块，用于获取木柱的残损面积和截面总面积；
结构木柱整体残损评价值计算，用于根据各木柱的残损面积和总面积计算结构木柱整体残损评价值，所述所述计算结构木柱整体残损评价值通过下公式进行计算：
K＝∑in(1-Vi/V0)
式中，in为木柱n的重要性评价指标，n＝1，2，3……，Vi为木柱的应变监测残损面积，V0为木柱的总面积。
上述方案中，可选地，所述木柱的重要性评价指标计算单元具体用于：
对所述分析模型中的各木柱设定材料参数以及载荷参数；分析所述分析模型中木柱在相同静力作用下的木柱位移、最大拉应力、最大压应力；
计算木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度；
通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标。
第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的一种古代楼阁木柱整体残损评价方法的步骤：
第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时第一方面所述的一种古代楼阁木柱整体残损评价方法的步骤：
本申请至少具有以下有益效果：
本申请通过经过建筑建模分析各木柱在结构中的重要性，根据重要程度不同进行赋值，过对各木柱非残损面积于原面积比值乘重要性系统求和，整体评价建筑整体的残损情况，能更真实的评价木柱内部残损状况。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的一种古代楼阁木柱整体残损评价方法的流程示意图；
图2为本申请一个实施例中一种古代楼阁木柱整体残损评价装置的模块架构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种古代楼阁木柱整体残损评价方法，包括以下步骤：
步骤S101，根据建筑的结构图纸构建建筑的分析模型；
在步骤S101中，根据建筑结构图纸，使用专用软件，进行适当的几何简化，建立了分析模型。该分析模型与实际的楼阁建筑具有相同的结构特征，分析模型中每一构件拥有与实际的楼阁建筑相同的受力结构。
步骤S102，基于所述分析模型计算木柱的重要性评价指标；
在步骤S102中，基于能量方法采用构件属性改变后对结构整体应变能的单位体积改变率作为构件重要性的评价指标，运用软件开发改变弹性模量法的构件重要性评价程序。
步骤S103，获取木柱的残损面积和截面总面积；
步骤S104，计算结构木柱整体残损评价值，所述计算结构木柱整体残损评价值通过下公式进行计算：
K＝∑in(1-Vi/V0)
式中，in为木柱n的重要性评价指标，n＝1，2，3……，Vi为木柱的应变监测残损面积，V0为木柱的总面积。
在步骤S104中，通过对各木柱非残损面积于原面积比值乘重要性系统求和，计算出结构木柱整体评价值K，K值越大表示建筑木柱整体越完整。
上述一种古代楼阁木柱整体残损评价方法中，通过经过建筑建模分析各木柱在结构中的重要性，根据重要程度不同进行赋值，过对各木柱非残损面积于原面积比值乘重要性系统求和，整体评价建筑整体的残损情况，能更真实的评价木柱内部残损状况。
在一个实施例中，所述根据所述分析模型计算木柱的重要性评价指标具体包括：
对所述分析模型中的各木柱设定材料参数以及载荷参数；分析所述分析模型中木柱在相同静力作用下的木柱位移、最大拉应力、最大压应力；
计算木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度；
通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标。
在该实施例中，对模型的受力进行分析从而计算木柱的重要性评价指标，包括：
1)根据木结构构件材料树种特性进行材料参数设定、设定载荷参数；
2)分析在静力作用下，构件的位移、最大拉应力、最大压应力等指标。
3)将构件重要性指标in定义为构件变化对结构广义刚度(结构应变能)的改变率其简化后的表达式如式：in＝1-Kf/K0＝1-UO/Uf，K0和Kf分别为结构完整和某构件改变后的结构广义刚度；UO和Uf分别为结构完整和某构件改变后的结构总应变能。
在一个实施例中，所述计算整体结构的结构广义刚度是通过计算整体结构中所有木柱的结构广义刚度之和。
在该实施例中，对于一个保守的杆件结构系统，外荷载所作的功能够完全贮存在结构中，从而转化为该结构系统的应变能，总应变能即系统中所有杆件应变能之和，总广义刚度即为系统所有杆件的广义刚度之和。
在一个实施例中，所述获取木柱的应变监测残损面积，包括：获取应力波断层扫描仪进行无损检测木柱的检测结果，根据检测结果分析木柱的残损面积。
在该实施例中，使用应力波断层扫描仪(Fakkop 2D)对建筑各木柱进行无损检测，根据检测结果、分析各木柱残损部位及残损面积，按木柱编号进行统计、登记。
在一个实施中，所述计算木柱的结构广义刚度通过以下公式计算：
F＝EA/L
其中，F为木柱的结构广义刚度，E为为弹性模量，A为木柱截面积。
在一个实施例中，如图2所示，提供一种古代楼阁木柱整体残损评价系统，所述系统包括：
分析模型建立单元，用于根据建筑的结构图纸构建建筑的分析模型；
木柱的重要性评价指标计算单元，用于基于所述分析模型计算木柱的重要性评价指标；
数据采集模块，用于获取木柱的残损面积和截面总面积；
结构木柱整体残损评价值计算，用于根据各木柱的残损面积和总面积计算结构木柱整体残损评价值，所述所述计算结构木柱整体残损评价值通过下公式进行计算：
K＝∑in(1-Vi/V0)
式中，in为木柱n的重要性评价指标，n＝1，2，3……，Vi为木柱的应变监测残损面积，V0为木柱的总面积。
在一个实施例中，木柱的重要性评价指标计算单元具体用于：
对所述分析模型中的各木柱设定材料参数以及载荷参数；分析所述分析模型中木柱在相同静力作用下的木柱位移、最大拉应力、最大压应力；
计算木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度；
通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标。
关于一种古代楼阁木柱整体残损评价装置的具体限定可以参见上文中对于一种古代楼阁木柱整体残损方法的限定，在此不再赘述。上述一种古代楼阁木柱整体残损评价装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述一种古代楼阁木柱整体残损评价方法。
在一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种古代楼阁木柱整体残损评价方法，其特征在于，所述方法包括：
根据建筑的结构图纸构建建筑的分析模型；
基于所述分析模型计算木柱的重要性评价指标；
获取木柱的残损面积和截面总面积；
根据各木柱的残损面积和总面积计算结构木柱整体残损评价值，所述计算结构木柱整体残损评价值通过下公式进行计算：
K＝∑in(1-Vi/V0)
式中，in为木柱n的重要性评价指标，n＝1，2，3……，Vi为木柱的应变监测残损面积，V0为木柱的总面积；
所述获取木柱的应变监测残损面积，包括：获取应力波断层扫描仪进行无损检测木柱的检测结果，根据检测结果分析木柱的残损面积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述分析模型计算木柱的重要性评价指标具体包括：
对所述分析模型中的各木柱设定材料参数以及载荷参数；分析所述分析模型中木柱在相同静力作用下的木柱位移、最大拉应力、最大压应力；
计算木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度；
通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标通过以下公式进行计算：
in＝1-Kf/K0
式中，Kf为木柱的结构广义刚度，Kf为整体结构的结构广义刚度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算整体结构的结构广义刚度是通过计算整体结构中所有木柱的结构广义刚度之和。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算木柱的结构广义刚度通过以下公式计算：
F＝EA/L
其中，F为木柱的结构广义刚度，E为为弹性模量，A为木柱截面积。
6.一种古代楼阁木柱整体残损评价系统，其特征在于，所述系统包括：
分析模型建立单元，用于根据建筑的结构图纸构建建筑的分析模型；
木柱的重要性评价指标计算单元，用于基于所述分析模型计算木柱的重要性评价指标；
数据采集单元，用于获取木柱的残损面积和截面总面积；
结构木柱整体残损评价值计算单元，用于根据各木柱的残损面积和总面积计算结构木柱整体残损评价值，所述所述计算结构木柱整体残损评价值通过下公式进行计算：
K＝∑in(1-Vi/V0)
式中，in为木柱n的重要性评价指标，n＝1，2，3……，Vi为木柱的应变监测残损面积，V0为木柱的总面积；所述获取木柱的应变监测残损面积，包括：获取应力波断层扫描仪进行无损检测木柱的检测结果，根据检测结果分析木柱的残损面积。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述木柱的重要性评价指标计算单元具体用于：
对所述分析模型中的各木柱设定材料参数以及载荷参数；分析所述分析模型中木柱在相同静力作用下的木柱位移、最大拉应力、最大压应力；
计算木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度；
通过木柱的结构广义刚度和整体结构的结构广义刚度计算木柱的重要性评价指标。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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