本技术公开一种适应构件拆除的框架结构力学响应与倒塌评估方法及系统,方法包括:利用预训练并优化的框架结构力学响应数智预测模型对构件拆除后的现场框架的结构力学响应进行预测,进而根据框架结构倒塌判定标准,得到现场框架结构的倒塌评估结果;所述框架结构力学响应数智预测模型包括级联的空间域图卷积层、深度图卷积层以及扩张图卷积层。本发明的评估方法,泛化能力强、计算效率高。
背景技术
框架结构倒塌评估是指意外载荷作用下,框架结构的构件因材料屈服、断裂、连接失效或稳定性丧失等原因逐步发生破坏,进而导致结构整体或局部功能失效的过程预测与分析。
意外爆炸和自然灾害等事件通常是框架式建筑倒塌的主要原因,这些极端的事件以及造成的后果,严重威胁到建筑及人员的财产生命安全。为应对这些灾害事件,快速而准确地评估建筑物在强动载荷下的倒塌行为具有重要意义。然而,建筑倒塌评估过程涉及到复杂的非线性和动态效应,同时考虑到建筑类型的多样性和灾害的不确定性,给建筑倒塌过程的测试评估以及倒塌区域的实时确定带来了极大的限制和挑战。
目前,用于研究建筑连续倒塌过程或效应的方法主要有理论研究和数值分析。其中,理论研究主要是通过建立数学模型来描述建筑结构的物理行为,通常会对建筑结构进行适当的简化,研究过程中也会根据建筑特性做出一些基本假设。如在中国发明专利申请“一种爆炸场景下钢结构建筑倒塌评估预测方法”(申请号:CN202111344617.1,公开日:2022-02-18)中,在确定爆炸下钢结构倒塌分析时,考虑损伤的梁、板构件的范围,根据爆炸下梁板子结构抗倒塌能力折减系数理论计算公式,结合抗力等效原则,得出爆炸场景下钢结构梁、板损伤模拟方法。最后,建立钢结构连续倒塌分析模型,评估结构的抗连续倒塌性能。从该研究中不难发现,理论方法非常适合理解建筑连续倒塌的基本机制,方式相对经济,能够在建筑设计的早期阶段提供指导,但出于理论模型往往需要简化和假设作为前提,它们不能轻易用于评估真实场景。
数值分析主要包括有限元法、离散单元法和应用单元法等,不同方法都有其对应的适用条件和应用范围。随着计算机技术的高速发展,软件迭代与算法开发不断提高数值分析的计算基础,使得这些方法能够处理越来越复杂的问题。如在中国发明专利申请“一种考虑建筑倒塌的震后火灾蔓延模拟方法及装置”(申请号:CN202410077172.2,公开日:2024-05-28)中,建立目标建筑群的几何模型,对几何模型进行地震倒塌模拟,得到建筑群震损形态数据,导入到火灾数值模拟平台,得到震后建筑群数值模型后,进行考虑高度的稀疏网格划分,并基于大涡模拟和并行计算理论进行建筑群震后火灾蔓延模拟稀疏网格加速计算,得到建筑群震后火灾蔓延模拟结果。然而,数值方法的建模和计算效率尚不能满足快速、准确评估建筑倒塌的需求,尤其是面对大场景、大范围建筑物的倒塌评估,这将会带来巨大的时间成本以及计算资源消耗。
总之,现有框架结构倒塌评估方法存在的问题是:对多场景多工况下框架结构的倒塌评估准确度不够高、通用性较差、实效性比较低。
实现思路