基于自动配楼建模的建筑群震后倒塌形态分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于自动配楼建模的建筑群震后倒塌形态分析方法及装置，涉及土木工程技术领域。包括：对待配楼建筑群中每个待配楼建筑进行轮廓分层图层构建，并生成结构布局；根据待配楼建筑的建筑层数以及结构布局自动配置建筑楼层，生成建筑群三维配楼模型；对建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，生成建筑离散体模型；根据刚体动力学以及建筑离散体模型，得到待配楼建筑群的震后倒塌形态；根据建筑倒塌形态评估指标对震后倒塌形态进行分析，得到建筑群震后倒塌形态分析结果。本发明专利技术能够实现对城市大面积建筑群进行快速地震倒塌模拟，通过倒塌形态评估指标量化建筑倒塌形态，为震后人员疏散和道路通行性分析提供决策依据。提供决策依据。提供决策依据。

【技术实现步骤摘要】
基于自动配楼建模的建筑群震后倒塌形态分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及土木工程
，尤其涉及一种基于自动配楼建模的建筑群震后倒塌形态分析方法及装置。

技术介绍

[0002]震后建筑倒塌是地震灾害带来严重后果之一，不仅会直接造成严重的人员伤亡和经济损失，临街建筑倒塌后形成的瓦砾堆积还会阻塞道路，严重阻碍救援行动，造成进一步的损失。因此，关于建筑震后倒塌形态（包括建筑倒塌瓦砾分布范围、建筑倒塌类型、建筑倒塌倾向等）的研究至关重要。
[0003]近年来，关于建筑物震后倒塌形态的研究取得显著进展（Ma H, Liu Y, Ren Y, et al. Detection of collapsed buildings in post
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earthquake remote sensing images based on the improved YOLOv3[J]. Remote Sensing, 2019, 12(1): 44；沈俊成，徐新，董浩，桂荣，宋超．震后单幅全极化SAR图像中倒塌建筑提取研究[J]．科学技术与工程，2015，15(14)：86
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91；Mattern S, Blankenhorn G, Breidt M, et al. Comparison of building collapse simulation results from finite element and rigid body models[C]//IUTAM Symposium on Multiscale Problems in Multibody System Contacts: Proceedings of the IUTAM Symposium held in Stuttgart, Germany, February 20
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23, 2006. Springer Netherlands, 2007: 257
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267.）。现有的关于建筑物震后倒塌形态的研究主要有震害实地调查、理论推导、试验研究和计算机仿真模拟四种。震害实地调查中人工现场调查方式危险且效率低，基于震后影像的方式又难以判断建筑倒塌类型或倾向等其他建筑物倒塌三维形态。理论推导方法多是根据建筑的底面轮廓、建筑高度等几何特征进行统计分析，忽略了地震动特性、建筑结构类型等因素，适用性较差，难以准确预测不同地震场景下倒塌建筑的倒塌类型、倒塌倾向等倒塌形态特征。试验研究只适用于单体建筑倒塌研究，对于城市范围里有大量建筑倒塌的情况，成本太高。计算机仿真模拟建筑倒塌安全，高效且可以通过输入不同的地震动数据实现不同的地震场景下的建筑倒塌形态研究。
[0004]然而，计算机仿真模拟建筑倒塌的方法通常需要搭建精细的建筑结构模型。对于大面积倒塌的建筑群来说，搭建精细的建筑模型太过耗时耗力。且现阶段计算机数值模拟主要用于研究建筑倒塌过程，而研究倒塌后碎片分布情况的研究很少。此外，在城市范围内分析建筑群的倒塌形态也缺乏研究。因此还有待进一步的研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有建筑震后计算机倒塌模拟中建筑群建模费时费力的问题，提出了本专利技术。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种基于自动配楼建模的建筑群震后倒塌形态分析方法，
该方法由电子设备实现，该方法包括：S1、对待配楼建筑群中每个待配楼建筑进行轮廓分层图层构建，并生成结构布局。
[0007]S2、根据待配楼建筑的建筑层数以及结构布局自动配置建筑楼层，生成建筑群三维配楼模型。
[0008]S3、对建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，生成建筑离散体模型。
[0009]S4、根据刚体动力学以及建筑离散体模型，得到待配楼建筑群的震后倒塌形态。
[0010]S5、根据建筑倒塌形态评估指标对震后倒塌形态进行分析，得到建筑群震后倒塌形态分析结果。
[0011]可选地，S1中的对待配楼建筑群中每个待配楼建筑进行轮廓分层图层构建，并生成结构布局，包括：S11、获取待配楼建筑群中每个待配楼建筑的轮廓要素；其中，轮廓要素包括：建筑底面轮廓、建筑层数以及结构类型。
[0012]S12、根据建筑层数和结构类型，构建待配楼建筑的轮廓分层图层。
[0013]S13、根据建筑底面轮廓、结构类型以及轮廓分层图层，生成结构布局；其中，结构布局包括设置建筑层高、柱间距、柱尺寸、楼板尺寸、梁尺寸、墙间距和墙尺寸。
[0014]可选地，S2中的根据待配楼建筑的建筑层数以及结构布局自动配置建筑楼层，生成建筑群三维配楼模型，包括：S21、根据待配楼建筑的建筑层数以及结构布局，基于三维引擎自动为待配楼建筑的轮廓按楼层进行布置，并生成结构构件。
[0015]S22、对结构构件进行组装，生成建筑群三维配楼模型。
[0016]可选地，S22中的生成建筑群三维配楼模型包括：墙体生成、楼板生成、柱生成以及梁生成。
[0017]其中，墙体生成，包括：输入建筑层高，按建筑层数沿待配楼建筑的轮廓边缘生成高度为建筑层高的墙体。
[0018]楼板生成，包括：输入建筑层高，在待配楼建筑的每层沿待配楼建筑的轮廓生成楼板。
[0019]柱生成，包括：输入建筑层高，在待配楼建筑的每层按照柱间距和柱尺寸，在待配楼建筑的轮廓线上生成高度为建筑层高的矩形柱。
[0020]梁生成，包括：输入建筑层高，在待配楼建筑的每层按照梁尺寸在相邻两柱之间生成梁。
[0021]可选地，S3中的对建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，生成建筑离散体模型，包括：S31、对建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，得到离散化后的体块。
[0022]S32、在离散化后的体块间施加约束，生成建筑离散体模型。
[0023]可选地，S31中的对建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，包括：S311、设置最小体块离散化尺寸，根据最小体块离散化尺寸将建筑群三维配楼模型按结构构件进行体块离散化。
[0024]S312、将离散化后的体块转化为刚体。
[0025]S313、沿建筑群三维配楼模型的底部轮廓创建条形基础，并将条形基础设置为被
动刚体，附着到离散化后的建筑群三维配楼模型上。
[0026]可选地，S32中的在离散化后的体块间施加约束，包括：S321、根据结构构件的材料特性设置材料参数，计算材料的性能。
[0027]S322、根据待配楼建筑的结构类型以及材料的性能，为离散化后的体块间施加通用约束和弹簧约束。
[0028]可选地，S4中的根据刚体动力学以及建筑离散体模型，得到待配楼建筑群的震后倒塌形态，包括：S41、计算建筑离散体模型中刚体的约束破坏阈值。
[0029]S42、对建筑离散体模型施加地震动后，对每个时间步分别计算刚体之间力的大小和力矩分量的大小。
[0030]S43、根据质量守恒定律本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自动配楼建模的建筑群震后倒塌形态分析方法，其特征在于，所述方法包括：S1、对待配楼建筑群中每个待配楼建筑进行轮廓分层图层构建，并生成结构布局；S2、根据待配楼建筑的建筑层数以及所述结构布局自动配置建筑楼层，生成建筑群三维配楼模型；S3、对所述建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，生成建筑离散体模型；S4、根据刚体动力学以及所述建筑离散体模型，得到待配楼建筑群的震后倒塌形态；S5、根据建筑倒塌形态评估指标对所述震后倒塌形态进行分析，得到建筑群震后倒塌形态分析结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中的对待配楼建筑群中每个待配楼建筑进行轮廓分层图层构建，并生成结构布局，包括：S11、获取待配楼建筑群中每个待配楼建筑的轮廓要素；其中，所述轮廓要素包括：建筑底面轮廓、建筑层数以及结构类型；S12、根据所述建筑层数和结构类型，构建待配楼建筑的轮廓分层图层；S13、根据所述建筑底面轮廓、结构类型以及轮廓分层图层，生成结构布局；其中，所述结构布局包括设置建筑层高、柱间距、柱尺寸、楼板尺寸、梁尺寸、墙间距和墙尺寸。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中的根据待配楼建筑的建筑层数以及所述结构布局自动配置建筑楼层，生成建筑群三维配楼模型，包括：S21、根据待配楼建筑的建筑层数以及所述结构布局，基于三维引擎自动为待配楼建筑的轮廓按楼层进行布置，并生成结构构件；S22、对所述结构构件进行组装，生成建筑群三维配楼模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S22中的生成建筑群三维配楼模型包括：墙体生成、楼板生成、柱生成以及梁生成；其中，所述墙体生成，包括：输入建筑层高，按建筑层数沿待配楼建筑的轮廓边缘生成高度为建筑层高的墙体；所述楼板生成，包括：输入建筑层高，在待配楼建筑的每层沿待配楼建筑的轮廓生成楼板；所述柱生成，包括：输入建筑层高，在待配楼建筑的每层按照柱间距和柱尺寸，在待配楼建筑的轮廓线上生成高度为建筑层高的矩形柱；所述梁生成，包括：输入建筑层高，在待配楼建筑的每层按照梁尺寸在相邻两柱之间生成梁。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中的对所述建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，生成建筑离散体模型，包括：S31、对所述建筑群三维配楼模型进行批量的体块离散化处理，得到离散化后的体块；S32、在所述离散化后的体块间施加约束，生成建筑...

【专利技术属性】
技术研发人员：许镇，吴莹莹，周权，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：