【摘要】：近年來,我國不斷加大對防災(zāi)減災(zāi)工程領(lǐng)域研究的投入力度,在各類研究成果與理論支撐的基礎(chǔ)上,我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》不斷推陳出新,新建建筑物的安全性也大大提高。但是,依據(jù)舊版本規(guī)范建造的老舊建筑物在地震中發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞的比率較大,人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失占比也相對較重。因此,對此類建筑物實(shí)施加固改造措施的意義十分重大,如何準(zhǔn)確識別出此類抗震能力較差的建筑物則是首要工作。我國目前建筑物單體震害預(yù)測方法大致分為經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法和直接統(tǒng)計法兩類,建筑物群體震害預(yù)測方法分為經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計法、理論計算法、半經(jīng)驗(yàn)半理論法及其他方法等。這些方法大多都需要足量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐,且費(fèi)時費(fèi)力,都不能適用于大面積區(qū)域建筑物震害預(yù)測的普查工作。為此,本文將計算機(jī)領(lǐng)域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交叉應(yīng)用,以7度設(shè)防區(qū)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)與高層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)為研究對象,使用少量震害影響因子即可對建筑物快速而準(zhǔn)確地做出震害預(yù)測。該方法快速有效,可以迅速對大面積區(qū)域建筑物進(jìn)行初步震害普查,在保證準(zhǔn)確率的同時極大地節(jié)省人力物力。本文的主要工作如下:(1)以40棟框架結(jié)構(gòu)建筑物為研究對象,將建筑物層數(shù)、層高、樓高、柱面積率等12個易獲取且關(guān)聯(lián)度較高的關(guān)鍵數(shù)據(jù)作為震害影響因子,充分利用了MATLAB可視性良好的建模特性及LM算法能夠快速擬合的顯著優(yōu)勢,訓(xùn)練了一個基于LM算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)震害預(yù)測模型。采用多組數(shù)據(jù)測試,對單次模擬結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比,并通過多次隨機(jī)選取數(shù)據(jù)樣本建立模型,驗(yàn)證了該模型的精度和穩(wěn)定性。同時,也證明了使用少量震害影響因子即可進(jìn)行震害預(yù)測工作的可行性,為后續(xù)章節(jié)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。(2)擴(kuò)充框架結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)樣本,并按照住宅類與非住宅類將它們分類,基于快速預(yù)測的目的并在保證模型精度的前提下,通過對比研究后舍棄“墻面積率”這一震害影響因子。使用同樣的方法利用11項(xiàng)震害影響因子分別建立住宅類與非住宅類的震害預(yù)測模型,對建模過程中誤差變化曲線、訓(xùn)練數(shù)據(jù)回歸曲線等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并通過相關(guān)算例的實(shí)際模擬及結(jié)果比對驗(yàn)證了這兩個模型是可以對框架結(jié)構(gòu)的震害預(yù)測做出準(zhǔn)確判斷的、(3)分析高層鋼筋混凝土建筑物各個結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)及在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀,以框架-剪力墻結(jié)構(gòu)作為研究對象,選取相應(yīng)的11項(xiàng)數(shù)據(jù)作為震害影響因子進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)震害預(yù)測模型的建模工作。分析該模型的建模過程及模型結(jié)果,并通過兩個算例的計算,證明了該模型可以達(dá)到預(yù)期效果。(4)使用MATLAB軟件中的GUI功能,創(chuàng)建圖形用戶界面,將本文所建立的住宅類框架結(jié)構(gòu)、非住宅類框架結(jié)構(gòu)、高層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)共三個結(jié)構(gòu)類型的震害預(yù)測模型嵌入進(jìn)可視化的小程序內(nèi)。該小程序可以與用戶進(jìn)行實(shí)時交互,在輸入部分輸入建筑物的震害影響因子數(shù)據(jù),選擇結(jié)構(gòu)類型后經(jīng)過程序計算,即可獲得該建筑物在各地震烈度下的模擬震害指數(shù)及模擬震害程度。
【圖文】：

圖 1-1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生中等破壞 圖 1-2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生毀壞往事已矣，來者猶可追。自唐山大地震發(fā)生后，回顧發(fā)生的慘痛教訓(xùn)，我開始大力增加對防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域研究的投入力度，特別是汶川地震后，將每年的月 12 日設(shè)立為防災(zāi)減災(zāi)日，旨在增強(qiáng)全民防災(zāi)意識，提高減災(zāi)能力。目前，如最大限度的減輕地震造成的各項(xiàng)損失，既是國家建設(shè)韌性城鄉(xiāng)的需要，亦是每個從事地震工程等相關(guān)防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域科研工作者的共同目標(biāo)。

圖 1-1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生中等破壞 圖 1-2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生毀壞往事已矣，，來者猶可追。自唐山大地震發(fā)生后，回顧發(fā)生的慘痛教訓(xùn)，我開始大力增加對防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域研究的投入力度，特別是汶川地震后，將每年的月 12 日設(shè)立為防災(zāi)減災(zāi)日，旨在增強(qiáng)全民防災(zāi)意識，提高減災(zāi)能力。目前，如最大限度的減輕地震造成的各項(xiàng)損失，既是國家建設(shè)韌性城鄉(xiāng)的需要，亦是每個從事地震工程等相關(guān)防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域科研工作者的共同目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU375;TU352.11

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本文編號：2617152