[发明专利]一种基于不确定性分析的城镇砌体住宅安全评估方法

说明书

本发明公开了一种基于不确定性分析的城镇砌体住宅安全评估方法，属于工程结构性能评估领域。该方法首先对结构进行环境振动下的加速度采集，得到加速度数据。其次，采用多参考点协方差驱动随机子空间法与卷积神经网络自动识别结构模态参数及其不确定性。然后，以得到的不确定性模态参数为输入，采用基于渐进马尔科夫链蒙特卡罗法(TMCMC)的贝叶斯模型修正方法，修正结构的初始有限元模型，得到带有不确定性参数的城镇砌体住宅安全评估模型。最后，对该模型进行同时考虑荷载作用及结构参数不确定性的安全评估。本发明能够构建有效的城镇砌体住宅安全评估模型，从而实现该类房屋长期安全管理与灾害预警的目标。

技术领域

本发明涉及一种基于不确定性分析的城镇砌体住宅安全评估方法，属于工程结构性能评 估领域，用于城镇砌体住宅的安全评估。

背景技术

对结构进行安全评估是保障结构安全的有效手段，目前主要依据相关国家规范标准，借 助于仪器设备进行人工现场检测，并根据材料强度、构件尺寸、结构变形、裂缝宽度等实测 数据及结构缺陷、损伤、腐蚀等外观检测情况将结构评定为A_su、B_su、C_su、D_su等4个安全等 级。然而，由于检测手段繁琐多样和实际操作费时费力，对大量城镇砌体住宅进行定时的安 全评定需投入大量人力和物力；同时房屋的安全评定在很大程度上依赖于专业人员的分析判 断，其安全评定结果往往带有一定的片面性和主观性。当然，基于现场检测的安全评定方法 由于未能建立城镇砌体住宅安全评估的结构分析模型，难以预测服役过程中复杂荷载作用下 的结构响应，因此无法实现砌体住宅长期安全管理和灾害预警的社会目标。

城镇砌体住宅具有数量众多，结构材料性能离散性大等工程特点，传统的人工现场检测 方法无法满足其安全评定的要求。结构健康监测(SHM)作为当前重大工程结构安全保障的 重要技术，近三十年来在世界范围内得到快速发展和应用，其最常用的方法是通过环境振动 响应识别结构模态参数，建立结构分析模型并加以修正，最后进行荷载分析实现安全评估和 灾害预警。同时，随着对各种不确定性因素认识的不断加深，科研人员在结构模态识别、模 型修正、安全评估等领域展开了大量不确定性分析理论的研究，并取得了丰富的研究成果， 进一步推动了SHM的工程应用。目前，SHM主要应用于桥梁、大坝和空间结构等大型建筑 形式中，在砌体结构安全评估中的应用则尚处于起步阶段。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于不确定性分析的城镇砌体住宅安全 评估方法，该方法结合不确定性分析在SHM领域的最新研究成果，构建城镇砌体住宅基于 不确定性分析的安全评估模型，并在此基础上实现该类房屋的安全评定与灾害预警。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于不确定性分析的城镇砌体住宅安全 评估方法，步骤如下：

(1)采用加速度传感器对住宅结构进行环境振动下的加速度数据采集；

(2)采用多参考点协方差驱动随机子空间法，结合卷积神经网络，对住宅结构进行不确 定性模态参数自动识别，得到结构的真实模态参数及其不确定性；

(3)以步骤(2)获得的不确定性模态参数为输入，采用基于渐进马尔科夫链蒙特卡罗 法(TMCMC)的贝叶斯模型修正方法，对建立的城镇砌体住宅等效框架模型以及等效体积单元模型进行随机模型修正，得到带有不确定性参数的城镇砌体住宅安全评估模型；

(4)基于步骤(3)构建的带有不确定性参数的城镇砌体住宅安全评估模型，在同时考 虑荷载作用及结构参数不确定性的情况下对结构进行地震与风灾易损性分析，实现结构的安 全评定与灾害预警。

进一步地，所述步骤(2)中，对住宅结构进行不确定性模态参数自动识别包括如下步骤：