[发明专利]基于多尺度模型修正的高层结构复杂构件受力分析方法

说明书

本申请提供一种基于多尺度模型修正的高层结构复杂构件受力分析方法，该方法通过获取高层结构中相应测试构件的动静力响应的实测数据和基于初始有限元模型计算得到的动静力响应的模拟数据；根据所述实测数据与所述模拟数据之间的相对误差大小，构建该构件的多尺度有限元模型修正优化函数；利用多目标优化算法实现对初始有限元模型的修正；最后，基于修正后的有限元模型分析该构件在超大风荷载作用下的应力变化情况。该方法可以保证基于修正后有限元模型模拟结构响应的准确性，进而可以确认在超大风荷载作用下高层实际结构的安全性等。

技术领域

本申请涉及高层结构内力分析技术领域，尤其涉及一种基于多尺度模型修正的高层结构复杂构件受力分析方法。

背景技术

复杂环境作用下高层结构中的复杂构件通常受力复杂，数值模拟无法准确反映构件的内力分布与变化，而通过对结构实际监测获取的真实结构响应虽然可以直接反映转换结构的局部复杂工作状态，但受到传感器数量的限制，无法获取完备的响应信息。因此有必要通过有限元模型来模拟结构的实际行为。

结构有限元模型通常是按照设计图在建立过程中对实际结构的几何特性、材料参数、边界条件以及其它条件等进行了简化和假定来构建得到。然而，由于结构在施工过程中存在不确定性，导致结构有限元模型与实际的工程结构之间往往会存在偏差。此时，若直接采用上述方法构建的结构有限元模型进行如台风等风荷载下的应力变化分析，会出现模拟的结构响应与实际结构响应存在较大误差，因此无法根据模拟受力分析结果来确定实际结构在如台风等超大风荷载下是否是安全的等。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种基于多尺度模型修正的高层结构复杂构件受力分析方法，可以保证基于有限元模型模拟结构响应的准确性，从而准确地分析高层结构的安全性问题等。

第一方面，本申请实施例提供一种基于多尺度模型修正的高层结构复杂构件受力分析方法，包括：

获取高层结构中测试构件在一段时间内的动静力响应的实测数据；

通过所述测试构件的初始有限元模型计算得到所述测试构件的动静力响应的模拟数据；

根据所述实测数据与所述模拟数据之间的相对误差大小，确定所述初始有限元模型中的多个修正参数，并构建与所述多个修正参数有关的多尺度有限元模型修正优化函数；

利用多目标优化算法求解所述多尺度有限元模型修正优化函数，得到每个所述修正参数的修正值，并利用所述修正值对所述初始有限元模型修正，得到有限元修正模型；

基于所述有限元修正模型施加超大风荷载作用，分析得到所述测试构件的应力变化。

第二方面，本申请实施例还提供一种基于模型修正的高层复杂构件的安全性分析系统，包括：

数据采集器，包括用于设置在测试构件上不同应变测点的多个应变传感器和用于设置在不同楼层的加速度传感器，用于采集各所述测试构件在一段时间内的动静力响应的实测数据；

现场控制箱，连接所述数据采集器，用于将采集的所述实测数据发送到处理器；

所述处理器用于获取所述实测数据，并通过所述测试构件的初始有限元模型计算得到所述测试构件的动静力响应的模拟数据；以及，根据所述实测数据与所述模拟数据之间的相对误差大小，确定所述初始有限元模型中的多个修正参数，并构建与所述多个修正参数有关的多尺度有限元模型修正优化函数；

所述处理器还用于利用多目标优化算法求解所述多尺度有限元模型修正优化函数，得到每个所述修正参数的修正值，并利用所述修正值对所述初始有限元模型修正，得到有限元修正模型；基于所述有限元修正模型施加超大风荷载作用，分析得到所述测试构件的应力变化。