一種基于現(xiàn)場監(jiān)測的建筑物損傷評價分析系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于現(xiàn)場監(jiān)測的建筑物損傷評價分析系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 建筑結(jié)構(gòu)隨著服役時間的增長，結(jié)構(gòu)受到自身不斷老化、使用條件變化及環(huán)境侵 蝕等因素的影響，建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部逐漸損傷，其力學(xué)性能也逐漸降低。在我國，70 %以上的建 筑結(jié)構(gòu)的服役期限在20-30年（一般結(jié)構(gòu)服役期限為50年），大部分建筑結(jié)構(gòu)存在不同程 度的損傷，給使用者帶來極大的安全隱患。因此，對這些建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷評價，并根據(jù)損 傷程度和損傷部位進(jìn)而進(jìn)行健康維護(hù)，十分必要。
[0003] 目前，建筑結(jié)構(gòu)損傷評價的行之有效辦法是在現(xiàn)場進(jìn)行檢測和鑒定，然后依據(jù)現(xiàn) 有的鑒定規(guī)范《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》對建筑物進(jìn)行評價時，需要逐項進(jìn)行評定。對于 相對復(fù)雜的建筑物，由于數(shù)據(jù)量比較大，人工評定費時費力，效率低下，人為因素較多。雖然 許多工程師追求效率在鑒定中引入了計算機，但只是通過使用軟件進(jìn)行計算并沒有對結(jié)構(gòu) 進(jìn)行理論分析。因此，引入結(jié)構(gòu)可靠度時間函數(shù)，建立一套科學(xué)、快速、精準(zhǔn)評價地建筑物損 傷評價分析系統(tǒng)，為使用人員提供建筑評級、建筑耐久性及剩余壽命的評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有的對建筑結(jié)構(gòu)損傷人工評定方式費時費力、效率低下的問題，本發(fā)明特 提出一種基于GIS軟件的數(shù)據(jù)存儲、處理和分析功能的評價分析系統(tǒng)和方法，能夠科學(xué)、快 速、精準(zhǔn)地對建筑物損傷進(jìn)行評價分析。
[0005] 一種基于現(xiàn)場監(jiān)測的建筑物損傷評價分析系統(tǒng)，包括基本數(shù)據(jù)庫和評價數(shù)據(jù)庫；
[0006] 所述基本數(shù)據(jù)庫包括建筑物結(jié)構(gòu)基本資料和建筑物檢測數(shù)據(jù)信息，按照數(shù)據(jù)形式 分為圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫；
[0007] 建筑物結(jié)構(gòu)基本資料包括：結(jié)構(gòu)基本情況包括結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)形式；圈梁、支撐、 或其他抗側(cè)力系統(tǒng)布置；結(jié)構(gòu)整體性；結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用的材料；結(jié)構(gòu)及其支承構(gòu)造和連接構(gòu) 件構(gòu)造；結(jié)構(gòu)系部的尺寸；混凝土外部環(huán)境因素和其他相關(guān)幾何參數(shù)；結(jié)構(gòu)使用條件調(diào)查 核實包括建筑物結(jié)構(gòu)上的作用；周圍環(huán)境和地下水情況；使用時間和荷載史；地基基礎(chǔ)信 息；地基的穩(wěn)定性；變形和土層的分布情況。
[0008] 建筑物檢測數(shù)據(jù)信息包括：墻體裂縫開裂長度走向及寬度，傾斜測量，樓、屋面荷 載，材料強度，磚的標(biāo)號；依據(jù)現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《建筑抗 震設(shè)計規(guī)范》，對該建筑物的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行受壓承載力、抗震承載力、高厚比和局部承 壓驗算，檢測收集到的數(shù)據(jù)通過人工輸入并存儲于基本數(shù)據(jù)庫中的屬性數(shù)據(jù)庫中。
[0009] 所述評價數(shù)據(jù)庫包括評價參數(shù)和評價標(biāo)準(zhǔn)，評價數(shù)據(jù)庫運行時，提取存儲于基本 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，對檢測構(gòu)件的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性和可靠性分析并作為評價參數(shù)；評價標(biāo)準(zhǔn)依 照《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，分為三個層次：構(gòu)件，子單元，鑒定單元。
[0010] 所述構(gòu)件為第一層次，包括：⑴混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性鑒定，包括承載能力、構(gòu)造、 不適與繼續(xù)承載的位移或變形、裂縫四個評定，分別評定每一受檢構(gòu)件等級，并取其中最低 一級作為構(gòu)件安全等級；⑵鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性鑒定，包括承載能力、構(gòu)造、不適與繼續(xù)承載 的位移或變形三個評定，取其中最低一級作為結(jié)構(gòu)安全性等級；⑶砌體構(gòu)件安全性鑒定，包 括承載能力、構(gòu)造、不適與繼續(xù)承載的位移或變形、裂縫四個評定，分別評定每一受檢構(gòu)件 等級，并取其中最低一級作為構(gòu)件安全等級。
[0011] 所述子單元為第二層次，包括：地基基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)系統(tǒng)的承重部分三 個子單元；⑴地基基礎(chǔ)安全性鑒定，包括地基、粧基、斜坡三個檢查項目和基礎(chǔ)、粧兩個主要 構(gòu)件；地基、粧基、斜坡三個項目直接從第二層次評級，基礎(chǔ)和粧根據(jù)第一層次單個構(gòu)件的 評定結(jié)果，參與第二層次的評定，上述5項中最低一級為基礎(chǔ)單元等級；⑵上部承重結(jié)構(gòu)安 全性鑒定，根據(jù)構(gòu)件的安全性、結(jié)構(gòu)整體性等級，以及結(jié)構(gòu)側(cè)向位移等級進(jìn)行評定，以主要 構(gòu)件和結(jié)構(gòu)側(cè)向位移等級最低一級作為上部承重結(jié)構(gòu)的安全性等級；⑶圍護(hù)系統(tǒng)的承重部 分安全性鑒定，根據(jù)該系統(tǒng)專設(shè)的和參與該系統(tǒng)工作的各種等級，以及該部分結(jié)構(gòu)整體性 安全性等級進(jìn)行評級；圍護(hù)系統(tǒng)承重結(jié)構(gòu)安全性等級按下列原則確定：①當(dāng)僅有Au級和Bu 級時，按占多數(shù)級別確定；②當(dāng)含有Cu級或Du級時，按下列規(guī)定評級：當(dāng)Cu級或Du級屬于 主要構(gòu)件時，按最低等級確定；當(dāng)Cu級或Du級屬于一般構(gòu)件時，按實際情況定為Bu級或Cu 級；③圍護(hù)系統(tǒng)承重部分安全等級，不得高于上部承重結(jié)構(gòu)等級。
[0012] 所述鑒定單元為第三層次，在子單元評級基礎(chǔ)上進(jìn)行，鑒定單元的安全等級按下 列原則確定：①一般情況下，根據(jù)地基基礎(chǔ)和上部承重結(jié)構(gòu)的評定結(jié)果按其中較低等級確 定；②當(dāng)鑒定單元的安全性等級按上款評為Asu級或Bsu級，但圍護(hù)系統(tǒng)承重部分的等級Cu 級或Du級時，根據(jù)實際情況將鑒定單元所評等級降低一級或二級，但最后鎖定的等級不得 低于Csu級。
[0013] 一種基于現(xiàn)場監(jiān)測的建筑物損傷評價分析方法，基于上述系統(tǒng)，步驟如下：
[0014] (1)建立基本數(shù)據(jù)庫和評價數(shù)據(jù)庫；
[0015] (2)建筑物構(gòu)件可靠性評價；
[0016] (3)構(gòu)件、子單元和鑒定單元的等級評定。
[0017] 所述步驟（2)中對建筑物構(gòu)件進(jìn)行可靠性評價時，將可靠度定義為時間函數(shù)，構(gòu) 件達(dá)目標(biāo)使用期時的終期可靠指標(biāo)0 (T)滿足：
式中： 0。.25為最低可靠指標(biāo)，0a25=〇.85f3T;f3t為目標(biāo)可靠指標(biāo)，從現(xiàn)行規(guī)范查得；n為耐久 性設(shè)計系數(shù)
S為現(xiàn)行規(guī)范中荷載設(shè)計值；R為現(xiàn) 行規(guī)范中抗力設(shè)計值；S(T)為荷載在目標(biāo)使用期內(nèi)設(shè)計值；R(T)為抗力達(dá)到目標(biāo)使用期時 的取值；T為設(shè)計目標(biāo)使用年限；如果(T)滿足上式，說明結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到目標(biāo)使用期時，構(gòu) 件結(jié)構(gòu)質(zhì)量滿足預(yù)計的要求，設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用壽命是安全、耐久的；反之，如果 0 (T)不滿足上式，則說明結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能安全、可靠地實現(xiàn)目標(biāo)使用期。
[0018] 本發(fā)明的系統(tǒng)由基本數(shù)據(jù)庫和評價數(shù)據(jù)庫組成，它們基于GIS軟件進(jìn)行存儲、數(shù) 據(jù)處理和分析。其中GIS軟件管理數(shù)據(jù)存儲與組織是一個數(shù)據(jù)集成的過程，也是建立GIS 數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵步驟，涉及到空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織。刪格模型、矢量模型或刪格/矢量 混合模型是常用的空間數(shù)據(jù)組織方式?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇在一定程度上決定了系統(tǒng)所能 執(zhí)行的數(shù)據(jù)操作與分析的功能。混合型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)利用了矢量與刪格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，為許 多成功的GIS軟件系統(tǒng)所采用。屬性數(shù)據(jù)的組織有文件系統(tǒng)及采用層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或 關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。
[0019] 本發(fā)明的系統(tǒng)和方法對建筑物損傷情況進(jìn)行科學(xué)的評價，在相關(guān)規(guī)范和基本理論 基礎(chǔ)上，借助于計算機的輔助，將建筑物的檢測數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，通過編制計算機程序，可 以快速、精準(zhǔn)地得到對建筑物質(zhì)量等級進(jìn)行評價，從而極大地提高工作效率，并為建筑結(jié)構(gòu) 的健康維護(hù)、加固設(shè)計、耐久性以及使用壽命評估提供可靠的依據(jù)。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)工作框架圖；
[0021] 圖2為基本數(shù)據(jù)庫信息圖；
[0022] 圖3為評價數(shù)據(jù)庫信息圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，系統(tǒng)工作流程如圖1所 不〇
[0024] 1.建筑物檢測基本程序與建筑物質(zhì)量信息采集
[0025] (1)鑒定基本程序：①確定鑒定目的及范圍