基于高效神经网络的框架结构节点损伤的多重分步识别方法

提出了基于神经网络的框架结构节点损伤的多重分步识别方法,建立了用于框架结构节点损伤识别的高效神经网络法。根据节点损伤的多重分步识别思路,把节点损伤识别主要分为四步:第一步利用神经网络建立损伤异常过滤器对节点损伤进行预警;第二步以频率构造的组合指标作为神经网络输入向量,对节点损伤进行初步定位;第三步以归一化的应变模态差绝对值作为神经网络输入向量,对节点损伤进行具体定位;第四步以应变模态差绝对值作为神经网络输入向量,对节点损伤程度进行识别。针对三跨四层的框架结构进行了节点损伤识别数值模拟,结果表明:应用神经网络技术,采用多重分步识别方法,简化了网络的结构,能够有效地对框架结构节点损伤进行预警、定位和定量。     

基于神经网络的框架结构损伤多重分步识别

提出了基于神经网络的框架结构损伤多重分步识别方法,建立了用于框架结构损伤识别的高效神经网络。根据构件损伤的多重分步识别思路,把构件损伤识别过程分为:利用神经网络建立损伤异常过滤器对构件损伤进行预警;以频率构造的组合指标作为神经网络输入向量,对构件损伤进行初步定位;以频率和模态振型构造的组合指标作为神经网络输入向量,对构件损伤进行具体定位;以频率平方变化率作为神经网络输入向量,对构件损伤程度进行识别。最后针对三跨四层的框架结构进行了损伤识别数值模拟。结果表明:基于神经网络的框架结构损伤多重分步识别方法简化了网络的结构,能够有效地对框架结构损伤进行预警、定位和定量。     

基于均匀设计试验的框架结构正分析分步式损伤识别方法

为对框架结构柱损伤位置和程度进行识别,应用均匀设计方法构建可用于结构损伤正分析档案库的试验表,按此试验表对抽样出的损伤位置和程度进行BP神经网络训练.训练后的神经网络根据分步式识别方法,以固有频率对结构出现的损伤进行层定位,再以位移变化率对损伤进行构件定位,同时反馈获得构件的损伤程度.通过2个模型结构损伤识别的算例,分别验证了所构建神经网络和识别参数的正确性,以及基于均匀设计试验分步式损伤识别方法的有效性.计算结果表明均匀设计试验可在保证识别效果的同时,大幅减少神经网络的训练次数;分步识别方法可对框架结构损伤位置进行精确判定,克服了一步识别框架损伤或单独使用某种参数进行损伤识别的缺陷.     

基于均匀设计实验的框架结构损伤识别应用研究

为对不规则框架结构的柱进行损伤识别,由位移指标对损伤初步定位后,利用均匀设计思想构造分步识别方案,通过BP神经网络利用频率和位移指标对损伤构件进行具体定位。通过6层框架数值模拟结果表明此方法克服了大型均匀设计表偏差过大,以及单一参数进行损伤识别的缺陷,能够较好地对框架结构损伤位置进行精确判定。     

基于统计矩理论和贝叶斯方法的框架结构损伤识别方法研究

基于统计矩理论,以融合位移四阶统计矩和加速度八阶统计矩作为损伤指标,结合贝叶斯混合采样算法,提出了仅通过单次采样即可进行框架结构损伤识别的方法。该方法将标准MH算法和Gibbs算法相结合,以正交设计试验为基础研究单次采样的最佳时长。通过改进的位移四阶统计矩和加速度八阶统计矩损伤指标,快速识别模型结构损伤位置,然后结合贝叶斯MH-Gibbs混合采样算法基于模型分析快速识别结构损伤程度。建立12层标准框架结构数值模型,在信噪比40、30 dB条件下,针对不同损伤识别方法进行识别效果及效率研究对比。通过已有振动台试验对该识别方法进行验证,结果表明：改进的位移四阶统计矩和加速度八阶统计矩损伤指标相较于采用单一加速度八阶统计矩损伤指标识别效果更精准,根据正交设计试验得到的单次采样最佳时长避免贝叶斯方法多次采样的局限性,因此该方法在识别结构损伤时收敛快耗时短,识别精度高且只需一次采样即可对框架结构进行损伤诊断。     

空间网格结构节点螺栓松动损伤定位有限元分析

以单层柱面网壳试验模型为背景进行损伤定位研究,采用ANSYS软件对其螺栓松动损伤进行了有限元分析,利用神经网络的模式分类功能进行了螺栓松动的分步损伤定位,即首先以整体结构为研究对象,采用面向子结构的损伤定位,确定结构是否存在损伤及损伤的大致位置;然后采用面向节点的损伤定位法,确定子结构中螺栓松动损伤的节点位置。研究结果表明：损伤识别的成功率与杆件灵敏度密切相关,为了保证识别结果准确性,其灵敏度达到2%以上才能正确识别,当杆件的灵敏度过低时将无法通过动力测试识别;采用分步损伤定位方法可以显著减少损伤精确定位时训练样本的数量,适合于不完备的模态数据,利用低阶模态数据即可准确识别损伤的子结构与节点位置。     

框架结构基于能量耗散的WSDA法

对框架结构进行楼层、构件层次上的能量损耗分析,将动力时程分析法与能量方程结合,拟合出基于能量耗散的框架结构整体损伤指数公式,该式中Dw值对楼层和构件特性敏感,并验证了平面框架最终状态的正确性。     

地震激励下钢筋混凝土框架结构楼层损伤研究

地震激励将诱引建筑结构损伤,且损伤会由于荷载循环次数的增加而不断累积。在分析总结国内外关于楼层地震损伤模型研究成果的基础上,得出结构损伤从构件维度上考虑比从整体结构维度上考虑更能合理反映损伤演化规律。采用"预损法"并利用有限元软件ABAQUS模拟框架结构在构件各主要设计参数(如楼板作用、轴压比)变化时所引起的损伤,揭示各类构件损伤对楼层损伤的影响规律,建立往复荷载作用下钢筋混凝土框架结构楼层损伤模型。     

基于统计矩理论的无模型结构损伤识别方法研究

通过对统计矩理论的分析,提出了一种在时域内利用结构加速度八阶矩作为损伤指标,直接利用输出信号快速判断结构有无损伤及损伤位置的识别方法。通过对典型Benchmark四层钢框架结构数值仿真模型和实测试验进行分析,研究了不同位置斜撑缺失以及弹性模量减少工况下的损伤位置识别,并通过12层标准RC框架振动台试验数据分析了不同楼层梁的损伤工况,判定了各楼层相对损伤程度变化。结果表明：利用响应信号的结构加速度八阶矩适合作为损伤识别的直接判别指标,通过两次定期测试的相对变化可以直接快速对不同损伤工况进行损伤诊断。     

地面交通激励下西安钟楼木结构损伤识别

对西安钟楼环道行驶的地面车辆激励下钟楼木框架结构进行损伤识别,选取钟楼上部木框架结构1层外围的中跨梁进行分析,对钟楼木框架结构采用小波包能量曲率差来进行损伤定位研究。研究表明:该指标在没有噪声干扰情况下能敏感地识别出钟楼上部木框架结构的损伤,能准确定位出钟楼木框架结构梁上出现的损伤位置;损伤程度增加,指标值增大。在信噪比SNR大于或等于40d B情况下,有高斯白噪声的影响时该指标能准确定位钟楼上部木框架梁上出现的损伤位置,能抵抗一定的噪声干扰影响;进一步判别了钟楼木框架结构的损伤程度并进行了验算,为古木建筑结构在交通激励下的损伤识别奠定了理论基础。     

多层钢筋混凝土框架结构基于材料的损伤模型研究

基于线性损伤理论,在确立混凝土和钢筋材料的损伤指标计算模型的基础上,通过引入加权系数,实现了从材料到钢筋混凝土构件截面、构件、楼层及框架结构损伤指标的计算;并按我国现行规范设计了一个位于抗震设防烈度为8度区的5层钢筋混凝土框架结构;采用Open Sees软件按上述基于材料的钢筋混凝土整体结构的损伤评估方法对其进行了增量动力分析及损伤评估。计算结果表明:采用基于材料的损伤模型计算方法,不仅能够很好地预测多层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤发展过程,还能很好地评估多层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤状态。     

钢筋混凝土框架结构地震损伤倒塌分析

为了更好地了解钢筋混凝土框架结构的地震损伤倒塌行为,本文探讨了混凝土框架结构的倒塌机制,并分别对某3层和9层框架结构进行了地震损伤数值模拟,研究了近断层强震下的结构响应行为和倒塌破坏演化模式,同时给出了相应的抗倒塌设计建议。结果表明:近断层速度脉冲型地震动对楼层低的结构的破坏影响与非速度脉冲的大致相同;但对楼层较高的结构,影响差别较大。对于低层的混凝土框架结构,构件出现的塑性铰后,能沿结构高度均匀发展;但对于较高层的框架结构,其塑性铰的发展不充分,使得结构构件无法充分发挥其抗震性能;且含有速度脉冲和不含速度脉冲引起的结构塑性铰发展的顺序也不同。     

基于频响函数的刚架结构损伤识别研究

简述了结构损伤识别的本质,采用基于频响函数的结构损伤识别方法,从结构损伤定性、定位、定量三方面,对某平面结构进行了损伤识别,数值模拟计算结果表明,该方法简单易行,能够达到较高的损伤识别精度。     

框架结构震后损伤的精确定位

基于频率易测且精度较高的特点,提出了框架结构损伤诊断的三步法。首先确定损伤杆件:把频率看作损伤参数的函数,以结构的每根杆件为一个单元,通过测量结构损伤前后频率的变化,构造以损伤参数为未知量的线性方程组,求解得到受损的构件。其次,把受损杆件划分成若干单元,再次构建方程组并求解,确定出损伤的具体位置和程度。最后,采用数理统计的方法,解决了由于测量误差影响诊断精度的问题。通过对一个2层框架结构进行数值模拟分析,表明其损伤识别效果较好。     

已有钢筋混凝土框架结构的抗震可靠度分析

提出已有钢筋混凝土框架结构抗震可靠度分析的一种实用方法,取最小的楼层可靠度作为结构的可靠度;利用构件的荷载/抗力比,并考虑其他修正系数的办法构造权函数,将各构件的可靠度组合成楼层的可靠度;根据震害经验,以柱的抗剪能力建立钢筋混凝土框架结构的抗震功能函数;对混凝土碳化和结构荷载的影响因素进行分析。并对一个工程实例进行分析,分别计算出原结构及采用三种不同方法加固方案后的结构抗震可靠度。     

钢筋混凝土框架结构基于能量抗震设计方法研究

针对基于能量抗震设计方法在钢筋混凝土（RC）框架结构中的应用进行研究。总结现有能量抗震设计方法研究进展,指出在控制罕遇地震作用下结构耗能机制的基础上确定构件累积滞回耗能需求是落实该方法的关键。通过大量RC框架结构算例的弹塑性分析,提出基于“强柱弱梁”耗能机制下RC框架梁、柱构件累积滞回耗能需求的计算方法,包括：总累积滞回耗能在框架梁和框架柱的分配和沿楼层高度的分布以及在同一楼层的分布。在此基础上,结合梁柱构件的承载力和变形需求,进行梁柱构件的耗能损伤评价,并据此实现基于能量抗震设计。通过1个4层框架结构的算例说明所建议的基于能量抗震设计方法在RC框架结构的具体应用。结果表明,所建议方法的构件耗能需求计算结果与时程分析结果吻合较好,且偏于安全。     

基于模型修正理论和频响函数模式置信准则的简支梁损伤动力评估方法

提出了一种基于频响函数模式置信准则的改进模型修正方法,用以识别各部位的损伤指数,从而对简支梁的损伤进行定量评估。加工制作了4片模型简支钢梁,用切割截面的方式模拟了损伤,进行了动力测试,并利用所提方法进行了损伤识别。简支钢梁数值模拟和模型试验结果表明：利用相邻测点间频响函数模式置信准则指数构造目标函数时,可有效增加识别变量的个数;第1阶频率和第2阶频率之间的区段内频响函数对损伤灵敏度较高,可用SAC指数计算和简支梁损伤识别;所提损伤评估方法对测试系统误差和噪声不敏感,可实现对多个位置损伤的同步定位和定量识别;在传感器数量有限的情况下,采用分步识别法可以实现对损伤位置的逐步接近和损伤程度的精细化识别。     

混钢全装配框架结构体系初探

本文提出了一种全装配框架结构——混钢框架结构,其方法是将混凝土梁柱构件用钢构件连接形成框架.针对这种框架结构提出了:混凝土构件与钢构件之间采用套筒转换连接的构造做法,混凝土构件中的钢筋焊于套筒端板上,通过端板传力于钢构件上;混凝土柱与柱采用钢制法兰连接,连接位置可设在楼层中间,该处柱弯矩较小,也方便安装施工;柱与梁连接...     

应变模态在桁架结构损伤识别中的研究

对平面桁架结构的损伤识别进行了研究。首先从桁架节点位移推导了应变模态的计算公式,然后通过有限元软件建立桁架结构数值模型,采用一阶应变差识别指标对桁架发生单处和多处构件损伤进行损伤定位。结果表明了一阶应变差识别指标在平面桁架结构中损伤定位的可行和有效。     

基于斜率模态的统一化损伤识别指标研究

提出了一种基于规则结构第一阶频率斜率模态的梁式结构损伤定位与程度识别方法.分析比较了第一阶位移模态及其斜率模态对于结构系统参数的敏感性.结合有限元模型,形成一系列以斜率模态为基础得到的统一化损伤识别指标(UDI),以该指标表现出的损伤状态在不同损伤工况下对于任意楼层损伤程度都具有稳定性,这样就避免了大型损伤特征矩阵的计算.使用UDI指标对一剪切型梁在单损伤与几种多损伤工况下进行了损伤识别与定位,并且分析实际结构与数值模型系统参数存在误差的情况下的识别效果.还考虑了减少测点布置后的损伤识别效果,且对识别误差的原因进行了分析.研究结果表明:基于第一频率斜率模态的UDI指标在具有近似数值模型的条件下,能够确定损伤位置并且可以较精确地估计损伤程度,而且识别速度快.