一种基于现场监测的建筑物损伤评价分析系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于现场监测的建筑物损伤评价分析系统及方法。
【背景技术】
[0002] 建筑结构随着服役时间的增长，结构受到自身不断老化、使用条件变化及环境侵 蚀等因素的影响，建筑结构内部逐渐损伤，其力学性能也逐渐降低。在我国，70 %以上的建 筑结构的服役期限在20-30年（一般结构服役期限为50年），大部分建筑结构存在不同程 度的损伤，给使用者带来极大的安全隐患。因此，对这些建筑结构进行损伤评价，并根据损 伤程度和损伤部位进而进行健康维护，十分必要。
[0003] 目前，建筑结构损伤评价的行之有效办法是在现场进行检测和鉴定，然后依据现 有的鉴定规范《民用建筑可靠性鉴定标准》对建筑物进行评价时，需要逐项进行评定。对于 相对复杂的建筑物，由于数据量比较大，人工评定费时费力，效率低下，人为因素较多。虽然 许多工程师追求效率在鉴定中引入了计算机，但只是通过使用软件进行计算并没有对结构 进行理论分析。因此，引入结构可靠度时间函数，建立一套科学、快速、精准评价地建筑物损 伤评价分析系统，为使用人员提供建筑评级、建筑耐久性及剩余寿命的评估。
【发明内容】
[0004] 针对现有的对建筑结构损伤人工评定方式费时费力、效率低下的问题，本发明特 提出一种基于GIS软件的数据存储、处理和分析功能的评价分析系统和方法，能够科学、快 速、精准地对建筑物损伤进行评价分析。
[0005] 一种基于现场监测的建筑物损伤评价分析系统，包括基本数据库和评价数据库；
[0006] 所述基本数据库包括建筑物结构基本资料和建筑物检测数据信息，按照数据形式 分为图形数据库和属性数据库；
[0007] 建筑物结构基本资料包括：结构基本情况包括结构布置和结构形式；圈梁、支撑、 或其他抗侧力系统布置；结构整体性；结构构件使用的材料；结构及其支承构造和连接构 件构造；结构系部的尺寸；混凝土外部环境因素和其他相关几何参数；结构使用条件调查 核实包括建筑物结构上的作用；周围环境和地下水情况；使用时间和荷载史；地基基础信 息；地基的稳定性；变形和土层的分布情况。
[0008] 建筑物检测数据信息包括：墙体裂缝开裂长度走向及宽度，倾斜测量，楼、屋面荷 载，材料强度，砖的标号；依据现行《砌体结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》和《建筑抗 震设计规范》，对该建筑物的主要结构构件进行受压承载力、抗震承载力、高厚比和局部承 压验算，检测收集到的数据通过人工输入并存储于基本数据库中的属性数据库中。
[0009] 所述评价数据库包括评价参数和评价标准，评价数据库运行时，提取存储于基本 数据库的数据，对检测构件的数据进行安全性和可靠性分析并作为评价参数；评价标准依 照《民用建筑可靠性鉴定标准》，分为三个层次：构件，子单元，鉴定单元。
[0010] 所述构件为第一层次，包括：⑴混凝土结构构件安全性鉴定，包括承载能力、构造、 不适与继续承载的位移或变形、裂缝四个评定，分别评定每一受检构件等级，并取其中最低 一级作为构件安全等级；⑵钢结构构件安全性鉴定，包括承载能力、构造、不适与继续承载 的位移或变形三个评定，取其中最低一级作为结构安全性等级；⑶砌体构件安全性鉴定，包 括承载能力、构造、不适与继续承载的位移或变形、裂缝四个评定，分别评定每一受检构件 等级，并取其中最低一级作为构件安全等级。
[0011] 所述子单元为第二层次，包括：地基基础、上部承重结构和围护系统的承重部分三 个子单元；⑴地基基础安全性鉴定，包括地基、粧基、斜坡三个检查项目和基础、粧两个主要 构件；地基、粧基、斜坡三个项目直接从第二层次评级，基础和粧根据第一层次单个构件的 评定结果，参与第二层次的评定，上述5项中最低一级为基础单元等级；⑵上部承重结构安 全性鉴定，根据构件的安全性、结构整体性等级，以及结构侧向位移等级进行评定，以主要 构件和结构侧向位移等级最低一级作为上部承重结构的安全性等级；⑶围护系统的承重部 分安全性鉴定，根据该系统专设的和参与该系统工作的各种等级，以及该部分结构整体性 安全性等级进行评级；围护系统承重结构安全性等级按下列原则确定：①当仅有Au级和Bu 级时，按占多数级别确定；②当含有Cu级或Du级时，按下列规定评级：当Cu级或Du级属于 主要构件时，按最低等级确定；当Cu级或Du级属于一般构件时，按实际情况定为Bu级或Cu 级；③围护系统承重部分安全等级，不得高于上部承重结构等级。
[0012] 所述鉴定单元为第三层次，在子单元评级基础上进行，鉴定单元的安全等级按下 列原则确定：①一般情况下，根据地基基础和上部承重结构的评定结果按其中较低等级确 定；②当鉴定单元的安全性等级按上款评为Asu级或Bsu级，但围护系统承重部分的等级Cu 级或Du级时，根据实际情况将鉴定单元所评等级降低一级或二级，但最后锁定的等级不得 低于Csu级。
[0013] 一种基于现场监测的建筑物损伤评价分析方法，基于上述系统，步骤如下：
[0014] (1)建立基本数据库和评价数据库；
[0015] (2)建筑物构件可靠性评价；
[0016] (3)构件、子单元和鉴定单元的等级评定。
[0017] 所述步骤（2)中对建筑物构件进行可靠性评价时，将可靠度定义为时间函数，构 件达目标使用期时的终期可靠指标0 (T)满足：
式中： 0。.25为最低可靠指标，0a25=〇.85f3T;f3t为目标可靠指标，从现行规范查得；n为耐久 性设计系数
S为现行规范中荷载设计值；R为现 行规范中抗力设计值；S(T)为荷载在目标使用期内设计值；R(T)为抗力达到目标使用期时 的取值；T为设计目标使用年限；如果(T)满足上式，说明结构构件达到目标使用期时，构 件结构质量满足预计的要求，设计方案的结构质量和使用寿命是安全、耐久的；反之，如果 0 (T)不满足上式，则说明结构构件不能安全、可靠地实现目标使用期。
[0018] 本发明的系统由基本数据库和评价数据库组成，它们基于GIS软件进行存储、数 据处理和分析。其中GIS软件管理数据存储与组织是一个数据集成的过程，也是建立GIS 数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。删格模型、矢量模型或删格/矢量 混合模型是常用的空间数据组织方式。空间数据结构的选择在一定程度上决定了系统所能 执行的数据操作与分析的功能。混合型数据结构利用了矢量与删格数据结构的优点，为许 多成功的GIS软件系统所采用。属性数据的组织有文件系统及采用层次结构、网络结构或 关系结构的数据库管理系统等。
[0019] 本发明的系统和方法对建筑物损伤情况进行科学的评价，在相关规范和基本理论 基础上，借助于计算机的辅助，将建筑物的检测数据存入数据库，通过编制计算机程序，可 以快速、精准地得到对建筑物质量等级进行评价，从而极大地提高工作效率，并为建筑结构 的健康维护、加固设计、耐久性以及使用寿命评估提供可靠的依据。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明系统工作框架图；
[0021] 图2为基本数据库信息图；
[0022] 图3为评价数据库信息图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明，系统工作流程如图1所 不〇
[0024] 1.建筑物检测基本程序与建筑物质量信息采集
[0025] (1)鉴定基本程序：①确定鉴定目的及范围