空间网格结构构件性能劣化预测方法及装置、介质、设备

本发明涉及土木工程，具体涉及一种空间网格结构构件性能劣化预测方法及装置、介质、设备。

背景技术：

1、空间网格结构具有跨度大、自重轻、整体性强和抗震性能强等优点，因此被广泛使用在大型公共建筑中。然而，空间网格结构在长期服役过程中，不可避免由于环境腐蚀、材料老化等因素发生性能劣化。由于空间网格结构在服役阶段的安全性至关重要，有必要对空间网格钢结构服役阶段的性能进行长期跟踪监测。现有技术中，还未有针对空间网格结构构件性能进行有效预测的方法。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种空间网格结构构件性能劣化预测方法及装置、介质、设备，通过分析空间网格结构关键部位在主控荷载温度作用下的受力变化规律，揭示了构件损伤结构劣化的响应影响规律，为空间网格结构的安全提供保障。

2、为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

3、依据本发明第一方面，本发明提供一种空间网格结构构件性能劣化预测方法，所述方法包括：

4、步骤s1：根据空间网格结构构件的损伤因素构建至少一个空间网格结构构件损伤模型；

5、步骤s2：对所述空间网格结构构件损伤模型施加结构主控荷载工况，得到多个结构支座杆件对应的竖向支座反力值；以及，获取各所述结构支座杆件的构件性能劣化评估指标值，形成竖向支座反力数据集和构件性能劣化评估指标数据集；

6、步骤s3：建立所述竖向支座反力数据集与所述构件性能劣化评估指标数据集的映射关系模型；

7、步骤s4：获取各所述结构支座杆件在服役状态下的实测竖向支座反力值，输入至所述映射关系模型，以输出对应的预测构件性能劣化评估指标值；

8、步骤s5：根据所述预测构件性能劣化评估指标值分析所述结构支座杆件的构件性能劣化情况。

9、可选地，所述空间网格结构构件的损伤因素包括构件损伤类型、构件损伤位置、构件损伤程度中至少一个；

10、其中，所述构件损伤类型包括弯曲变形和构件腐蚀中至少一个；

11、所述构件损伤位置包括环梁杆件、支座杆件和一般杆件中至少一个；

12、所述构件损伤程度包括结构构件的刚度削减程度；和/或，

13、所述结构主控荷载工况包括恒荷载、活荷载、风荷载以及温度作用中至少一个。

14、可选地，所述空间网格结构构件损伤模型用于表征不同的损伤因素下、不同荷载作用时，所述结构支座杆件对应的竖向支座反力的变化情况。

15、可选地，所述根据所述预测构件性能劣化评估指标值分析所述结构支座杆件的构件性能劣化情况，具体包括：

16、将所述预测构件性能劣化评估指标值与预设构件性能劣化评估指标阈值进行对比；

17、若所述预测构件性能劣化评估指标值超过所述预设构件性能劣化评估指标阈值，则进行性能劣化预警；

18、若所述预测构件性能劣化评估指标值未超过所述预设构件性能劣化评估指标阈值，则重复步骤s4～s5。

19、可选地，所述获取各所述结构支座杆件的构件性能劣化评估指标值，具体包括：

20、对各所述结构支座杆件进行静力弹塑性分析，得到弹塑性极限承载力，作为各所述结构支座杆件对应的构件性能劣化评估指标值。

21、可选地，所述建立所述竖向支座反力数据集与所述构件性能劣化评估指标数据集的映射关系模型，具体包括：

22、利用随机森林算法构建表征所述竖向支座反力数据集与所述构件性能劣化评估指标数据集之间的映射关系的随机森林算法模型；

23、基于粒子群算法对所述随机森林算法模型进行参数优化训练，得到训练完成的映射关系模型。

24、可选地，所述获取各所述结构支座杆件在服役状态下的实测竖向支座反力值，具体包括：

25、利用结构健康监测系统实时采集各所述结构支座杆件在服役状态下的实测竖向支座反力值。

26、依据本发明第二方面，本发明提供一种空间网格结构构件性能劣化预测装置，所述装置包括：

27、第一模型构建模块，用于根据空间网格结构构件的损伤因素构建至少一个空间网格结构构件损伤模型；

28、第一数据计算模块，用于对所述空间网格结构构件损伤模型施加结构主控荷载工况，得到多个结构支座杆件对应的竖向支座反力值；以及，获取各所述结构支座杆件的构件性能劣化评估指标值，形成竖向支座反力数据集和构件性能劣化评估指标数据集；

29、第二模型构建模块，用于建立所述竖向支座反力数据集与所述构件性能劣化评估指标数据集的映射关系模型；

30、第二数据计算模块，用于获取各所述结构支座杆件在服役状态下的实测竖向支座反力值，输入至所述映射关系模型，以输出对应的预测构件性能劣化评估指标值；

31、构件性能分析模块，用于根据所述预测构件性能劣化评估指标值分析所述结构支座杆件的构件性能劣化情况。

32、依据本发明第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如本发明第一方面中任一项所述的空间网格结构构件性能劣化预测方法。

33、依据本发明第四方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明第一方面中任一项所述的空间网格结构构件性能劣化预测方法。

34、本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

35、通过本发明方案，根据空间网格结构构件的损伤因素构建至少一个空间网格结构构件损伤模型；对所述空间网格结构构件损伤模型施加结构主控荷载工况，得到多个结构支座杆件对应的竖向支座反力值；以及，获取各所述结构支座杆件的构件性能劣化评估指标值，形成竖向支座反力数据集和构件性能劣化评估指标数据集；建立所述竖向支座反力数据集与所述构件性能劣化评估指标数据集的映射关系模型；获取各所述结构支座杆件在服役状态下的实测竖向支座反力值，输入至所述映射关系模型，以输出对应的预测构件性能劣化评估指标值；根据所述预测构件性能劣化评估指标值分析所述结构支座杆件的构件性能劣化情况。由此，本发明考虑大跨空间网格结构的稳定性，确立构件损伤结构性能劣化的评估指标，建立结构构件损伤的模型；给出结构构件在不同损伤类型、不同损伤位置、不同损伤程度的多种损伤因素下的竖向支座反力变化规律；给出结构受外荷载作用的结构性能变化与响应影响规律，揭示空间网格结构性能劣化对支座反力的影响大小，对空间网格结构的构件性能劣化程度进行预测。

36、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种空间网格结构构件性能劣化预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间网格结构构件的损伤因素包括构件损伤类型、构件损伤位置、构件损伤程度中至少一个；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间网格结构构件损伤模型用于表征不同的损伤因素下、不同荷载作用时，所述结构支座杆件对应的竖向支座反力的变化情况。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预测构件性能劣化评估指标值分析所述结构支座杆件的构件性能劣化情况，具体包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取各所述结构支座杆件的构件性能劣化评估指标值，具体包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述竖向支座反力数据集与所述构件性能劣化评估指标数据集的映射关系模型，具体包括：

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述获取各所述结构支座杆件在服役状态下的实测竖向支座反力值，具体包括：

8.一种空间网格结构构件性能劣化预测装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1～7任一项所述的空间网格结构构件性能劣化预测方法。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～7中任一项所述的空间网格结构构件性能劣化预测方法。

技术总结
本发明提供了一种空间网格结构构件性能劣化预测方法及装置、介质、设备，其中方法包括构建空间网格结构构件损伤模型，并施加结构主控荷载工况，得到结构支座杆件对应的竖向支座反力值；获取各结构支座杆件的构件性能劣化评估指标值；建立竖向支座反力数据集与构件性能劣化评估指标数据集的映射关系模型；获取各结构支座杆件在服役状态下的实测竖向支座反力值，输入至映射关系模型，得到预测构件性能劣化评估指标值；根据预测构件性能劣化评估指标值分析结构支座杆件的构件性能劣化情况。通过本发明，分析了空间网格结构关键部位在主控荷载温度作用下的受力变化规律，揭示了构件损伤结构劣化的响应影响规律，为空间网格结构的安全提供了保障。

技术研发人员：卢伟,滕军,过洪赟
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16