【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及城市建筑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，具體是一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法。
技術(shù)介紹
1、在極端氣象災(zāi)害作用下，城市空間隨機(jī)分布的碎片物體（如石塊、松動(dòng)的建筑構(gòu)件）被強(qiáng)風(fēng)裹挾在城市空間中快速飛行，給人員和建筑帶來巨大的安全隱患。
2、歷次強(qiáng)風(fēng)災(zāi)害的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研表明，高層建筑風(fēng)災(zāi)下的損失和破壞主要是由以玻璃幕墻為主的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在飛拋物作用下的破壞所引起的。玻璃幕墻的破壞會(huì)進(jìn)一步引起建筑內(nèi)部財(cái)物直接暴露在強(qiáng)風(fēng)和強(qiáng)降雨環(huán)境中，造成大量財(cái)產(chǎn)損失。為盡可能降低強(qiáng)風(fēng)災(zāi)害下城市高層建筑的災(zāi)害損失，可以采用保險(xiǎn)手段進(jìn)行風(fēng)災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移。為合理厘定保險(xiǎn)保費(fèi)，必須準(zhǔn)確評(píng)估飛拋物作用下高層建筑玻璃幕墻的破壞風(fēng)險(xiǎn)。但是，由于極端氣象災(zāi)害發(fā)生頻率很低，實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)難以支撐準(zhǔn)確的高層建筑玻璃幕墻的破壞風(fēng)險(xiǎn)，因此亟須通過模擬的手段評(píng)估高層建筑玻璃幕墻的風(fēng)災(zāi)破壞風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了避免和克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法。本申請(qǐng)能夠準(zhǔn)確地評(píng)估玻璃幕墻被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：
3、一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，包括以下評(píng)估步驟:
4、s1、獲取目標(biāo)城市建筑群的建筑布局?jǐn)?shù)據(jù)，以及其在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)每一日所經(jīng)歷的日最大風(fēng)速，以及該日最大風(fēng)速的風(fēng)向，并將該風(fēng)向定義為日最大風(fēng)向；且同一日的日最大風(fēng)速和日最大風(fēng)向組合構(gòu)成一組風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)；
5、s2、根據(jù)步驟s1獲取的多組
6、s3、基于計(jì)算流體力學(xué)方法，結(jié)合步驟s1獲取的建筑布局?jǐn)?shù)據(jù)，構(gòu)建目標(biāo)城市建筑群的城市空間三維模型；并將步驟s1獲取的各組風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)分別單獨(dú)輸入到城市空間三維模型中，以獲得各組風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的城市空間三維風(fēng)場(chǎng)；
7、s4、在步驟s3獲得的各個(gè)城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中分別生成若干個(gè)飛拋物，并統(tǒng)計(jì)各個(gè)飛拋物與各塊玻璃幕墻的碰撞情況；基于統(tǒng)計(jì)的碰撞情況，計(jì)算生成各塊玻璃幕墻被破壞的風(fēng)速風(fēng)向易損性曲面；
8、s5、使用全概率公式對(duì)步驟s2獲得的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合概率分布和步驟s4獲得的風(fēng)速風(fēng)向易損性曲面進(jìn)行概率分析，通過概率分析得到表征各塊玻璃幕墻在各組風(fēng)速風(fēng)向下被破壞的風(fēng)險(xiǎn)的概率模型；
9、s6、將目標(biāo)城市建筑群中的目標(biāo)玻璃幕墻當(dāng)前所在環(huán)境中的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)輸入到步驟s5中的概率模型中，即可獲得目標(biāo)玻璃幕墻在當(dāng)前風(fēng)速風(fēng)向下被破壞的概率，該概率即表征目標(biāo)玻璃幕墻的被破壞風(fēng)險(xiǎn)。
10、作為本申請(qǐng)?jiān)龠M(jìn)一步的方案：?jiǎn)蝹€(gè)飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中飛行時(shí)產(chǎn)生飛行軌跡的過程如下：
11、s4a1、獲取城市空間三維風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)：獲取飛拋物當(dāng)前所處城市空間三維風(fēng)場(chǎng)模擬結(jié)果中，每一時(shí)刻各個(gè)位置的風(fēng)速數(shù)據(jù)和風(fēng)向數(shù)據(jù)；
12、s4a2、應(yīng)用準(zhǔn)定常氣動(dòng)力模型：結(jié)合步驟s4a1獲得的風(fēng)速數(shù)據(jù)和風(fēng)向數(shù)據(jù)，以及飛拋物的幾何特性，利用準(zhǔn)定常氣動(dòng)力模型計(jì)算飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中當(dāng)前所在位置處受到的氣動(dòng)力和力矩；
13、s4a3、設(shè)定飛拋物的初始條件：設(shè)定飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的初始位置、初始速度和初始轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；
14、s4a4、構(gòu)建動(dòng)力學(xué)方程：根據(jù)氣動(dòng)力、力矩、飛拋物的速度、飛拋物的質(zhì)量，以及飛拋物的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度建立動(dòng)力學(xué)方程；動(dòng)力學(xué)方程表示如下：
15、；
16、式中，表示飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中受到的氣動(dòng)力，為矢量；
17、表示飛拋物的質(zhì)量；
18、表示重力加速度；
19、表示飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的速度，為矢量；
20、表示速度在時(shí)間 t上的一階導(dǎo)數(shù)，即表示飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的加速度，為矢量；
21、表示飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中受到的力矩，為矢量；
22、表示飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，為矢量；
23、表示飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為矢量；
24、表示轉(zhuǎn)動(dòng)角速度在時(shí)間 t上的一階導(dǎo)數(shù)，即表示飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度，為矢量；
25、s4a5、求解動(dòng)力學(xué)方程：利用步驟s4a2中的準(zhǔn)定常氣動(dòng)力模型計(jì)算得到的飛拋物當(dāng)前時(shí)刻在初始位置時(shí)的氣動(dòng)力和力矩，然后將飛拋物的初始速度、初始轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，以及初始位置處的氣動(dòng)力和力矩代入到動(dòng)力學(xué)方程中，通過龍格-庫(kù)塔方法求解動(dòng)力學(xué)方程，以更新得到飛拋物下一時(shí)刻的位置、速度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；
26、s4a6、循環(huán)迭代：重復(fù)操作步驟s4a2到步驟s4a5的內(nèi)容，計(jì)算飛拋物在當(dāng)前城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中各個(gè)時(shí)刻的位置、速度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，并在該飛拋物與當(dāng)前城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的任一玻璃幕墻撞擊時(shí)停止迭代；若此時(shí)飛拋物的速度大于玻璃幕墻的速度閾值，則玻璃幕墻被破壞；反之，玻璃幕墻不被破壞；同時(shí)，依次平滑連接該飛拋物從初始位置到撞擊位置的各個(gè)位置點(diǎn)，以此形成該飛拋物在當(dāng)前城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中的飛行軌跡。
27、作為本申請(qǐng)?jiān)龠M(jìn)一步的方案：步驟s4的具體步驟如下：
28、s41、分析單個(gè)城市空間三維風(fēng)場(chǎng)：在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中，建筑的外部區(qū)域同時(shí)均勻地生成設(shè)定數(shù)量的飛拋物，且按照步驟s4a1到步驟s4a6的內(nèi)容同時(shí)對(duì)各個(gè)飛拋物進(jìn)行處理，并分別統(tǒng)計(jì)破壞各塊玻璃幕墻的飛拋物的數(shù)量；然后將該數(shù)量與飛拋物總數(shù)相比，即可獲得各塊玻璃幕墻在當(dāng)前風(fēng)向風(fēng)速條件下的被破壞概率；
29、s42、重復(fù)執(zhí)行步驟s41的內(nèi)容若干次，統(tǒng)計(jì)各塊玻璃幕墻在當(dāng)前風(fēng)向風(fēng)速條件下的被破壞概率，并同時(shí)統(tǒng)計(jì)各塊玻璃幕墻的各個(gè)被破壞概率在當(dāng)前風(fēng)向風(fēng)速條件下發(fā)生的次數(shù)，將該次數(shù)與重復(fù)執(zhí)行的總次數(shù)相比，即可獲得各塊玻璃幕墻的各個(gè)被破壞概率在當(dāng)前風(fēng)向風(fēng)速條件下的發(fā)生概率；
30、s43、分析全部城市空間三維風(fēng)場(chǎng)：按照步驟s42中的內(nèi)容對(duì)全部的城市空間三維風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行分析，以得到各塊玻璃幕墻在各組風(fēng)向風(fēng)速條件下的被破壞概率，同時(shí)得到各塊玻璃幕墻的各個(gè)被破壞概率在各組風(fēng)向風(fēng)速條件下的發(fā)生概率；
31、s44、構(gòu)建風(fēng)速風(fēng)向三維模型，該風(fēng)速風(fēng)向三維模型以風(fēng)速為橫坐標(biāo)，以風(fēng)向?yàn)榭v坐標(biāo)，以被破壞概率的發(fā)生概率為豎坐標(biāo)；然后將步驟s43獲得的發(fā)生概率的數(shù)值輸入到該風(fēng)速風(fēng)向三維模型中，各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)彼此連接構(gòu)成的曲面即為各塊玻璃幕墻被破壞的風(fēng)速風(fēng)向易損性曲面。
32、作為本申請(qǐng)?jiān)龠M(jìn)一步的方案：?jiǎn)螇K玻璃幕墻在單個(gè)被破壞概率下的風(fēng)速風(fēng)向易損性曲面的獲得過程具體如下：
33、s441、獲取當(dāng)前玻璃幕墻在當(dāng)前被破壞概率下的全部風(fēng)速、全部風(fēng)向，以及對(duì)應(yīng)的全部發(fā)生概率，并存放在當(dāng)前玻璃幕墻在當(dāng)前被破壞概率下對(duì)應(yīng)的被撞破情景數(shù)據(jù)庫(kù)中；
34、被撞破情景數(shù)據(jù)庫(kù)中的各個(gè)風(fēng)速由小到大依次排列，且相鄰本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，包括以下評(píng)估步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，單個(gè)飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中飛行時(shí)產(chǎn)生飛行軌跡的過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，步驟S4的具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，單塊玻璃幕墻在單個(gè)被破壞概率下的風(fēng)速風(fēng)向易損性曲面的獲得過程具體如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，步驟S2的具體步驟如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，建筑布局?jǐn)?shù)據(jù)包括建筑的形狀、尺寸、位置，以及目標(biāo)建筑群所在地的地形數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，步驟S3的具體內(nèi)容如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，步驟S5的具體步驟如下：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，概率模型具體表示如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，包括以下評(píng)估步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，單個(gè)飛拋物在城市空間三維風(fēng)場(chǎng)中飛行時(shí)產(chǎn)生飛行軌跡的過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，步驟s4的具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，單塊玻璃幕墻在單個(gè)被破壞概率下的風(fēng)速風(fēng)向易損性曲面的獲得過程具體如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種城市建筑玻璃幕墻被破壞風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，其特征在于，步驟s2的具體步驟如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種城市建筑玻璃幕墻...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：洪旭，陳鈺翔，劉宇山，陳梓銘，黃鑫穎，松和拉·阿爾生，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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