框架结构震害特征简析及三维灾害场景实现初步

摘要

破坏性地震发生后政府一般向震区迅速派遣应急救援队伍,挽救受灾群众的生命和财产。应急救援重在演练,演练救援队伍就需要合理的模拟地震发生后不同结构建筑的震后破坏状态,现在利用计算机进行仿真模拟建筑破坏状态,进行虚拟救援演练,已经成为救援演练的发展趋势和有效手段。
　　 框架结构作为我国的一种重要的结构形式,已经广泛的应用在我国广大的城市和发达的城镇。框架结构震后救援已经成为救援工作中的一项重内容,进行框架结构的震后三维震害模拟有着重要的现实意义。因此,本文就如何利用三维建模软件3d Max和地理信息系统软件ArcGis实现框架结构三维震害可视化进行了探讨,并且在基于三维地形的基础上对城市地震灾害场景实现方法进行探讨性研究,具体工作如下:
　　 在查阅和收集了汶川地震,台湾集集地震以及日本阪神地震中和其它相关地震中关于框架结构的震害资料的基础上,对上述地震中的框架结构的不同破坏状态进行了归类总结,并且简要的分析了发生相应破坏的原因。进一步总结出框架结构发生典型震害的部位。通过框架结构的不同构件轻微,中等,严重破坏的破坏现象,对框架结构的构件、整体震害状态进行了划分。
　　 在对框架结构按照建筑规范进行适当的分类后,在框架结构分类的基础上研究了利用三维建模软件3d Max建立三维完好模型的方法；结合图像处理软件Photoshop,采取从震害图片中提取框架结构震害纹理的方法,并且将纹理通过贴图方法运用在三维模型上,初步实现了填充墙破坏裂纹,柱头塑性铰等震害的仿真模拟；结合CAD与3d Max软件初步实现了填充墙严重破坏裂纹,和倒塌的逼真模拟。并且将这些构件破坏现象合理组合,建立了框架结构整体轻微破坏,中等破坏,严重破坏等破坏模型；为了通过少量的破坏纹理模拟大量的建筑破坏现象,提出了破坏纹理库的建设,为了规范合理的建立模型提出建模规范等一系列准则。
　　 在GIS平台实现准三维地形的条件下,提出了城市震害三维模拟的总体思路,并且提出了城市震害模拟的具体技术路线,实现了地震影响场的初步模拟,在地震影响场作用下以石狮市为例,实现了三维城市模型的生成,并实现了在不同烈度下,城市建筑破坏状态的分颜色展示,再导入三维破坏模型实现了三维破坏城市的初步模拟。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 选题背景及研究意义

1.2.1 本文选题背景

1.2.2 本文研究意义

1.3 国内外发展现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 各章主要研究内容

第二章 框架结构的典型震害分析以及震害分布规律研究

2.1 引言

2.2 框架结构简介

2.3 影响框架结构抗震性能的结构概念设计

2.4 框架结构典型震害分析

2.4.1 框架结构的整体破坏

2.4.2 框架结构的构件破坏

2.5 不同年代设防标准的房屋震害表现

2.6 高烈度区房屋震害表现

2.7 设防结构房屋与非设防房屋震害表现

2.8 框架结构建筑震害等级划分

2.9 本章小结

第三章 框架结构三维破坏模型建模技术

3.1 引言

3.2 数字图像处理与三维建模技术

3.3 三维建筑的分类标准

3.4 框架结构三维完好模型建模技术

3.4.1 三维建模关键技术

3.4.2 三维框架结构完好模型建模技术

3.5 框架结构三维破坏模型建模技术

3.6 模型制作规范

3.6.1 模型制作规范

3.6.2 建筑级别和制作标准

3.7 本章小结

第四章 地震灾害场景实现技术初步研究

4.1 引言

4.2 城市三维震害模拟所需技术简介

4.2.1 遥感技术简介

4.2.2 GIS技术简介

4.3 基于Arc Scene三维地形的城市三维震害模拟总体思路

4.4 城市三维震害模拟实施的技术路线

4.4.1 三维地形的建立

4.4.2 三维模块城市模型的实现

4.4.3 任意地震动影响场的施加

4.4.4 灾害场景实现初步

4.4.5 场景漫游实现技术

4.4.6 虚拟现实技术的运用

4.5 本章小结

第五章 结语与展望

5.1 结语

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间主要参与的课题