一种竖向地震作用下结构稳定性分析方法、系统、终端及介质

摘要

本申请提出一种竖向地震作用下结构稳定性分析方法、系统、终端及介质，方法包括：建立与建筑结构对应的整体三维结构模型；在整体三维结构模型中标记出待分析结构，待分析结构包括竖向地震作用下需要验证稳定性的结构；基于整体三维结构模型和标记结构确定出竖向地震计算模型，竖向地震计算模型包括整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵、以及标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵；根据竖向地震计算模型对整体三维结构模型进行分析，以得到标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。本申请提供的方法精度、自动化程度、效率以及便利性均较高、且可以满足设计要求。

说明书

技术领域

本申请涉及建筑结构的设计技术领域，尤其涉及一种竖向地震作用下结构稳定性分析方法、系统、终端及介质。

背景技术

按照规范设计要求，通常需要对大跨度结构或者存在悬挑结构进行竖向地震分析。

相关技术中，竖向地震分析方法主要包括：方法一、对建筑的整体结构模型进行竖向地震分析。方法二、针对建筑中的大跨度结构和悬挑结构单独建立局部结构模型，对该局部结构模型进行竖向地震分析。

其中，方法一很难达到参与质量系数大于90%这一标准，难以满足计算要求。方法二无法准确的模拟局部结构与整体结构之间的模型关系，影响分析结果精度，并且由于局部结构模型与整体结构模型不同，则为后续的设计验算处理带来极大的不便。

发明内容

本申请提供一种竖向地震作用下结构稳定性分析方法、系统、终端及介质，以至少解决相关技术中的分析方法难以满足计算要求、精度低以及便利性差的技术问题。

本申请第一方面实施例提出一种竖向地震作用下结构稳定性分析方法，包括：

建立与建筑结构对应的整体三维结构模型；

在所述整体三维结构模型中标记出待分析结构，所述待分析结构包括竖向地震作用下需要验证稳定性的结构；

基于所述整体三维结构模型和标记结构确定出竖向地震计算模型，所述竖向地震计算模型包括所述整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵、以及所述标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵；

根据所述竖向地震计算模型对所述整体三维结构模型进行分析，以得到所述标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。

本申请第二方面实施例提出一种竖向地震作用下结构稳定性分析系统，适用于上述第一方面实施例所述的方法，包括：

建立单元，用于建立与建筑结构对应的整体三维结构模型；

标记单元，用于在所述整体三维结构模型中标记出待分析结构，所述待分析结构包括竖向地震作用下需要验证稳定性的结构；

确定单元，用于基于所述整体三维结构模型和标记结构确定出竖向地震计算模型，所述竖向地震计算模型包括所述整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵、以及所述标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵；

分析单元，用于根据所述竖向地震计算模型对所述整体三维结构模型进行分析，以得到所述标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。

本申请第三方面实施例提出一种竖向地震作用下结构稳定性分析终端，包括：收发器；存储器；处理器，分别与所述收发器及所述存储器连接，配置为通过执行所述存储器上的计算机可执行指令，控制所述收发器的无线信号收发，并能够实现如上第一方面实施例所述的方法。

本申请第四方面实施例提出一种计算机存储介质，其中，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，并能够实现如上第一方面实施例所述的方法。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

综上所述，本申请实施例提供的竖向地震作用下结构稳定性分析方法、系统、终端及介质中，会建立一竖向地震计算模型，该竖向地震计算模型包括整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵、以及标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵，之后，会根据该竖向地震计算模型对整体三维结构模型进行分析，以仅得到标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。由此可知，本申请实施例中，通过建立一仅对标记结构进行竖向地震作用下稳定性分析的模型来对整体三维结构模型进行分析，以得到标记结构在竖向地震作用下稳定性分析结果，则可以保证质量系数达标，满足计算要求。且也无需针对标记结构单独建立局部结构模型，则可以确保分析精度，同时也保证了后续处理设计验算的便利性。此外，本申请实施例提供的方法自动化程度较高，提高了效率。

本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请一个实施例提供的一种竖向地震作用下结构稳定性分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的基于图纸识别的建模方法、系统、终端及介质。

实施例一

图1为根据本申请一个实施例提供的一种竖向地震作用下结构稳定性分析方法的流程示意图。如图1所示，该方法可以包括：

步骤101、建立与建筑结构对应的整体三维结构模型。

其中，该三维结构模型可以是基于用户操作以及建筑设计结构在相应的三维制图应用程序中建立的。

步骤102、在整体三维结构模型中标记出待分析结构，待分析结构包括竖向地震作用下需要验证稳定性的结构。

其中，在本申请实施例中，该待分析结构可以为竖向地震作用下影响较大的结构，例如，该待分析结构可以包括：大跨度结构（例如网架结构以及壳体结构等）和/或悬挑结构（例如外阳台以及挑檐等）。

以及，在本申请实施例中，在整体三维结构模型中标记出待分析结构的方法可以包括：根据整体三维结构模型中各个结构的特征识别出待分析结构并标记，和/或，接收交互界面发送的指令，根据该指令标记待分析结构。其中，该指令可以包括标记指令或者取消标记指令，以及，该标记指令和取消标记指令可以是根据用户操作触发的，用户操作具体可以包括点击操作、双击操作或者画圈操作等。示例的，当用户操作为点击操作时，若检测到用户点击了整体三维结构模型中的某一结构，且该结构未被标记，则可以根据该点击操作触发标记指令以标记该结构。若检测到用户点击了整体三维结构模型中的某一结构，且该结构已被标记，则可以根据该点击操作触发取消标记指令以取消标记该结构。

步骤103、基于整体三维结构模型和标记结构确定出竖向地震计算模型，该竖向地震计算模型包括整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵、以及标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵。

其中，在本申请实施例中，基于整体三维结构模型和标记结构确定出竖向地震计算模型的方法可以包括：

步骤1031、按照有限元算法确定出与整体三维结构模型对应的计算模型；计算模型包括整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵以及总体质量矩阵。

其中，在本步骤中，确定计算模型的方法可以包括以下步骤：

步骤a、对整体三维结构模型中的结构进行网格划分以将整体三维结构模型中的各个结构划分为不同单元，得到有限元模型。

步骤b、确定有限元模型中各个单元对应的单元刚度矩阵和单元质量矩阵。

步骤c、对整体三维结构模型中的各个结构进行自由度编号及自由度排序。

具体的，每个结构至少具备一个端点，其中，每一个端点对应有六自由度，该六自由度包括：X轴自由度、Y轴自由度、Z轴自由度、绕X轴旋转自由度、绕Y轴旋转自由度、以及绕Z轴旋转自由度。以及，对各个结构进行自由度编号及自由度排序具体可以为：对每个结构的所有端点对应的自由度进行编号和排序。

步骤d、根据自由度编号和自由度排序组装各个单元对应的单元刚度矩阵和单元质量矩阵，以确定出整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵和总体质量矩阵。

步骤e、计算工况荷载向量。

步骤f、基于总体刚度模型、总体质量模型、以及工况荷载向量构成方程组，以得到整体三维结构模型对应的计算模型。

其中，步骤a-f的方法与现有技术中方法类似，本申请实施例在此不做赘述。

步骤1032、根据标记结构从计算模型中确定出竖向地震计算模型。

其中，根据标记结构从计算模型中确定出竖向地震计算模型的方法具体可以包括以下步骤：

步骤A、获取计算模型中的总体刚度矩阵。

步骤B、获取计算模型中的总体质量矩阵，将总体质量矩阵中与标记结构的竖向自由度（例如Z轴自由度）对应的质量项保持不变，将总体质量矩阵中与标记结构的其他自由度（即除竖向自由度之外的其他自由度，例如X轴自由度和Y轴自由度等）对应的质量项置零忽略掉，以得到局部质量矩阵。

步骤C、根据总体刚度矩阵以及局部质量矩阵确定出竖向地震计算模型。

步骤104、根据竖向地震计算模型对整体三维结构模型进行分析，以得到标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。

具体的，根据竖向地震计算模型对待分析结构进行分析的方法可以包括：

第一步、根据竖向地震计算模型对整体三维结构模型进行特征值分析和反应谱分析，以得到与标记结构的竖向自由度相关的计算结果。

其中，由于本申请中的竖向地震计算模型中仅包括有标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵，则当利用该竖向地震模型对整体三维结构模型进行特征值分析和反应谱分析时，所输出的质量计算结果中仅包括标记结构竖向自由度相关的计算结果，以便后续通过对该计算结果进行分析即可仅得到标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。

第二步、根据计算结果对标记结构进行竖向地震作用下稳定性分析，以得到分析结果。

以及，需要说明的是，在本申请的实施例中，在得到对标记结构的竖向地震作用下稳定性分析的分析结果后，还可以将该分析结果结合其他分析结果按照建筑规范用于建筑的设计中。其中，该其他分析结果可以为对于整体三维结构模型的分析结果（例如反应谱分析结果等常规分析结果），以及，该对于整体三维结构模型的分析结果可以通过上述步骤a-f中所建立的整体三维结构模型对应的计算模型计算分析所得。

综上所述，本申请实施例提供的竖向地震作用下结构稳定性分析方法中，会建立一竖向地震计算模型，该竖向地震计算模型包括整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵、以及标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵，之后，会根据该竖向地震计算模型对整体三维结构模型进行分析，以仅得到标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。由此可知，本申请实施例中，通过建立一仅对标记结构进行竖向地震作用下稳定性分析的模型来对整体三维结构模型进行分析，以得到标记结构在竖向地震作用下稳定性分析结果，则可以保证质量系数达标，满足计算要求。且也无需针对标记结构单独建立局部结构模型，则可以确保分析精度，同时也保证了后续处理设计验算的便利性。此外，本申请实施例提供的方法自动化程度较高，提高了效率。

实施例二

本申请还提供一种竖向地震作用下结构稳定性分析系统，适用于图1所述的方法，包括：

建立单元，用于建立与建筑结构对应的整体三维结构模型；

标记单元，用于在所述整体三维结构模型中标记出待分析结构，所述待分析结构包括竖向地震作用下需要验证稳定性的结构；

确定单元，用于基于所述整体三维结构模型和标记结构确定出竖向地震计算模型，所述竖向地震计算模型包括所述整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵、以及所述标记结构的竖向自由度对应的质量矩阵；

分析单元，用于根据所述竖向地震计算模型对所述整体三维结构模型进行分析，以得到所述标记结构在竖向地震作用下的稳定性分析结果。

可选的，所述确定单元，还用于：

按照有限元算法确定出与所述整体三维结构模型对应的计算模型；所述计算模型包括所述整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵以及总体质量矩阵；

根据所述标记结构从所述计算模型中确定出所述竖向地震计算模型。

可选的，所述确定单元，还用于：

对所述整体三维结构模型中的结构进行网格划分以将所述整体三维结构模型中的各个结构划分为不同单元，得到有限元模型；

确定所述有限元模型中各个单元对应的单元刚度矩阵和单元质量矩阵；

对所述整体三维结构模型中的各个结构进行自由度编号及自由度排序；

根据所述自由度编号和所述自由度排序组装各个单元对应的单元刚度矩阵和单元质量矩阵，以确定出整体三维结构模型对应的总体刚度矩阵和总体质量矩阵；

计算工况荷载向量；

基于总体刚度模型、总体质量模型、以及工况荷载向量构成方程组，以得到所述整体三维结构模型对应的计算模型。

可选的，所述分析单元，还用于：

获取所述计算模型中的所述总体刚度矩阵；

获取所述计算模型中的所述总体质量矩阵，将所述总体质量矩阵中与所述标记结构的竖向自由度对应的质量项保持不变，将所述总体质量矩阵中与所述标记结构的其他自由度对应的质量项置零，以得到局部质量矩阵；

根据所述总体刚度矩阵以及所述局部质量矩阵确定出所述竖向地震计算模型。

可选的，所述待分析结构包括大跨度结构和/或悬挑结构。

可选的，所述标记单元，还用于：

根据所述整体三维结构模型中各个结构的特征识别出所述待分析结构并标记；和/或，

接收交互界面发送的指令，根据所述指令标记所述待分析结构。

可选的，所述分析单元，还用于：

根据所述竖向地震计算模型对所述整体三维结构模型进行特征值分析和反应谱分析，以得到与标记结构的竖向自由度相关的计算结果；

根据所述计算结果对所述标记结构进行竖向地震作用下稳定性分析。

此外，本申请实施例还提供一种竖向地震作用下结构稳定性分析终端，包括：收发器；存储器；处理器，分别与所述收发器及所述存储器连接，配置为通过执行所述存储器上的计算机可执行指令，控制所述收发器的无线信号收发，并能够实现图1所示的方法。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，并能够实现图1所示的方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行标记指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。