基于BIM与现场感知数据的建筑震损实时更新方法与流程

本发明涉及震损更新，更具体地说，本发明涉及基于bim与现场感知数据的建筑震损实时更新方法。

背景技术：

1、随着建筑结构监测技术和建筑信息模型技术的发展，地震作用下建筑结构状态感知与震损信息动态更新逐渐由传统人工巡检方式向数据驱动的智能化分析方式转变，现有建筑震损评估方法通常通过在建筑结构关键位置布设多类型监测设备，采集结构振动响应、变形响应以及材料受力响应等现场感知数据，并结合建筑信息模型中的构件空间信息实现震损状态的可视化表达，以辅助震后快速评估与应急决策。

2、现有技术存在以下不足：

3、目前，现有技术通常通过将现场采集的振动、位移以及应变等监测数据与建筑信息模型中的构件信息进行关联，实现震后结构状态判断，但缺乏结合构件历史损伤状态进行数据基准修正以及针对不同传感模态响应特征进行动态融合调整的机制，导致损伤特征提取准确性降低、异常响应干扰增加，因此，提出基于bim与现场感知数据的建筑震损实时更新方法。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供基于bim与现场感知数据的建筑震损实时更新方法，通过运用多源感知数据融合、历史损伤基线修正、模态响应特征分析以及基于敏感度权重的自适应损伤评估技术以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，基于bim与现场感知数据的建筑震损实时更新方法，包括以下步骤：

3、步骤s1： 采集建筑物监测点位的加速度峰值、位移幅值以及应变超限量，读取各模态传感器采样频率，调取bim模型中对应构件的历史损伤基线；

4、步骤s2： 综合加速度峰值、位移幅值以及应变超限量生成跨量纲响应特征向量，利用对应构件的历史损伤基线对跨量纲响应特征向量进行基线修正归一化后确定归一化响应特征；

5、步骤s3： 根据模态采样频率评估时序对齐基准并对归一化响应特征执行时序校正，分析各模态在高频振动与低频变形频段的响应强度分布差异，检测模态间响应方向冲突后生成敏感度差异权重矩阵；

6、步骤s4： 基于敏感度差异权重矩阵对各模态响应特征进行自适应加权融合生成统一损伤评估指标，将统一损伤评估指标映射到bim模型中的对应构件空间位置，根据构件类型判断损伤等级并触发差异化更新策略。

7、在一个优选的实施方式中，在步骤s1中，以地震事件触发时刻为起点，设定采集周期，采集振动加速度时程序列，取采集周期内绝对值最大值作为加速度峰值；

8、采集层间相对位移时程序列，取采集周期内绝对值最大值作为位移幅值；

9、采集应变时程序列，将应变值超过设计屈服应变的差值取采集周期内累计值作为应变超限量；

10、访问bim模型数据库调取对应构件在历史地震事件中累积的历史损伤基线。

11、在一个优选的实施方式中，在步骤s2中，将加速度峰值、位移幅值、应变超限量三个异构物理量组装为跨量纲响应特征向量，跨量纲响应特征向量是由加速度峰值、位移幅值、应变超限量这三个分量构成的向量；

12、采用max-min归一化方法对跨量纲响应特征向量的每个分量分别执行去量纲化处理，得到归一化分量；

13、利用构件历史损伤基线对各归一化分量执行基线修正，得到归一化响应特征的三个分量。

14、在一个优选的实施方式中，在步骤s3中，根据三类模态采样频率评估时序对齐基准，选取三类采样频率中的最低值作为基准时间轴；

15、对高频模态采集的归一化响应特征在每个基准时间窗口内取算术平均或按线性插值方式降采样到基准时间轴，得到时序校正后的响应特征；

16、对时序校正后的响应特征的每个模态分量执行快速傅里叶变换，得到各模态在频域上的功率谱密度分布；

17、将频率划分为高频振动分量、低频变形分量以及过渡分量，计算各模态在高频振动分量和低频变形分量上的能量占比。

18、在一个优选的实施方式中，在步骤s3中，检测模态间响应方向冲突，采用切比雪夫距离度量各模态在频段分布上的最大偏差，对任意两个模态之间计算切比雪夫距离；

19、当两个模态之间计算切比雪夫距离超过冲突判定阈值时，判定两个模态之间存在响应方向冲突；

20、基于能量占比分布和冲突检测结果，采用层次分析法构造敏感度差异权重矩阵；具体步骤如下：

21、步骤1，根据各模态能量分布与当前地震事件主导频段的匹配度构造成3阶成对比较矩阵，对冲突方的重要度评分进行提高或降低；

22、步骤2，对成对比较矩阵求最大特征值及其对应的特征向量；

23、步骤3，将特征向量归一化得到权重矩阵；

24、步骤4，计算一致性比率，根据一致性比率确定是否接受权重结果。

25、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，基于敏感度差异权重矩阵对时序校正后的归一化响应特征执行自适应加权融合，生成统一损伤评估指标；

26、将统一损伤评估指标映射到bim模型中的对应构件空间位置，具体映射方式为：

27、从bim模型数据库读取每个传感器安装位置的三维坐标以及各构件几何中心的三维坐标，按欧氏距离最近原则建立传感器到构件的映射关系，得到传感器与构件的空间距离。

28、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，根据构件类型判断损伤等级，制定分级规则如下：

29、规则a，当构件类型为承重构件即框架柱、主梁、剪力墙时，根据统一损伤评估指标、一类轻损阈值以及一类中损阈值的比对，判定出轻微损伤、中等损伤以及严重损伤；

30、规则b，当构件类型为非承重构件即次梁、填充墙、隔断时，根据统一损伤评估指标、二类轻损阈值以及二类中损阈值的比对，判定出轻微损伤、中等损伤以及严重损伤。

31、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，触发差异化更新策略，对判定为严重损伤的构件，立即更新bim模型中该构件的损伤属性、刚度折减系数、承载力剩余比例并推送预警信息；

32、对判定为中等损伤的构件，在当前调度周期内批量更新bim模型属性；

33、对判定为轻微损伤的构件，在下一调度周期统一更新；

34、对于同一构件对应多个监测点位且各点位统一损伤评估指标差异超出预设值，则将该构件标记为疑似空间损伤不均匀状态，触发二次校核流程。

35、在一个优选的实施方式中，在步骤s1中，在步骤s1采集加速度峰值、位移幅值、应变超限量之前，对每一模态的原始时程序列先执行中位数绝对偏差检验，标记为可疑异常点；

36、若某模态在采集周期内可疑异常点数量占比超过预设值，则将该模态在本轮融合中的权重下调，并向应急指挥平台推送传感器可疑失效告警。

37、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，在每次损伤等级判定后，除写入当前损伤属性字段外，同步更新构件的等效刚度折减系数和承载力剩余比例；

38、设计构件损伤属性的增量更新机制，bim模型中每个构件维护一个损伤事件时序队列；

39、当新一轮融合完成后，将当前事件按时间戳追加到队列尾部，同时更新历史损伤基线，更新后的历史损伤基线替换原历史损伤基线写回bim构件属性字段，供下一次余震事件融合时调取。

40、本发明的技术效果和优点：

41、本发明通过采集建筑物监测点位的加速度峰值、位移幅值以及应变超限量，结合bim模型中对应构件的历史损伤基线构建跨量纲响应特征向量，对多源响应数据进行归一化处理与基线修正，基于不同模态采样频率进行时序校正，分析各模态在不同频段的响应特征并检测模态间响应差异，生成敏感度差异权重矩阵，依据所述权重矩阵对多模态响应特征进行自适应融合生成统一损伤评估指标，将损伤评估结果映射至bim模型对应构件位置并根据构件类型执行差异化更新策略，提高了建筑震损状态识别与模型动态更新的准确性，实现了现场感知数据与bim模型损伤信息的实时联动，降低了震后人工巡检和模型维护的滞后性，提高了建筑震损评估与应急响应效率。