基于人工神经网络法的群体建筑震害预测研究

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地震是具有突发性、破坏性极强的自然灾害。历次震害表明,建筑物发生破坏是造成人员伤亡和经济损失的重要原因。因此,为减轻城市地震灾害损失,科学、快速地对城市已有建筑物开展震害预测工作,了解城市已有建筑物的抗震能力,分析城市抗震防灾的薄弱环节,并提出针对性的防灾减灾对策,能为城市的抗震改造、震后应急和恢复重建有重要的指导作用。根据历史震害实例和保定市主城区典型建筑震害预测结果为学习样本,分别建立多层砖混、多层钢混和高层结构的震害预测网络模型,并将网络应用于保定市群体震害预测。主要工作和成果如下:  (1)分析和总结了汶川地震中砖混结构、框架结构和高层结构的震害特点。结合历史震害经验和现场调查的难易程度,选取用途、场地类型、设防烈度、建设年代、层数、平立面规则性和遭受烈度作为震害影响因素,这样可简化震害预测工作,有利于快速预测和数据动态更新。  (2)根据多层砖混、多层钢混和高层结构的历史震害实例数据,分别计算了三种结构类型震害因素与震害程度的灰色关联度,并对这些因素进行排序。结果表明本文选取的震害因素与震害程度的关联度较大,震害因素选取得合适。  (3)从唐山、汶川地震的文献中挑选典型震害实例,再从保定市主城区典型建筑物的震害预测结果中选取具有代表性的例子,并以这两个部分作为震害样本,为后面的训练做准备。这样既丰富了网络学习样本,又能使网络具有本地特色。  (4)分析论述了人工神经网络的特性、不足改进及模型建立,以多层砖混结构数据为例建立其震害预测的神经网络,并通过仿真结果可验证网络具有较好的外推能力,同样的方法给出多层钢混和高层结构的震害预测神经网络。结果表明,在对房屋进行震害预测时,人工神经网络模型具有高度非线性映射功能,可以避开复杂难解的原理分析,从而很好的解决问题。  (5)将建立的神经网络分别对保定市区的三种结构形式在各烈度下的震害进行预测,并将其预测结果与采用震害因子法结果做对比,然后分析它们之间出现差别的原因。结果表明,从寻找抗震薄弱环节,提供防灾减灾对策的角度来讲,人工神经网络方法能够满足群体震害预测的要求的。
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