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单层工业厂房作为目前我国面积最大、覆盖资产最多的结构形式之一,在国民经济发展中发挥着重要作用。随着时间的推移,由于材料自然老化、环境侵蚀、累积损伤、使用不当、工作荷载改变、各种灾害以及缺乏维护保养等原因,我国大批正在服役的工业厂房急需鉴定、修复或加固。如果能够科学地评估这种老化、损伤的规律和程度,鉴定结构的可靠度,并根据鉴定结果,及时采取有效的维修加固措施,延长使用寿命,其经济效益和社会效益是十分显著的。因此,研究工业厂房结构可靠性鉴定的理论和方法不仅具有重要的理论价值,更有着广泛的工程应用背景和重大社会及经济效益。
我国目前采用的主要方法是专家鉴定法,但这种方法存在的最大问题是:大量依靠经验和表面现象,缺乏坚实的理论基础和深层次的分析,检测数据没能被深度的加工处理,没有被最充分地利用起来以揭示信息数据与结构可靠性之间千丝万缕的内在联系。
单层工业厂房可靠性鉴定理论方法目前主要有以下三种:模糊综合评判法、人工神经网络鉴定法、灰色聚类法。对于这三种理论方法,模糊综合评判法善于解决一些认识不确定的问题,但是其计算中需要一定的经验数据,且依靠经验信息较多,而灰色聚类法则恰好能弥补这一缺憾,它善于解决小样本不确定性问题,而且是少数据建模,信息覆盖完整,能够仅凭借少量信息就能得出评判结果。人工神经网络法作为一种较为智能的方法,它具有自我学习的能力,且其评判结果对评定等级的隶属度很高,但这只体现在精度上,而在广度上,并没有反映出其隶属度与其它等级的信息,而灰色聚类法恰恰能弥补这方面的不足。
鉴于此,本文详细分析了影响单层工业厂房可靠性的各种不确定因素,结合《工业厂房可靠性鉴定标准》(GBJ144-90)和工程经验将主要因素分成若干层次,并提出各个因素属于不同等级的量化参考标准。
在此基础上,本文应用灰色聚类法对某单层工业厂房进行可靠性鉴定,但却不能得到令人满意的结果,分析后得知灰色理论中计算因素权重的方法存在缺陷,故在此引入层次分析法,用层次分析理论中的定权重法取代灰色理论中的变权重法。并在各层次向上递进的过程中,引入模糊综合评判理论,使其能一级一级向上收敛,并尽量减少数据丢失现象。故由此提出改进的灰色聚类法,将其应用于实际工程,取得了令人满意的结果,表明改进的方法计算过程清晰简单,易于程序化,最大限度地减小人为因素的影响,是一种行之有效的方法。