[發(fā)明專利]一種基于深度學(xué)習(xí)理論的疊合梁火災(zāi)后損傷識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110136170.2
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112818577B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉才瑋;宋蘇萌;劉朝峰;苗吉軍;侯東帥;肖建莊;王甫來
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06F111/10
• 代理公司: 北京開陽星知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

一種基于深度學(xué)習(xí)理論的疊合梁火災(zāi)后損傷識別方法，涉及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)領(lǐng)域，簡支梁的損傷識別包括：構(gòu)建簡支梁火災(zāi)后損傷模型；構(gòu)建第一損傷識別樣本；構(gòu)建第一堆棧降噪自動(dòng)編碼器；得到簡支梁損傷程度識別結(jié)果；多跨連續(xù)梁的損傷識別包括：構(gòu)建連續(xù)梁火災(zāi)后損傷模型；將連續(xù)梁劃分為多個(gè)子結(jié)構(gòu)；構(gòu)建第二損傷識別樣本；構(gòu)建第二堆棧降噪自動(dòng)編碼器；樣本輸入獲得受損梁跨所在的子結(jié)構(gòu)；構(gòu)建第三損傷識別樣本；構(gòu)建第三堆棧降噪自動(dòng)編碼器；獲得子結(jié)構(gòu)中的具體受損梁跨；構(gòu)建第四損傷識別樣本；構(gòu)建第四堆棧降噪自動(dòng)編碼器；獲得受損梁跨的損傷程度。本發(fā)明將深度學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到疊合梁的火災(zāi)識別中，具有較強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于深度學(xué)習(xí)理論的疊合梁火災(zāi)后損傷識別方法。

背景技術(shù)

火災(zāi)是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞、倒塌以及造成人員傷亡的原因之一，更是造成直接和間接經(jīng)濟(jì)損失的主要原因。隨著世界各國建筑工程的不斷發(fā)展，建筑工業(yè)化已成為建筑的發(fā)展方向。目前國內(nèi)主流的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系分為裝配式剪力墻和裝配式框架，裝配式疊合梁板結(jié)構(gòu)在兩種結(jié)構(gòu)體系中均有應(yīng)用。但是有關(guān)裝配式疊合梁抗火理論研究較少，裝配式疊合梁的損傷識別研究更是少之又少。

結(jié)構(gòu)損傷識別和健康監(jiān)測技術(shù)可以探測出結(jié)構(gòu)損傷的存在、位置，并預(yù)測結(jié)構(gòu)剩余壽命，同時(shí)也為火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的損傷評估及加固修復(fù)提供理論基礎(chǔ)。因此，建立結(jié)構(gòu)的損傷識別算法進(jìn)而快速準(zhǔn)確地識別出損傷的存在、位置及程度具有重大的工程意義。

傳統(tǒng)的損傷檢測方法往往過于依賴技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，或者在檢測過程中對結(jié)構(gòu)造成不同程度的損傷。基于振動(dòng)測試的損傷識別方法，大多以單一的頻率作為輸入指標(biāo)，忽略了對損傷更為敏感的振型指標(biāo)。

現(xiàn)有的關(guān)于堆棧降噪自動(dòng)編碼器(SDAE)的損傷識別方法大多集中在常溫結(jié)構(gòu)的損傷識別，對于歷經(jīng)高溫后的結(jié)構(gòu)損傷識別研究較少。現(xiàn)有的基于人工智能算法的結(jié)構(gòu)損傷識別方法大多以傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)(如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等)進(jìn)行損傷識別，但是疊合梁火災(zāi)損傷識別模式復(fù)雜、數(shù)量龐大，使得人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與支持向量機(jī)在處理結(jié)構(gòu)損傷識別問題時(shí)受到諸多限制。而深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因其復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新的訓(xùn)練算法，在模式分類能力及計(jì)算效率等方面有較大的進(jìn)步，有必要開發(fā)一種基于深度學(xué)習(xí)理論對裝配式疊合梁進(jìn)行火災(zāi)后損傷評估的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種基于深度學(xué)習(xí)理論的疊合梁火災(zāi)后損傷識別方法，該方法采用頻率與振型的組合參數(shù)作為SDAE的輸入，以受火時(shí)間、承載力、剛度作為SDAE的輸出，提出了基于堆棧降噪自動(dòng)編碼器的裝配式疊合梁火災(zāi)損傷識別方法；此方法具有較強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)性，具有較高的預(yù)測精度和穩(wěn)定性。

為解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案為：

一種基于深度學(xué)習(xí)理論的疊合梁火災(zāi)后損傷識別方法，所述的疊合梁為裝配式疊合梁，包括簡支梁和多跨連續(xù)梁；

所述的簡支梁的損傷識別方法包括如下步驟：

步驟一A、基于Abaqus有限元分析軟件構(gòu)建簡支梁火災(zāi)后損傷模型，然后，選擇Frequency分析步，使用Lanczos特征值求解器進(jìn)行模態(tài)分析，進(jìn)而獲得火災(zāi)損傷后的模態(tài)參數(shù)；步驟二A、根據(jù)有限元模擬結(jié)果及實(shí)測的受損傷構(gòu)件的振動(dòng)信息采集結(jié)果，構(gòu)建第一損傷識別樣本，采用頻率與振型的組合參數(shù)作為損傷識別算法的輸入，以相應(yīng)的受火時(shí)間、承載力、剛度為輸出；步驟三A、構(gòu)建第一堆棧降噪自動(dòng)編碼器；步驟四A、將第一損傷識別樣本輸入到第一堆棧降噪自動(dòng)編碼器中進(jìn)行訓(xùn)練，并得到簡支梁損傷程度識別結(jié)果；

所述的多跨連續(xù)梁的損傷識別方法包括如下步驟：