一种地震震害虚拟仿真评估教学方法技术

本发明专利技术公开了一种地震震害虚拟仿真评估教学方法，包括以下步骤：学习相关操作内容，并对学习效果进行测试；通过虚拟仿真系统将建筑3D模型随机给予学生；选择不同建筑参数的建筑物，得到不同建筑参数下的建筑物的建筑3D模型；对不同建筑参数的建筑3D模型施加相同的地震烈度，或对相同建筑参数的建筑3D模型施加不同的地震烈度，得到地震对该建筑物破坏的仿真结果；观察地震对该建筑3D模型的破坏情况，对受地震破坏后的建筑3D模型进行观察、分析并记录。本发明专利技术的一种地震震害虚拟仿真评估教学方法，能够让学生直观的了解地震对建筑物的破坏过程以及不同构造的建筑物的抗震性能，提高地震知识的教学效果。

A teaching method of virtual simulation evaluation of earthquake damage

The invention discloses a virtual simulation evaluation teaching method for earthquake damage, which includes the following steps: learning related operation contents and testing the learning effect; randomly giving the 3D model of buildings to students through the virtual simulation system; selecting buildings with different building parameters to get the 3D model of buildings with different building parameters; building 3D models with different building parameters Apply the same seismic intensity, or apply different seismic intensity to the 3D model of the same building parameters to get the simulation results of the damage of the building caused by the earthquake; observe the damage of the 3D model of the building caused by the earthquake, observe, analyze and record the 3D model of the building damaged by the earthquake. The invention relates to a virtual simulation evaluation teaching method of earthquake damage, which enables students to intuitively understand the damage process of earthquake to buildings and the seismic performance of buildings with different structures, so as to improve the teaching effect of earthquake knowledge.

【技术实现步骤摘要】
一种地震震害虚拟仿真评估教学方法
本专利技术涉及地震虚拟仿真领域，尤其涉及一种地震震害虚拟仿真教学方法。
技术介绍
地震是人类最具威胁的自然灾害之一，它具有突发性和不可预测性。破坏性地震经常导致建筑物倒毁、构筑物或基础设施破坏，并因此造成人员伤亡和经济损失，而且地震灾害经常伴随其他次生灾害，如火灾、有毒有害物质污染、泥石流、滑坡和瘟疫等，这些灾害的发生，更是加剧了人员的伤亡及财产的损失。因此，在教学过程中对学生进行地震知识的有关教学变得尤为重要，但是现有的教学过程中，对地震相关的教学较为简单，基本都是通过书本上一些简单的实例或者是一些震后的实景照片进行教学，只能让学生有个初略的印象，学生很难对地震的破坏过程有比较直观的印象，达不到预期的教学效果。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述所提及的技术问题之一，提供一种地震震害虚拟仿真教学方法，能够让学生直观的了解地震对建筑物的破坏过程以及不同构造的建筑物的抗震性能，提高地震相关知识的教学效果。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种地震震害虚拟仿真评估教学方法，包括以下步骤：(1)学习地震波、地震烈度、建筑结构类型、建筑基础形式、地震设防烈度标准、建筑年代以及建筑3D模型操作等内容，并对学习效果进行测试；(2)收集多个地区不同结构类型的建筑物样本，对建筑物样本进行适当的简化、抽象，在虚拟仿真系统中生成建筑3D模型，将建筑3D模型随机给予学生；(3)学生通过选择不同建筑参数的建筑物，得到不同建筑参数下的建筑物的建筑3D模型，并可对该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；(4)选择某一建筑参数后，对所得到的建筑3D模型施加地震烈度，通过虚拟仿真系统对建筑3D模型进行在3-15种不同振型的地震作用下的动态模拟计算分析，得到地震对该建筑物破坏的仿真结果；(5)观察地震对该建筑3D模型的破坏情况，对受地震破坏后的该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；(6)对同一建筑参数的建筑3D模型，施加不同的地震烈度进行虚拟仿真模拟，得到不同地震烈度对同一建筑参数的建筑物样本的破坏仿真结果；(7)在虚拟仿真系统中设定某一地震烈度，通过选定不同建筑参数的建筑3D模型进行虚拟仿真模拟，得到同一地震烈度下不同建筑类型的建筑物样本的破坏仿真结果。进一步的，还包括前期学习，在虚拟仿真模拟前，对实验目的、实验预备知识、实验原理、实验内容、实验步骤、考核要求进行先行学习。进一步的，所述地震烈度分为Ⅵ-Ⅹ级五个等级，每个等级包括五个分档。进一步的，所述建筑参数包括建筑物的建筑年代、层数、建筑长宽、抗震设防标准、结构类型、房屋使用现状、基础形式。进一步的，在进行虚拟仿真模拟时，由学生自主设计不同的建筑参数和地震烈度，通过虚拟仿真系统得到不同建筑物的结构仿真图、以及不同地震烈度下的振型演示动画。进一步的，在虚拟仿真模拟结束后，完成实验预备知识、实验原理以及实验过程与步骤的相关测试题目。进一步的，完成相关测试题目后，撰写实验总结报告，加深对建筑抗震设计规范、地震对建筑物的破坏机理的理解，以及对地震烈度分档、震害指数、震害等级分档和建筑物震害评估方法收获。有益效果是：与现有技术相比，本专利技术的一种地震震害虚拟仿真评估教学方法在虚拟仿真系统的引导下，学生进行交互式的自主研究学习，强化抗震知识，利用地震烈度和建筑物结构参数，自主设计，通过不同地震烈度，不同建筑参数的反复组合，进行虚拟仿真，得出各种建筑物在不同的地震烈度下破坏情况的仿真结果，达到加强对建筑构造与地震破坏程度关系的认识，让学生更加直观的了解地震对建筑物的破坏过程以及建筑物构造对抗震性能的影响，强化学生对现行建筑抗震设计规范的学习以及对建筑抗震设计理念的理解。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件，当部件被称为“设置在中部”，不仅仅是设置在正中间位置，只要不是设置在两端部都属于中部所限定的范围内。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种地震震害虚拟仿真评估教学方法，包括以下步骤：(1)学习地震波、地震烈度、建筑结构类型、建筑基础形式、地震设防烈度标准、建筑年代以及建筑3D模型操作等内容，并对学习效果进行测试；(2)收集多个地区不同结构类型的建筑物样本，对建筑物样本进行适当的简化、抽象，在虚拟仿真系统中生成建筑3D模型，将建筑3D模型随机给予学生；具体的，由于每栋建筑物结构参数的差异，在同一地震烈度下的抗震能力不同，为此，基于本专利技术虚拟仿真系统的需要，收集和整理了包含汶川、广州市、海口市、三亚市等20多个城市和地区的建筑物样本，样本涵盖了不同形式结构、不同建设年代、不同用途的、不同层数的、不同现状的建筑物。在对建筑物样本结构在地震过程中引起的内力、变形、位移、速度和加速度进行分析的过程中，需要进行适当的简化、抽象，建立建筑物样本结构的动力计算简图，使得可以通过建筑物样本的建设年代、层数、用途以及地震烈度来确定建筑结构的位移和变形，经过最后简化抽象的建筑物结构简图将只通过有限个独立参数即可确定建筑结构的位移与变形(单自由度或多自由度体系结构的地震反应)，从而形成虚拟仿真所需要的地震作用下建筑物的破坏形态，并以生动形象的动态图像展现给人们，帮助理解地震对建筑物的破坏机理。(3)学生通过选择不同建筑参数的建筑物，得到不同建筑参数下的建筑物的建筑3D模型，并可对该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；(4)选择某一建筑参数后，对所得到的建筑3D模型施加地震烈度，通过虚拟仿真系统对建筑3D模型进行在3-15种不同振型的地震作用下的动态模拟计算分析，得到地震对该建筑物破坏的仿真结果；(5)观察地震对该建筑3D模型的破坏情况，对受地震破坏后的该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；(6)对同一建筑参数的建筑3D模型，施加不同的地震烈度进行虚拟仿真模拟，得到不同地震烈度对同一建筑参数的建筑物样本的破坏仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地震震害虚拟仿真评估教学方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)学习地震波、地震烈度、建筑结构类型、建筑基础形式、地震设防烈度标准、建筑年代以及建筑3D模型操作等内容，并对学习效果进行测试；/n(2)收集多个地区不同结构类型的建筑物样本，对建筑物样本进行适当的简化、抽象，并在虚拟仿真系统中生成建筑3D模型，将建筑3D模型随机给予学生；/n(3)学生通过选择不同建筑参数的建筑物，得到不同建筑参数下的建筑物的建筑3D模型，并可对该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；/n(4)选择某一建筑参数后，对所得到的建筑3D模型施加地震烈度，通过虚拟仿真系统对建筑3D模型进行在3-15种不同振型的地震作用下的动态模拟计算分析，得到地震对该建筑物破坏的仿真结果；/n(5)观察地震对该建筑3D模型的破坏情况，对受地震破坏后的该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；/n(6)对同一建筑参数的建筑3D模型，施加不同的地震烈度进行虚拟仿真模拟，得到不同地震烈度对同一建筑参数的建筑物样本的破坏仿真结果；/n(7)在虚拟仿真系统中设定某一地震烈度，通过选定不同建筑参数的建筑3D模型进行虚拟仿真模拟，得到同一地震烈度下不同建筑类型的建筑物样本的破坏仿真结果。/n...

【技术特征摘要】
1.一种地震震害虚拟仿真评估教学方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)学习地震波、地震烈度、建筑结构类型、建筑基础形式、地震设防烈度标准、建筑年代以及建筑3D模型操作等内容，并对学习效果进行测试；
(2)收集多个地区不同结构类型的建筑物样本，对建筑物样本进行适当的简化、抽象，并在虚拟仿真系统中生成建筑3D模型，将建筑3D模型随机给予学生；
(3)学生通过选择不同建筑参数的建筑物，得到不同建筑参数下的建筑物的建筑3D模型，并可对该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；
(4)选择某一建筑参数后，对所得到的建筑3D模型施加地震烈度，通过虚拟仿真系统对建筑3D模型进行在3-15种不同振型的地震作用下的动态模拟计算分析，得到地震对该建筑物破坏的仿真结果；
(5)观察地震对该建筑3D模型的破坏情况，对受地震破坏后的该建筑3D模型进行拖动、旋转、放大、剖切、观察、分析、记录；
(6)对同一建筑参数的建筑3D模型，施加不同的地震烈度进行虚拟仿真模拟，得到不同地震烈度对同一建筑参数的建筑物样本的破坏仿真结果；
(7)在虚拟仿真系统中设定某一地震烈度，通过选定不同建筑参数的建筑3D模型进行虚拟仿真模拟，得到同一地震烈度下不同建筑类型的建筑物样本的破坏仿真结果。


2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄榜彪，黄秉章，谢伟标，刘灏，梁晓前，熊浩，李杰能，王锐，
申请(专利权)人：广西科技大学，广西科技大学鹿山学院，
类型：发明
国别省市：广西;45