水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法技术

本发明专利技术提供了水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，基于BIM技术通过采集坝区的建筑工程数据、地震小区划数据和场地数据，并根据该数据建立工程结构

【技术实现步骤摘要】
水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法


[0001]本专利技术涉及水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，属于升船机检修领域。

技术介绍

[0002]BIM即建筑物信息模型技术工程设计、建设与运行管理中发挥重要的作用。区域震害分析是减轻城市震害损失的一个重要手段。BIM(Building Information Modelling)起源从建筑行业开始，然而随着公共建设的发展，可视化管理的需求不仅限于建筑，开始随着地铁、高铁、城市综合管廊、矿业、公路等建设发展，以资金规模而言，反而建筑领域远不及铁道或其他基础建设在 BIM 的应用。基础建设常有大面积或横跨不同地形的特性，也因此在研究方面，为了更广泛的拓展 BIM 的应用，我们朝向 GIS
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BIM 的整合开发，设施设备管理与资产管理的宏观、到微观都能符合需求，期能满足更多的 BIM 使用单位。企业资产数字化是工业 4.0 的基础工作，在资产密集型工厂中，三维可视化动态设备管理应用是在数字化工厂平台基础上运用三维模拟和虚拟现实技术构建行业逼真的三维模拟现实场景。将企业资产三维模型以及信息属性有机地结合起来(行业数据、音频、视频等流媒体)。采用基于网络的信息处理技术，实现资产运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用(维护、安防和环境监测)等功能的一体化监控管理，大幅度的提高了企业资产运营能力。三维可视化动态设备管理平台基于 X3D(Extensible3D
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可扩展 3D)可扩展三维语言与组件技术，将不同软件厂商的三维 GIS、三维 CAD、BIM、三维工厂、三维仿真模型进行转化，聚合形成统一 X3D 实景仿真模型。X3D 实景仿真模型通过持续更新三维数据与扩展不同类型的数据信息，包括：工程数据、资产数据、工艺自动化数据、监控监测数据、信息系统数据，可在实景仿真的空间里统一展示地理、地质、建筑设施、设备资产、自动化、监控、监测及其他扩展信息，以产生更高级的运行控制与协同管理。
[0003]地震是一种严重的自然灾害，它具有突发性强、破坏性大、涉及范围广、防御难度大等特点，在人类社会发展的进程中，大量的建筑在地震中被毁灭，并造成了巨大的人员伤亡和财产损失，抗震防灾是人类社会永恒的话题。针对地震有效的防御措施能够减少损失，由于地震引发灾害的复杂性呈现区域性的破坏。然而，目前大多数的区域震害分析并没有考虑周围结构与土体之间的相互影响，即“场地
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工程结构效应”。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，本系统基于BIM技术通过采集坝区的建筑工程数据、地震小区划数据和场地数据，并根据该数据建立工程结构
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场地耦合基础三维模型。以此来对水利工程库区极罕遇地震安全性风险进行情景构建，对地震的应急响应研发一种可以预防的系统，以此来对地震的安全性风险进行评估，以达到减少地震灾害损失的目的。
[0005]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：水利工程库区极罕遇地
震安全性风险BIM情景构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立数据库，并根据该数据库建立工程场地耦合基础三维模型；步骤二：形成易损性评估框架；步骤三：根据历史地震、活断层探测和危险性鉴定结果，确定震源断层位置；根据场地基岩处输入的地震波时程数据，建立极罕遇震源模型，即计算载荷信息；步骤四：根据步骤三中得到的载荷信息，场地信息和建筑信息，通过更新土体的相互作用力边界和土体动力响应，获得指定建筑的底部加速度输入，指定震后时刻的建筑动力响应，获得基于“场地
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工程结构”效应的场地地表运动响应和构筑物响应情景；步骤五：根据步骤四中获得的构筑物响应和步骤二中的易损性评估框架得到的深构筑物易损性评估结果，获得构筑物损伤情景和风险等级；步骤六：根据构筑物损伤风险等级和实时人口热力分布动态，获得高风险区域，并和历史地震灾评结果进行对比修正；步骤七：根据次生灾害源分布、历时地震滑坡分布数据，和步骤三情景模型中获得的场地地表运动，获得次生地质灾害高风险区域；步骤八：根据生命线工程、交通线和重点目标分布，和步骤三情景模型中获得的场地地表运动，获得生命线工程、交通线和重点目标分布损伤初步评估。
[0006]步骤一中所建立的数据库的基础数据包括：基础地理信息、地质构造图、地震信息、构筑物数据和BIM模型。
[0007]所述基础地理信息包括地形地貌、水系和植被信息；所述地质构造图包括活动构造分布图和第四纪地质分布图；所述地震信息包括现代地震活动、地震区划、活断层分布图和灾种分布，所述灾种分布包括砂土液化和软土震陷；所述构筑物数据包括抗震设计、建筑结构和建筑时间；所述BIM模型包括钻孔建模、地层建模、构筑物建模和三维模型。
[0008]所述步骤二的具体操作为，通过对建设年代、现状质量和抗震设防标准各种震害影响因素的不同权重对工程结构和坝区建筑易损性结果进行评估，并根据现有数据精度将评估结果分为详实型和欠详实型构筑物数据，进而建立易损性评估框架；并进行性能划分以此来进行建筑构件性能评估，工作人员能够通过信息的查询以此来进行建筑的易损性评估，并能够得到建筑的易损性和各个构件的易损性。
[0009]还包括应急处置，所述应急处置包括先期处置、现场救援和处置阶段、社会响应阶段三个部分；所述先期处置为：基于情景构建的坝区地震灾害损失快速评估和信息报告，构建应急进展链，获取应急任务清单，获取高构筑物损伤区域和伤亡高风险区域的移动设备号码，并发送最近的避难场所位置和疏散警告，读取相应的应急预案，发送至最近的救援、消防、医疗机构；所述现场救援和处置阶段为：读取相应的应急预案，发送至相应的生命线、交通线和重要目标抢修部门；所述社会响应阶段为：读取相应的应急预案，发送至相应的舆情应对、环境保护和社会救援单位。
[0010]还包括极罕遇地震建筑损伤预防方法，所述预防方法基于情景构建和应急处置两个部分的实行目的是要求对工程结构在面对极罕遇地震情况下能够有降低地震风险和损失的能力，最有效的方式是进行预防，对已有建筑设施需要进行不断的改进和加固。
[0011]所述极罕遇地震建筑损伤预防方法包括以下具体步骤：基于建筑物损伤情景，对于高危未设防建筑进行逐步更新和加固；基于建筑物损伤情景，对于活断层避让范围的未设防或设防建筑，提供改迁建议；即便是对于设防结构，面对极罕遇地震，绝大多数建筑物也会超过中等破坏，这些建筑基本都不存在修复的价值或可能性；根据情景构建模拟，对应急预案进行调整。
[0012]所述步骤一中工程场地耦合基础三维模型的建立过程为：首先建立数据库；基于 BIM 三维模型展示分析：在标准库中的钻孔，已根据钻孔数据进行统一的层序划分；系统标准化的钻孔数据作为建模原始数据，基于 Revit实现建模与空间应用分析的业务功能；建模采用不规则三角网形成地层界面，并基于线性插值、最小距离反比插值等插值算法对生成地层曲面进行平滑处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立数据库，并根据该数据库建立工程场地耦合基础三维模型；步骤二：形成易损性评估框架；步骤三：根据历史地震、活断层探测和危险性鉴定结果，确定震源断层位置；根据场地基岩处输入的地震波时程数据，建立极罕遇震源模型，即计算载荷信息；步骤四：根据步骤三中得到的载荷信息，场地信息和建筑信息，通过更新土体的相互作用力边界和土体动力响应，获得指定建筑的底部加速度输入，指定震后时刻的建筑动力响应，获得基于“场地
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工程结构”效应的场地地表运动响应和构筑物响应情景；步骤五：根据步骤四中获得的构筑物响应和步骤二中的易损性评估框架得到的深构筑物易损性评估结果，获得构筑物损伤情景和风险等级；步骤六：根据构筑物损伤风险等级和实时人口热力分布动态，获得高风险区域，并和历史地震灾评结果进行对比修正；步骤七：根据次生灾害源分布、历时地震滑坡分布数据，和步骤三情景模型中获得的场地地表运动，获得次生地质灾害高风险区域；步骤八：根据生命线工程、交通线和重点目标分布，和步骤三情景模型中获得的场地地表运动，获得生命线工程、交通线和重点目标分布损伤初步评估。2.根据权利要求1所述水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，其特征在于，步骤一中所建立的数据库的基础数据包括：基础地理信息、地质构造图、地震信息、构筑物数据和BIM模型。3.根据权利要求2所述水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，其特征在于，所述基础地理信息包括地形地貌、水系和植被信息；所述地质构造图包括活动构造分布图和第四纪地质分布图；所述地震信息包括现代地震活动、地震区划、活断层分布图和灾种分布，所述灾种分布包括砂土液化和软土震陷；所述构筑物数据包括抗震设计、建筑结构和建筑时间；所述BIM模型包括钻孔建模、地层建模、构筑物建模和三维模型。4.根据权利要求1所述水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，其特征在于，所述步骤二的具体操作为，通过对建设年代、现状质量和抗震设防标准各种震害影响因素的不同权重对工程结构和坝区建筑易损性结果进行评估，并根据现有数据精度将评估结果分为详实型和欠详实型构筑物数据，进而建立易损性评估框架；并进行性能划分以此来进行建筑构件性能评估，工作人员能够通过信息的查询以此来进行建筑的易损性评估，并能够得到建筑的易损性和各个构件的易损性。5.根据权利要求1所述水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，其特征在于，还包括应急处置，所述应急处置包括先期处置、现场救援和处置阶段、社会响应阶段三个部分；所述先期处置为：基于情景构建的坝区地震灾害损失快速评估和信息报告，构建应急进展链，获取应急任务清单，获取高构筑物损伤区域和伤亡高风险区域的移动设备号码，并发送最近的避难场所位置和疏散警告，读取相应的应急预案，发送至最近的救援、消防、医
疗机构；所述现场救援和处置阶段为：读取相应的应急预案，发送至相应的生命线、交通线和重要目标抢修部门；所述社会响应阶段为：读取相应的应急预案，发送至相应的舆情应对、环境保护和社会救援单位。6.根据权利要求5所述水利工程库区极罕遇地震安全性风险BIM情景构建方法，其特征在于，还包括极罕遇地震建筑损伤预防方法，所述预防方法基于情景构建和应急处置两个部分的实行目的是要求对工程结构在面对极罕遇地震情况下能够有降低地震风险和损失的能力，最有效的方式是进行预防，对已有建筑设施需要进行不断的改进和加固...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵博，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：