装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法技术

本申请公开了一种装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，包括基于矩阵的三向迭代算法将装配构件物理模型阈值化分步转动至长度方向垂直于水平基准面；网格化处理后离散出间距均匀或设定不等间距的二维截面；利用多维度物理描述提取算法提取二维截面形心、径向长度和设计物理模型；利用多维度数据处理算法获得空间形心线的V、W面投影数据集、设计和物理模型径向长度差数据集；通过多维度物理分析算法统计数据集的一般规律，信号化处理后获得构件装配前多维度状态表达式。本发明专利技术能够快速高效、高精确提取、分析构件装配前的多维度状态，推动建筑结构智能数字化发展。展。展。

【技术实现步骤摘要】
装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法


[0001]本专利技术属于土木工程
，涉及一种装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法。

技术介绍

[0002]智能和工业化建造是我国建筑业转型升级的重大需求，工业化、绿色化、智能化、数字化是新形势下建筑工程领域发展的必然趋势。由于施工效率高、污染低、受力合理等优点，装配式环桁架主要被用于索穹顶结构、索网结构等大跨空间结构的下部支撑结构，因此装配式环桁架结构体系的发展势必推动结构工程领域的智能建造技术进步。然而，人们对新型装配式环桁架的关注点在于其安全可靠性，而装配构件的多维度状态是影响结构安全可靠的一个重要因素。
[0003]由于目前装配式环桁架的研究基本处于起步状态，研究成果相对极少，针对装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取与分析方法的研究更是处于空白状态。因此，有必要研发一种快速高效、实用精确的方法来提取装配式环桁架结构装配构件装配前的多维度状态，为结构动态成长、结构数字孪生等新兴高精尖技术提供必要的底层数据，便于建立以评估结构安全稳定为目的、原始结构高保真映射的数字结构，推动建筑结构智能数字化发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，解决填补相关
空白状态的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，其特征在于，包括：
[0006]S1：基于矩阵的三向迭代算法将装配构件物理模型阈值化分步转动至长度方向垂直于水平基准面；
[0007]S2：分步转动后的构件物理模型网格化处理，通过多维度物理离散算法离散出间距均匀或设定不等间距的二维XOY截面；
[0008]S3：利用多维度物理描述提取算法处理离散的二维XOY截面，提取装配构件物理模型二维截面形心、径向长度和设计物理模型；
[0009]S4：通过多维度数据处理算法获得空间形心线的V面、W面投影数据集{V}、{W}以及装配构件物理模型和设计物理模型径向长度差值的数据集{R}；
[0010]S5：通过多维度物理分析算法统计{V}、{W}和{R}的一般规律，信号化处理后获得构件装配前多维度状态函数表达式。
[0011]进一步地，步骤S1中，所述装配构件物理模型为由x、y、z空间三维坐标及其方向向量组成的物理模型，用于完全反映装配式环桁架装配构件装配前的实际状态。
[0012]进一步地，步骤S1中，所述基于矩阵的三向迭代算法，用于相对某个空间坐标轴分
别转动，直到达到阈值后结束。
[0013]进一步地，步骤S1中，所述水平基准面为空间坐标系的H面或XOY面或任意平行于XOY面的平面。
[0014]进一步地，步骤S2中，沿长度方向的间距均匀或者设定不等间距的二维截面是由一系列的点组成的，这些点产生的方式是：一个垂直于装配构件长度方向的平面P，由装配构件最底端，即Z＝0处，以上述的均匀间距或者设定的不等间距为步长、沿着Z>0方向移动，每到设定的间距Z
m
处获取平面P与装配构件的相交点，所有的相交点组成了上述的二维截面，其中，Z为空间坐标轴z轴坐标值，Z
m
为设定的均匀间距或者设定的不等间距。
[0015]进一步地，步骤S2中，平面P与装配构件的相交点，为平面P与上述装配构件网格化后的规则排列的三角形的交点。
[0016]进一步地，步骤S3中，多维度物理描述提取算法是对离散的二维截面进行特征描述，即形心、径向长度的拟合，与装配构件物理模型相对应的装配构件设计物理模型的拟合，将二维截面形心按离散距离排序，组合成装配构件物理模型的实际空间形心线。
[0017]进一步地，步骤S3中，装配构件物理模型二维截面形心坐标和径向长度，通过平均值法、加权平均法、最小二乘法进行拟合。
[0018]进一步地，步骤S5中，通过多维度物理分析算法对数据集{V}、{W}和{R}进行坐标转换，即从笛卡尔坐标转换为极坐标，之后统计它们的一般规律。
[0019]进一步地，步骤S5中，对数据集{V}、{W}规律拟合函数F，之后进行信号化处理，得到频域数据，量化能量大小，拟合其关于构件高度z的表达式G
V
、G
W
；对数据集{R}直接进行信号化处理，得到频域数据，量化能量大小，拟合其关于构件高度z的表达式G
R
。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]实现简单，本专利技术通过引入装配构件物理模型与设计模型，保证了数据真实性的前提；同时通过空间形心线投影、径向长度对比等方式获取相应的数据，实现数据规律化分析；数据规律信号化处理突破了传统数据拟合精度不高的瓶颈，从而真实反映构件装配前的多维度状态，并以常见的数学表达式形式来表示。此外，通过三向迭代算法、多维度物理离散算法、多维度物理描述提取算法、多维度数据处理算法、多维度物理分析算法，能够实现快速高效、实用精确，摆脱通用软件、程序自主。本专利技术填补装配式环桁架结构装配构件装配前多维度状态高精度提取的空白，为结构与构件的可靠性分析、建立高度还原真实结构的数字孪生、动态成长等模型提供精度更高的数据，并推动建筑结构特别是装配式环桁架结构的智能数字化发展。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的一种装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法的流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例的装配构件装配前物理模型示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例的装配构件物理模型分步转动后示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例的装配构件物理模型网格化示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例的装配构件物理模型离散二维截面示意图；
[0027]图6为本专利技术实施例的装配构件物理模型空间形心线示意图；
[0028]图7为本专利技术实施例的装配构件物理模型空间形心线投影后示意图；
[0029]图8为本专利技术实施例的装配构件物理模型和设计物理模型二维截面对比图；
[0030]图9为本专利技术实施例的数据集{V}、{W}规律统计示意图；
[0031]图10为本专利技术实施例的数据集{V}、{W}、{R}信号化处理后曲线及拟合结果示意图。
具体实施方式
[0032]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，其特征在于，包括：S1：基于矩阵的三向迭代算法将装配构件物理模型阈值化分步转动至长度方向垂直于水平基准面；S2：分步转动后的构件物理模型网格化处理，通过多维度物理离散算法离散出间距均匀或设定不等间距的二维XOY截面；S3：利用多维度物理描述提取算法处理离散的二维XOY截面，提取装配构件物理模型二维截面形心、径向长度和设计物理模型；S4：通过多维度数据处理算法获得空间形心线的V面、W面投影数据集{V}、{W}以及装配构件物理模型和设计物理模型径向长度差值的数据集{R}；S5：通过多维度物理分析算法统计{V}、{W}和{R}的一般规律，信号化处理后获得构件装配前多维度状态函数表达式。2.根据权利要求1所述的装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，其特征在于，步骤S1中，所述装配构件物理模型为由x、y、z空间三维坐标及其方向向量组成的物理模型，用于完全反映装配式环桁架装配构件装配前的实际状态。3.根据权利要求1所述的装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，其特征在于，步骤S1中，所述基于矩阵的三向迭代算法，用于相对某个空间坐标轴分别转动，直到达到阈值后结束。4.根据权利要求1所述的装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，其特征在于，步骤S1中，所述水平基准面为空间坐标系的H面或XOY面或任意平行于XOY面的平面。5.根据权利要求1所述的装配式环桁架结构构件装配前多维度状态提取及分析方法，其特征在于，步骤S2中，沿长度方向的间距均匀或者设定不等间距的二维截面是由一系列的点组成的，这些点产生的方式是：一个垂直于装配构件长度方向的平面P，由装配构件最底端，即Z＝0处，以上述的均匀间距或者设定的不等间距为步长、沿着Z>0方向移...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱林，王杰，赵曦，张艳霞，上官广浩，邹明，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：