【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑结构，尤其是一种建筑结构缺陷检测和纠正方法及系统。
技术介绍
1、bim(building information modeling)是一种数字化建筑设计和管理的技术，通过将建筑信息建模，实现建筑设计、施工和运营全过程的数字化管理和优化。bim技术将建筑物的结构、设备、系统等信息整合到一个数字模型中，从而提高建筑物的设计质量、施工效率和管理水平。虽然bim技术的发展可以追溯到上世纪六七十年代，但是在过去的十年中，随着计算机硬件和软件的不断发展，bim技术得到了快速发展和广泛应用。目前，bim技术已经应用于建筑、土木工程、机械工程、电气工程等多个领域，成为数字化设计和管理的重要工具。
2、建筑结构缺陷是指建筑物在使用中因设计、施工、材料等方面出现的不符合规范和要求的问题而导致的缺陷、损伤或病害，可能会对建筑物的结构安全性和使用功能产生影响。这些缺陷可能出现在建筑物的各个部位，如墙体、楼板、屋顶、地基、梁柱等包括材料缺陷、结构设计不合理、施工工艺不当等。这些缺陷可能会对建筑物的安全性、使用寿命和维修成本等方面造成影响，因此及时检测和纠正建筑结构缺陷是非常重要的。建筑结构缺陷的检测和纠正是建筑物维护和管理的重要环节，能够提高建筑物的安全性、稳定性和使用寿命，同时减少维护成本和人员伤亡事故的风险。
3、在传统的建筑缺陷检测中，通常利用平面施工图进行检测，依靠人工根据经验进行巡检和测试，这种方法往往需要大量的人力物力，而且检测结果也容易受到人为因素的干扰，往往存在着施工质量缺陷难控制、效率低下、人
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种建筑结构缺陷检测和纠正方法及系统，通过从bim模型中提取结构信息、应力分析和仿真等技术手段，自动检测和识别建筑结构缺陷，并提出相应的纠正策略，不仅能够提高建筑结构缺陷的检测效率和准确性，而且能够减少人力资源的浪费，提高建筑质量和安全性。
2、本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，包括以下步骤：
4、步骤1、采集建筑结构相关数据并导入bim模型，并在bim模型中添加结构属性；
5、步骤2、基于bim模型，执行缺陷检测算法，识别建筑结构潜在问题；
6、步骤3、根据建筑结构布置传感器网络，用于实时监测建筑结构的物理参数；
7、步骤4、根据bim模型对建筑结构进行有限元仿真分析得到建筑结构仿真结果数据，并与传感器传输的实时数据进行对比，识别建筑结构的缺陷；
8、步骤5、根据发现的缺陷制定纠正方案，对纠正后的建筑结构进行检验；
9、步骤6、根据bim软件将建筑结构缺陷结果生成详细的缺陷检测和纠正报告。
10、进一步，所述建筑结构相关数据包括几何形状、构件属性、材料和载荷信息和建筑物系统信息，所述结构属性包括建筑元素的几何形状、材料属性和连接方式信息。
11、进一步，所述步骤2的具体实现方法为：根据已知的结构缺陷信息，对bim模型进行标记形成训练数据；从bim模型中提取与结构缺陷检测相关的特征,对提取的特征进行标准化；选择线性核函数提高svm的拟和能力；将标记好的训练数据划分为训练集和测试集；使用训练集对svm模型进行训练，使其学习与结构缺陷相关的特征和模式；将训练好的svm模型应用于未标记的bim模型，预测每个结构单元的缺陷概率；基于预测结果和设定的阈值，判断每个结构单元是否存在缺陷；将训练好的svm模型应用于实际项目中的bim数据，实时检测结构缺陷，标记可能存在问题的区域，从而识别建筑结构的潜在问题。
12、进一步，所述步骤3采用如下方法布置传感器网络以实时监测建筑结构的物理参数：
13、在建筑结构的支撑点处安装传感器，用以监测结构的承载能力；
14、在建筑结构的连接节点处、梁柱的交点、梁柱的支座处和建筑屋顶和墙体连接处安装传感器，用以监测连接部位的应力和应变情况；
15、在建筑结构中容易出现裂缝的区域安装传感器，用以监测裂缝的情况；
16、在建筑结构中受外力影响较大的区域安装传感器，用以监测结构在外力作用下的应力和应变，受外力影响较大的区域包括风荷载或地震影响较大的区域。
17、进一步，所述步骤4的具体实现方法为：将bim建筑模型转化为有限元分析模型，该有限元分析模型满足结构受力分析要求；根据传感器监测得到结构应力和应变的实测值，根据建筑结构的载荷信息进行ansys有限元仿真，得到建筑结构关键部位应力和应变理论值；将传感器实测值数据和理论值数据进行对比，确定结构缺陷位置。
18、进一步，所述ansys有限元仿真方法为：
19、将bim模型导出为ansys支持的step格式，包括建筑结构的几何信息和属性；
20、基于ansys仿真软件，设置模型的属性并进行如下力学特性分析；
21、对建筑结构进行应变分析，用于检测和描述建筑结构的变形程度、表征拉伸、剪切和压缩形式的变形；
22、对建筑结构进行应力分析，用于检测和描述材料或建筑结构所受的内部力，评估材料的承载能力，了解建筑结构在外部力作用下的稳定性；
23、分析建筑结构的受力平衡方程，通过边界条件求解，得到建筑结构在受力作用下的变形情况；
24、利用傅里叶变换进行频域分析，对建筑结构的振动信号进行频域分析，检测异常的频率成分；
25、进行模态分析，对建筑结构的固有振动模态进行分析，检测建筑结构问题。
26、进一步，所述纠错方案包括调整结构尺寸、添加构件、更换构件和加固构件。
27、进一步，所述步骤5的具体实现方法为：利用有限元优化算法，自动寻找满足预设目标和约束条件的方案，通过敏感性分析，优化决策；该有限元优化算法是利用ansys软件进行拓扑优化、形状优化、尺寸优化、拓扑和形状混合优化分析，找到最优设计参数配置。
28、进一步，所述步骤6的具体实现方法为：根据传感器监测数据和ansys分析结果数据，将建筑结构缺陷结果生成详细的缺陷检测和纠正报告，其方法为：利用ansys软件内置的图形生成工具，创建应力分布云图、位移图、应变云图；根据ansys软件中后处理工具标记和记录检测到的缺陷位置，包括在模型上标注应力高峰点和位移异常区域；根据结果导出报告，更新ansys模型，重复有限元分析以检验纠正效果。
29、一种实现建筑结构缺陷检测和纠正方法的系统，包括以下模块：
30、数据采集模块，用于获取到的建筑模型基本信息，导入、创建和管理bim模型，包括建筑的几何信息、结构属性、材料信息，以供给其他模块进行分析和处理；
31、缺陷检测模块，基于bim模型数据，执行缺陷检测算法，分析识别建筑结构中潜在的问题；
32、结构分析模块，根据ansys有限元分析软件，对结构进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述建筑结构相关数据包括几何形状、构件属性、材料和载荷信息和建筑物系统信息，所述结构属性包括建筑元素的几何形状、材料属性和连接方式信息。
3.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：根据已知的结构缺陷信息，对BIM模型进行标记形成训练数据；从BIM模型中提取与结构缺陷检测相关的特征,对提取的特征进行标准化；选择线性核函数提高SVM的拟和能力；将标记好的训练数据划分为训练集和测试集；使用训练集对SVM模型进行训练，使其学习与结构缺陷相关的特征和模式；将训练好的SVM模型应用于未标记的BIM模型，预测每个结构单元的缺陷概率；基于预测结果和设定的阈值，判断每个结构单元是否存在缺陷；将训练好的SVM模型应用于实际项目中的BIM数据，实时检测结构缺陷，标记可能存在问题的区域，从而识别建筑结构的潜在问题。
4.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所
5.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现方法为：将BIM建筑模型转化为有限元分析模型，该有限元分析模型满足结构受力分析要求；根据传感器监测得到结构应力和应变的实测值，根据建筑结构的载荷信息进行ANSYS有限元仿真，得到建筑结构关键部位应力和应变理论值；将传感器实测值数据和理论值数据进行对比，确定结构缺陷位置。
6.根据权利要求5所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述ANSYS有限元仿真方法为：
7.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述纠错方案包括调整结构尺寸、添加构件、更换构件和加固构件。
8.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述步骤5的具体实现方法为：利用有限元优化算法，自动寻找满足预设目标和约束条件的方案，通过敏感性分析，优化决策；该有限元优化算法是利用ANSYS软件进行拓扑优化、形状优化、尺寸优化、拓扑和形状混合优化分析，找到最优设计参数配置。
9.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述步骤6的具体实现方法为：根据传感器监测数据和ANSYS分析结果数据，将建筑结构缺陷结果生成详细的缺陷检测和纠正报告，其方法为：利用ANSYS软件内置的图形生成工具，创建应力分布云图、位移图、应变云图；根据ANSYS软件中后处理工具标记和记录检测到的缺陷位置，包括在模型上标注应力高峰点和位移异常区域；根据结果导出报告，更新ANSYS模型，重复有限元分析以检验纠正效果。
10.一种实现权利要求1至9任一项所述建筑结构缺陷检测和纠正方法的系统，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述建筑结构相关数据包括几何形状、构件属性、材料和载荷信息和建筑物系统信息，所述结构属性包括建筑元素的几何形状、材料属性和连接方式信息。
3.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：根据已知的结构缺陷信息，对bim模型进行标记形成训练数据；从bim模型中提取与结构缺陷检测相关的特征,对提取的特征进行标准化；选择线性核函数提高svm的拟和能力；将标记好的训练数据划分为训练集和测试集；使用训练集对svm模型进行训练，使其学习与结构缺陷相关的特征和模式；将训练好的svm模型应用于未标记的bim模型，预测每个结构单元的缺陷概率；基于预测结果和设定的阈值，判断每个结构单元是否存在缺陷；将训练好的svm模型应用于实际项目中的bim数据，实时检测结构缺陷，标记可能存在问题的区域，从而识别建筑结构的潜在问题。
4.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述步骤3采用如下方法布置传感器网络以实时监测建筑结构的物理参数：
5.根据权利要求1所述的一种建筑结构缺陷检测和纠正方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现方法为：将bim建筑模型转化为有限元分析模型，该有限元分析模型满足结构受力分析要求；根据传感器监测得到结构应力和应...
【专利技术属性】
技术研发人员：田德新，崔金汉，朱雨，刘庚，庄千图，
申请(专利权)人：中铁十六局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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