(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111494759.6 (22)申请日 2021.12.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114117617 A (43)申请公布日 2022.03.01 (73)专利权人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 温卫平　张晨宇　翟长海　籍多发　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 岳昕 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 109063327 A,2018.12.21 CN 111257934 A,2020.0 6.09 杨光等.基于Pushover能力谱法的RC 框架结 构地震易损性分析. 《天津城建大 学学报》 .2015, 第第21卷卷(第05期),第3 39-342+384页. 审查员 严荣 (54)发明名称 一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快 速预测方法 (57)摘要 一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快 速预测方法， 涉及土木工程技术领域， 针对现有 技术中地震响应预测速度慢的问题， 本申请预测 模型的输入同时考虑了目标建筑结构参数的多 样性和地震动的变异性， 能够适用于一大类具有 相同受力特征的三跨内廊式框架结构， 并且训练 好的Stru Net模型能够应用于不同目标区域的相 同受力特征的结构。 基于深度学习方法建立的模 型能够明显缩短结构响应预测时间， 能够在震后 为建筑损伤估计提供快速支 撑、 在震前评估建筑 抗震性能上缩短工作时间减低计算成本。 相较于 耗时长、 建模复杂的传统方法， 本申请的准确度 良好， 并且本申请预测地震响应的速度快。 权利要求书3页 说明书11页 附图6页 CN 114117617 B 2022.05.31 CN 114117617 B 1.一种三 跨内廊式RC 框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于包括以下步骤： 步骤一： 根据目标建筑物内三跨内廊式框架结构的受力特征并结合目标建筑物的GIS 数据和遥感影像信息确定结构参数类型， 然后根据结构参数类型选取多组结构参数类型对 应的结构参数组合； 步骤二： 根据结构参数类型以及多组结构参数类型对应的参数组合构建典型模型， 并 根据典型模型建立有限元分析模型， 然后选取多 条地震动记录输入建立好的有限元分析模 型进行结构弹塑性时程分析， 得到结构参数类型对应的结构参数组合和地震动记录对应的 三跨内廊式框架结构内各层峰值楼板加速度和层间位移角； 步骤三： 将结构参数类型对应的结构参数组合、 地震动记录和三跨内廊式框架结构内 各层峰值楼板加速度和层间位移角作为训练集训练St ruNet网络； 步骤四： 利用训练好的神经网络进行建筑地震响应预测， 得到三跨内廊式框架结构内 各层峰值楼板加速度和层间位移角； 所述StruNet网络具体包括： 信息提取模块、 信息融合模块和结构响应回归 模块； 所述信息提取模块用于对地震动记录进行信息提取， 得到地震动特 征向量； 所述信息融合模块将信息提取模块提取到的地震动特征向量与结构参数类型对应的 结构参数组合进行信息融合， 得到融合特 征向量； 所述结构响应回归模块将融合特征向量作为输入， 然后进行回归， 得到三跨内廊式框 架结构内各层峰值楼板加速度和层间位移角。 2.根据权利要求1所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述St ruNet网络具体为： 所述信息提取模块包括4组Cov1D ‑MaxPooling1D组合， 再连接展平层和两层全连接层， 所述Cov1D ‑MaxPooling1D组合包括依次设置的一层一维卷积层和一层一维最大池化层， 其 中一维卷积层的卷积通道数分别为32、 64、 128和256， 卷积核尺 寸为3， 一维卷积层采用same 模式， 一维最大池化层的池化尺寸为2、 窗口滑移长度为2， 所述全连接层的神经元数目依次 为256和16， 激活函数均为ReLU函数， 所述信息融合模块包括co ncatenate层， 所述结构响应回归模块包括三层全连接层， 所述三层全连接层依次连接， 三层全连接 层神经元数目均为25 6， 激活函数均为ReLU函数。 3.根据权利要求2所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述结构参数类型包括层高、 层数、 设防烈度、 纵向柱 距和横向跨度。 4.根据权利要求3所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述 步骤二的具体步骤为： 步骤二一： 确定目标建筑物内三跨内廊式框架结构的场地类别信息、 设计地震分组信 息和设防类别信息， 然后根据结构参数类型、 依据规范要求和设计经验确定典型模型基本 设计参数， 所述典型模型基本设计参数包括设计荷载 大小、 梁柱截面尺寸和材 料强度； 步骤二二： 利用基本参数信息进行建模分析， 所述基本参数信息包括目标建筑物内三 跨内廊式框架结构的场地类别信息、 设计地震分组信息和设防类别信息、 设计荷载大小、 梁 柱截面尺寸、 材料强度、 层高、 层数、 设防烈度、 纵向柱距和横向跨度， 根据建模分析结果校 核梁柱截面尺寸和材料强度是否满足现行结构设计规范要求， 若满足， 则输出梁柱的构件权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114117617 B 2配筋信息， 若不满足， 则调整梁柱截面尺寸和材料强度， 使梁柱截面尺寸和材料强度满足现 行结构设计规范要求后， 输出梁柱的构件配筋信息， 最后根据基本参数信息以及梁柱的构 件配筋信息建立有限元分析模型； 步骤二三： 获取PEER  NGA‑West2地震动数据库， 然后根据震级、 断层距和场地条件在 PEER NGA‑West2地震动 数据库挑选符合条件的地震动记录， 然后根据震级和PGA在符合条 件的地震动记录中进行分层随机抽样， 得到最终地震动记录， 最后利用有限元分析模型和 最终地震动记录进行弹 塑性时程分析。 5.根据权利要求4所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述基本参数信息在结构设计软件盈建科中进行建模分析。 6.根据权利要求4所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述基本参数信息以及梁柱的构件配筋信息在有限元建模软件OpenSees中建立结 构计算模型。 7.根据权利要求6所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述结构弹 塑性时程分析采用瑞利阻尼、 阻尼比取5％。 8.根据权利要求7所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述 步骤三的具体步骤为： 步骤三一： 将层高、 层数、 设防烈度、 纵向柱距、 横向跨度和地震动时程数据进行数据预 处理， 所述数据预 处理具体包括： 首先对层高、 层数、 纵向柱距和横向跨度进 行数据标准化， 然后对设防烈度进行one ‑hot处理， 之后对地震动时程数据进行时长和采样频率的统一处 理， 最后将层高、 层数、 设防烈度、 纵向柱距、 横向跨度和地震动时程数据对应的标签数据依 次进行自然对数处理、 数据维度扩充和引入哑变量处理， 所述标签数据包括各层峰值楼板 加速度和层间位移角； 步骤三二： 采用Adam优化算法， 学习率为0.0001， 损失函数采用MSE， 评价函数采用MAE， batchsize大小取25 6， 按照epoc h＝100进行网络模型训练， 所述MSE表示 为： 所述MAE表示 为： 其中， m代表样本数； ni代表第i个样本对应 的层数； yi和f(xi)分别代表第i个样本的标 签值和预测值； yi,j和fj(xi)分别代表第i个样本第j列对应的标签值和预测值。 9.根据权利要求8所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述数据维度扩充具体为： 将标签数据维度小于典型模型 的最大层数 的样本用0进 行填充， 使各个样本对于峰值楼板加速度和峰值层间位移角的输出维度均等于典型模型的 最大层数。 10.根据权利要求9所述的一种三跨内廊式RC框架建筑地震响应的快速预测方法， 其特 征在于所述 步骤二三中震级、 断层距、 场地条件具体为： 地震震级Mw>6.0，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114117617 B 3