基于ArcGIS和3ds Max的框架結(jié)構(gòu)三維災(zāi)害場(chǎng)景研究.pdf

1、我國(guó)是受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，并且我國(guó)的地震具有頻率高、強(qiáng)度大、震源淺和分布廣的特點(diǎn)，給國(guó)家?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡?；谡鸷︻A(yù)測(cè)的現(xiàn)實(shí)需求，并隨著GIS(Geographic Information System)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了很多基于GIS技術(shù)的震害預(yù)測(cè)系統(tǒng)，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，絕大多數(shù)震害預(yù)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)結(jié)果是以表格、餅圖和直方圖等二維方式表達(dá)，難以反映建筑物震害的實(shí)體特征。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和可視化仿真技

2、術(shù)的不斷發(fā)展，以及這些技術(shù)在工程抗震領(lǐng)域的不斷應(yīng)用的技術(shù)積累，使利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建筑物破壞情況的三維模擬成為可能，目前國(guó)內(nèi)外在震害三維可視化研究方面做的工作不多。因此本文以框架結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，從震害特征入手，建立框架結(jié)構(gòu)三維模型，探討如何在GIS中實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)震害的三維可視化，用來(lái)描述地震作用下框架結(jié)構(gòu)的典型震害特征和宏觀三維災(zāi)害場(chǎng)景。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)在大量查閱和收集汶川地震、玉樹(shù)地震和日本東京地震等地震的震害

3、資料和圖片的基礎(chǔ)上，對(duì)框架結(jié)構(gòu)的典型震害位置、震害特征進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納總結(jié)，分析了框架結(jié)構(gòu)各主要構(gòu)件在地震作用下發(fā)生破壞的原因，為框架結(jié)構(gòu)三維建模提供理論基礎(chǔ)。
　　(2)利用ABAQUS有限元分析軟件分別對(duì)無(wú)填充墻、帶開(kāi)窗填充墻和無(wú)底墻的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)防地震作用下的動(dòng)力時(shí)程分析，重點(diǎn)探討了框架填充墻對(duì)整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的影響；對(duì)帶開(kāi)窗填充墻進(jìn)行7、8、9度地震下的彈塑性時(shí)程分析，得到了框架結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的受拉損傷情況，為建立框架結(jié)

4、構(gòu)三維破壞模型提供力學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)建立三維破壞模型。通過(guò)框架柱不同配筋情況的對(duì)比，得出柱配筋情況對(duì)整個(gè)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。
　　(3)利用Photoshop軟件在收集到的震害圖片中提取震害信息并和建筑紋理圖片進(jìn)行合成，形成震害特征圖片，建立了震害特征圖片庫(kù)，供震害模型制作時(shí)調(diào)用。在3ds Max中導(dǎo)入CAD圖形，通過(guò)擠出、材質(zhì)貼圖、陣列和對(duì)齊等操作建立了框架結(jié)構(gòu)三維完好模型。采用貼圖法建立了框架結(jié)構(gòu)基本完好、輕微破壞、中等破壞和

5、嚴(yán)重破壞模型。通過(guò)Rayfire插件和Reactor模塊建立了框架結(jié)構(gòu)三維倒塌模型。
　　(4)探討了在ArcMap中實(shí)現(xiàn)GIS平面數(shù)據(jù)矢量化的方法。將框架結(jié)構(gòu)分為一般框架結(jié)構(gòu)和重點(diǎn)框架結(jié)構(gòu)，利用ArcGIS軟件中的ArcScence模塊通過(guò)拉伸建立一般框架的三維模型，通過(guò)VBA(Visual Basic for Applications)+AO(ArcObjects)編制命令宏導(dǎo)入重點(diǎn)框架的三維模型，生成了三維災(zāi)前場(chǎng)景。根據(jù)框架