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

1、我國是受地震災(zāi)害最嚴重的國家之一，并且我國的地震具有頻率高、強度大、震源淺和分布廣的特點，給國家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟損失和人員傷亡。基于震害預(yù)測的現(xiàn)實需求，并隨著GIS(Geographic Information System)技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外出現(xiàn)了很多基于GIS技術(shù)的震害預(yù)測系統(tǒng)，但受限于當時的技術(shù)條件，絕大多數(shù)震害預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果是以表格、餅圖和直方圖等二維方式表達，難以反映建筑物震害的實體特征。隨著虛擬現(xiàn)實技術(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，使利用計算機進行建筑物破壞情況的三維模擬成為可能，目前國內(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中實現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)震害的三維可視化，用來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)害場景。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)在大量查閱和收集汶川地震、玉樹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，對框架結(jié)構(gòu)的典型震害位置、震害特征進行了系統(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無填充墻、帶開窗填充墻和無底墻的框架結(jié)構(gòu)進行了設(shè)防地震作用下的動力時程分析，重點探討了框架填充墻對整個框架結(jié)構(gòu)的影響；對帶開窗填充墻進行7、8、9度地震下的彈塑性時程分析，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。通過框架柱不同配筋情況的對比，得出柱配筋情況對整個框架結(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行合成，形成震害特征圖片，建立了震害特征圖片庫，供震害模型制作時調(diào)用。在3ds Max中導(dǎo)入CAD圖形，通過擠出、材質(zhì)貼圖、陣列和對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、嚴重破壞模型。通過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)和重點框架結(jié)構(gòu)，利用ArcGIS軟件中的ArcScence模塊通過拉伸建立一般框架的三維模型，通過VBA(Visual Basic for Applications)+AO(ArcObjects)編制命令宏導(dǎo)入重點框架的三維模型，生成了三維災(zāi)前場景。根據(jù)框架