【摘 要】
:
目前,结构设计主要方法主要步骤如下:收集重要结构设计参数,如地基承载能力、所在地区抗震,运用商业软件建立结构模型,进行试算,最后根据实际情况和相关规范要求进行修改。传统结构设计方法主要缺点如下:步骤繁琐、设计周期长、需要大量人工干预,且设计人员自身的相关经验知识会直接影响结构性能。针对以上问题,本文提出了基于深度学习的钢筋混凝土结构智能设计方法,包括基于计算机视觉和卷积神经网络的钢筋混凝土箱梁截面
论文部分内容阅读
目前,结构设计主要方法主要步骤如下:收集重要结构设计参数,如地基承载能力、所在地区抗震,运用商业软件建立结构模型,进行试算,最后根据实际情况和相关规范要求进行修改。传统结构设计方法主要缺点如下:步骤繁琐、设计周期长、需要大量人工干预,且设计人员自身的相关经验知识会直接影响结构性能。针对以上问题,本文提出了基于深度学习的钢筋混凝土结构智能设计方法,包括基于计算机视觉和卷积神经网络的钢筋混凝土箱梁截面设计和基于深度神经网络的建筑楼板内部配筋设计两部分,为传统结构构件设计因严重依赖工程师经验和人工干预而导致的低效率难题提供了一个崭新的解决思路。提出了基于计算机视觉和卷积神经网络的钢筋混凝土箱梁截面设计方法。首先实现了对单箱单室钢筋混凝土箱梁截面外轮廓特征提取。使用了52幅箱梁截面轮廓图像作为样本,经过包含13个卷积层和3个全连接层的VGG-16卷积网络,以截面高度和下翼缘板宽为输入,箱梁截面轮廓图像为输出,建立了箱梁截面轮廓设计的计算机视觉方法。经过30个迭代,卷积网络稳定,图像准确率达到99%,能生成效果不错的箱梁截面轮廓图像,同时网络具有很好的泛化能力。接着,针对所生成箱梁截面轮廓图像可能存在的以下问题:部分生成图像的总高度与原始样本存在较大误差、下翼板超出腹板、上翼板中部存在缺陷,采用拟合和形态学运算等图像处理技术对生成的箱梁截面轮廓图像进行后处理,从而使得所生成的箱梁截面更符合工程实际。最后基于霍夫直线检测对生成图像中箱梁上翼板角度与原始图像进行对比。提出了基于深度神经网络的建筑楼板内部配筋设计方法。本文采用深度卷积神经网络,以1386条楼板参数化后数据作为样本,经过4个卷积层和1个全连接层的卷积网络,以基本设计参数为输入,楼板内部配筋为输出,研究矩形钢筋混凝土楼板内部受力钢筋的智能设计方法。深度卷积神经网络在约100个迭代次数后稳定。通过与实际图纸样本的对比,钢筋直径分类正确率为79.5%,钢筋间距分类正确率为70.3%,上部钢筋延伸平均相对误差为8.2%,具有较高的正确率。最后讨论了基于深度学习的箱梁内部配筋设计可能性。最后,对所获得的矩形钢筋混凝土楼板配筋结果进行了力学验算,具体包括弯曲应力和裂缝验算,验证了智能配筋设计方法的有效性。验算结果表明,95.2%的楼板智能配筋结果通过了承载能力极限状态验算,89.4%通过了正常使用极限验算。本文结论如下:基于智能设计方法所得到的结果与实际工程情况吻合,验证了智能设计结果的有效性和正确性,证明基于深度学习的钢筋混凝土结构智能设计方法完全可行,提供了一种有别于传统结构设计方法的新思路,为提高工程结构的设计效率以及自动化和智能化程度奠定了基础。
其他文献
冻融破坏一直是水泥基材料重要的耐久性问题之一,理解冻融破坏的机理并提出对应的防治措施是科学界与工程界密切关注的焦点。目前,学术界对冻融破坏的探究大多停留在剥落量、动弹模、强度以及冻融损伤后材料孔隙结构劣化的观测,缺少对冻融过程中水泥基材料内部孔结构演化的认识。本文利用低场磁共振技术(LF-NMR)监测了冻融循环过程中水泥净浆内部孔溶液的相变过程,分析了正负温交替变化时孔结构的演变过程。同时配合使用
随着经济的发展,我国跨海大桥的建设也进入了全新的阶段,跨海大桥的数量和规模都在不断扩增,导致了船桥碰撞的风险增加。相较于通航孔区桥墩,非通航孔区段桥墩的防撞设计值较低,抵御船舶冲击能力差,而桥墩的破坏会严重影响桥面交通通行安全,甚至造成人员伤亡。本文对某跨海超长大桥的非通航孔桥墩开展船撞数值模拟,提出一种新型的气囊防撞装置,分析气囊防撞装置对桥墩的保护作用。主要研究内容如下:(1)以某跨海超长大桥
与普通钢材相比,高强钢强度显著提高,并且在建筑空间,结构安全以及环境友好等方面具有显著优势。凭借诸多优点,高强钢越来越多地应用于众多大型结构工程中,如鸟巢、水立方、中央电视台总部大楼等。由于钢材的物理化学特性,使其极易与腐蚀介质发生电化学腐蚀反应,从而导致构件截面尺寸削弱。腐蚀分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀,目前的研究中主要考虑均匀腐蚀的影响,但是不均匀腐蚀会导致截面出现集中削弱,相对于均匀腐蚀来说对结
壳聚糖基水凝胶质地及可能功能与机体生物组织具有高度相似性,有望承载与支持体内细胞及组织再生,有望作为机体内生物医用功能高分子材料,现代生物化工技术对新型功能化水凝胶的研发能够有效应对与解决当前力学强度、动态自恢复需求等复合凝胶急待解决的实际问题。本课题研究联合应用多样各异理化优势桥连交联手段,采用协同效应理念设计,实践特征优异性能成胶因子模块与天然高分子集成方式,分别设计动态可控、静态稳定多桥联用
建筑火灾严重危害人类的生命财产安全,了解混凝土结构的抗火性能对抗火设计和灾后修复具有重要意义。本文主要研究C30-C80混凝土和RPC高温下和高温后力学性能变化规律,借助Origin软件整合对混凝土力学性能指标进行连续化处理,建立了强度等级、温度与折减系数拟合模型。高温下抗压强度分析表明:混凝土高温下抗压强度随温度升高先升高后下降,不同强度等级混凝土高温下抗压强度具有相似的变化趋势,即以300℃为
铁坏死是近年提出的一种新型细胞死亡方式,为了系统地研究铁坏死的机制,课题组进行了RNAi的基因组文库的筛选发现PKC是铁坏死的正向性调节因子。蛋白激酶C家族的经典同工酶包括PKCα,PKCβI,PKCβII和PKCγ。本文首在HT1080细胞,MEF小鼠胚胎成纤维细胞和MDA-MB-231乳腺癌细胞发现PKC抑制剂能够比较明显地抑制铁坏死作用。随后主要应用sh RNA这种技术手段在这三种细胞系中对
碳纤维复合材料因其独特的优良性能,被广泛应用于航空航天领域,是复合材料中应用最为广泛的材料之一,也是实现飞行器轻量化设计和制造的关键材料。20世纪80年代以来,飞行器技术得到了很大的提升,人们不仅对复合材料连接件的结构力学性能提出了很高的要求,还对飞机的气动外形、隐身性能等方面提出了要求。复合材料沉头螺栓连接结构不仅可以满足上述要求,其还具有可拆卸性,逐渐受到了更多地关注。本文以碳纤维增强环氧树脂
随着机器人技术在自动化领域的广泛应用,各项机器人技术逐渐成熟,机器人应用开始向自动化领域以外的行业延伸。康复医疗器械作为为患者提供康复帮助的重要医疗设备,引起了诸多科研院所以及医疗器械企业的关注。而上肢医疗康复机器人作为康复医疗器械中的一种,在帮助上肢运动障碍患者恢复运动机能方面提供极为重要的支持,因此本课题将对上肢医疗康复机器人展开相关研究。本课题采用一种外部穿戴式的上肢医疗康复机器人进行研究,
随着近几年的发展,传统模式下的设施运维管理手段已经无法满足现阶段运维管理的需求,而BIM技术产生使得设施运维管理有了新的发展前景,尤其是在整个建设项目全寿命周期阶段。而校园建筑是一个既需要承载历史,又需要体现时代特色的地方。随着历史时间延续、管理人员更迭,校园运维管理就可能出现断点问题,其中包括图纸丢失破损、发生故障问题无法判断出处、隐蔽工程无法准确认知、空间管理缺乏有效控制、管理手段老旧落后、资
在混凝土结构的长期服役过程中,钢筋锈蚀已经成为了影响耐久性的主要问题之一,特别是在近海、沿海以及盐碱地质地区。为了解决钢筋锈蚀问题,采用纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)代替钢筋,是比较好的解决方式。为了使用CFRP筋(Carbon fiber reinforced polymer reinforcement)替代预应力钢绞线用于预应力结构中,同时降低成本,