[发明专利]一种考虑非结构构件的室内震后三维虚拟场景构建方法

权利要求书

1.一种考虑非结构构件的室内震后三维虚拟场景构建方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：模型构建及计算：

首先，进行基于建筑信息模型的结构分析建模和三维场景建模，然后，建立建筑结构的有限元数值模型，将地震动作为输入，利用结构地震动力响应时程分析方法求解结构地震反应，得到楼层的加速度、速度、位移角数据；

S2：非结构构件破坏判定：

首先，计算独立非结构构件的地震惯性力和摩擦力，然后，利用结构地震动力响应时程分析得到的需求参数值，结合易损性数据库中的易损性曲线，确定出非结构构件需求参数值对应的破坏状态；

S3：三维场景构建与可视化：

首先，进行天花板吊顶面板在地震力作用下随机掉落场景构建，然后进行隔墙破坏效果的纹理替换，最后进行独立非结构构件的运动状态模拟；

所述S1中基于建筑信息模型的结构分析建模和三维场景建模所建立的模型包括结构模型和建筑模型，其中，结构模型包括梁和柱，用于对建筑进行结构地震动力响应时程分析；建筑模型包括隔墙墙体、家具及天花板吊顶，用于地震前虚拟场景构建；

所述S2中独立非结构构件具体为家具，独立非结构构件的地震惯性力和摩擦力计算具体为：利用S1中的计算得到的楼层加速度值a，并依据独立非结构构件的质量m，计算得到独立非结构构件所受的地震惯性力F=-m×a 和摩擦力f=μ×m×g；独立非结构构件同时还具有初速度；

所述S3中，天花板吊顶面板在地震作用下的破坏状态分为DS1、DS2和DS3三种，在DS1中有5%的天花板吊顶面板脱落，在DS2中30%的天花板吊顶面板脱落并且T型网架破坏，在DS3中天花板吊顶面板全部脱落破坏；

天花板吊顶面板在地震力作用下随机掉落场景构建方法如下：

随机选择天花板吊顶面板并计数，当选择数量满足天花板吊顶所处的破坏状态要求时即停止选取；然后，根据S1所得结构层加速度和速度数据，确定天花板吊顶面板的初始状态，包括加速度、速度和重力；再利用刚体力学，计算选取的天花板吊顶面板的运动状态，即实现了在不同破坏状态及破坏概率下天花板吊顶面板不同数量的随机掉落场景构建。

2.根据权利要求1所述的考虑非结构构件的室内震后三维虚拟场景构建方法，其特征在于：所述S1中通过结构地震动力响应时程分析，得到楼层加速度a、楼层位移角、楼层速度参数值。

3.根据权利要求1所述的考虑非结构构件的室内震后三维虚拟场景构建方法，其特征在于：所述S3中，隔墙的破坏状态分为WDS1、WDS2、WDS3三种，在WDS1中螺栓弹出，墙面出现微小裂缝或弯曲，在WDS2中出现中等裂缝或墙体石膏板破碎，在WDS3中严重裂缝或者墙面破碎和墙体撕裂；隔墙破坏效果的纹理替换具体为：

收集三种破坏状态对应的实际隔墙破坏照片，对实际隔墙破坏照片中的破坏纹理进行搜集、提取、标准化归类，构建形成隔墙地震破坏纹理库；然后，将隔墙的破坏纹理分别存储在不同的数组中，依据计算得到的需求参数楼层位移角的值，结合易损性数据库中的易损性曲线，确定隔墙在当前楼层位移角情况下对应的破坏状态；最后，选定该破坏状态对应的破坏纹理存储数组，随机选择纹理在隔墙构件上进行贴图显示，从而完成隔墙破坏效果的纹理替换。

4.根据权利要求1所述的考虑非结构构件的室内震后三维虚拟场景构建方法，其特征在于：所述S3中在模拟独立非结构构件运动状态时，利用S1得到的加速度和速度数据，S2确定独立非结构构件惯性力、摩擦力和速度，然后求解独立非结构构件在惯性力、摩擦力作用下的牛顿运动学方程，计算出该构件在地震力作用下的运动状态。