(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210512859.5 (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 (72)发明人 潘鹏　何之舟　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 黄德海 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 基于优化算法的地震下结构位移时程反演 方法及装置 (57)摘要 本申请涉及一种基于优化算法的地震下结 构位移时程反演方法及装置， 包括： 获取地震下 实际结构的基本结构信息， 采集地震下实际结构 的实测响应， 并基于基本结构信息， 将实际结构 等效为计算模 型和计算模型的结构参数； 根据实 测响应的类型和数量确定优化策略， 基于优化策 略计算计算模 型的结构参数的误差； 以误差最小 化为目标， 采用预设优化方式确定计算模型的最 优结构参数； 将地面加速度时程输入到用最优结 构参数表征的计算模型中， 计算得到各层位移时 程， 作为实际结构 的位移时程， 进而评估结构损 伤。 由此， 解决了结构震损评估 标准不统一、 主观 性强等问题， 实现客观、 科学、 高效的震损应急评 估， 有助于震后灾民妥善安置以及维持社会秩序 的稳定。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 114781042 A 2022.07.22 CN 114781042 A 1.一种基于优化 算法的地震下 结构位移时程反演方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取地震下实 际结构的基本结构信息， 采集地震下所述实 际结构的实测响应， 并基于 所述基本结构信息， 将所述实际结构等效为计算模型和所述计算模型的结构参数； 根据所述实测响应的类型和数量确定优化策略， 基于所述优化策略计算所述计算模型 的结构参数的误差； 以误差最小化 为目标， 采用预设优化方式确定所述计算模型的最优结构参数； 以及 将地面加速度时程输入到用所述最优结构参数表征的计算模型中， 计算得到各层位移 时程， 将所述各层位移时程作为所述实际结构的位移时程。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述实测响应的类型和数量确定 优化策略， 基于所述优化策略计算所述计算模型的结构参数的误差， 包括： 若所述实测响应为顶层残余位移和各层加速度时程， 则根据所述第 一误差函数计算所 述计算模型的结构参数的误差； 若所述实测响应为所述顶层残余位移和顶层加速度时程， 则根据 所述第二误差函数计 算所述计算模型的结构参数的误差； 若所述实测响应为所述顶层残余位移， 则第 三误差函数计算所述计算模型的结构参数 的误差。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述第一 误差函数为： 其中， i是采集到加速度时程的楼层编号， m是采集到的加速度时程的楼层总数， dactual,roof为位移时程， dcal,roof为计算得到的位移时程， aactual,i为i楼的实际加速度， acal,i为 计算得到的i楼的实际加速度， α， β 分别为顶层位移时程反演误差项和加速度时程反演误差 项的系数。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述第二 误差函数为： 其中， acal,roof为实际的顶层加速度， aactual,ro of为计算得到的实际的顶层加速度。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述第三 误差函数为： 其中， dactual,ro of是实际顶层残余 位移， dcal,roof为计算得到的顶层残余 位移。 6.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述计算模型的结构参数的误差， 包括： 实测加速度响应和所述计算模型 得到的加速度响应之间的误差； 和/或 根据所述实测加速度响应结合残余位移反演得到实际位移响应， 根据 所述实际位移响 应与所述计算模型 得到的位移响应之间的误差 。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的方法， 其特征在于， 所述计算模型包括： 单自由度模 型、 弹簧‑质量模型、 层剪切型模 型、 弯剪型模 型、 弯曲型模型、 杆系模型、 有限元模型的任意 一种或多种； 所述计算模型的结构参数包括： 各层质量、 各层刚度、 层恢 复力本构模型类型及 关键参权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114781042 A 2数、 结构阻尼比中的任意 一种或多种。 8.根据权利要求1 ‑6任一项所述的方法， 其特征在于， 所述预设优化方式为所述预设优 化算法和/或搜索算法， 其中， 所述所述预设优化算法和/或搜索算法包括： 穷举法、 网格搜 索法、 启发式优化算法、 凸优化算法、 智能算法、 模拟退火法、 遗传算法、 粒子群算法、 蚁群算 法、 神经网络中的任意 一种或多种。 9.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述采集所述地震下实际结构的实测响 应， 包括： 通过直接测量、 摄影测量、 双目视觉技术、 激光扫描技术、 遥感技术、 干涉雷达， 或者全 球定位系统采集所述顶层残余 位移和/或各层残余 位移； 通过加速度传感器， 或者强震仪采集所述各层加速度时程。 10.一种基于优化 算法的地震下 结构位移时程反演装置， 其特 征在于， 包括： 采集模块， 用于获取地震下实 际结构的基本结构信息， 采集地震下所述实 际结构的实 测响应， 并基于所述基本结构信息， 将所述实际结构等效为计算模型和所述计算模型 的结 构参数； 前处理模块， 用于根据所述实测响应的类型和数量确定优化策略， 基于所述优化策略 计算所述计算模型的结构参数的误差； 模型反演模块， 用于以误差最小化为目标， 采用预设优化方式确定所述计算模型的最 优结构参数； 结果输出模块， 用于将地面加速度时程输入到用所述最优结构参数表征的计算模型 中， 计算得到各层位移时程， 将所述各层位移时程作为所述实际结构的位移时程。 11.一种电子设备， 其特征在于， 包括： 存储器、 处理器及存储在所述存储器上并可在所 述处理器上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述程序， 以实现如权利要求 1‑9任一项所 述的基于优化 算法的地震下 结构位移时程反演方法。 12.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器 执行， 以用于实现如权利要求1 ‑9任一项所述的基于优化算法的地震下结构位移 时程反演 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114781042 A 3