基于ArcGIS和3ds Max的框架結構三維災害場景研究.pdf

1、我國是受地震災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。基于震害預測的現(xiàn)實需求，并隨著GIS(Geographic Information System)技術的不斷發(fā)展，國內外出現(xiàn)了很多基于GIS技術的震害預測系統(tǒng)，但受限于當時的技術條件，絕大多數(shù)震害預測系統(tǒng)的預測結果是以表格、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)實技術和可視化仿真技

2、術的不斷發(fā)展，以及這些技術在工程抗震領域的不斷應用的技術積累，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。因此本文以框架結構作為研究對象，從震害特征入手，建立框架結構三維模型，探討如何在GIS中實現(xiàn)框架結構震害的三維可視化，用來描述地震作用下框架結構的典型震害特征和宏觀三維災害場景。本文的主要研究內容如下：
　　(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、資料和圖片的基礎上，對框架結構的典型震害位置、震害特征進行了系統(tǒng)的歸納總結，分析了框架結構各主要構件在地震作用下發(fā)生破壞的原因，為框架結構三維建模提供理論基礎。
　　(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構進行了設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構的影響；對帶開窗填充墻進行7、8、9度地震下的彈塑性時程分析，得到了框架結構在罕遇地震下的受拉損傷情況，為建立框架結

4、構三維破壞模型提供力學依據(jù)，指導建立三維破壞模型。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構抗震性能的影響。
　　(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用。在3ds Max中導入CAD圖形，通過擠出、材質貼圖、陣列和對齊等操作建立了框架結構三維完好模型。采用貼圖法建立了框架結構基本完好、輕微破壞、中等破壞和

5、嚴重破壞模型。通過Rayfire插件和Reactor模塊建立了框架結構三維倒塌模型。
　　(4)探討了在ArcMap中實現(xiàn)GIS平面數(shù)據(jù)矢量化的方法。將框架結構分為一般框架結構和重點框架結構，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)編制命令宏導入重點框架的三維模型，生成了三維災前場景。根據(jù)框架