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      基于貝葉斯網(wǎng)絡的機場營房滲漏破壞風險分析

      2015-10-21 17:15:42李彥龍張浩鄭玉洪
      建筑工程技術(shù)與設計 2015年28期
      關(guān)鍵詞:貝葉斯網(wǎng)絡營房風險分析

      李彥龍 張浩 鄭玉洪

      摘要:通過分析機場營房滲漏破壞的成因,根據(jù)BN建模步驟,確定節(jié)點狀態(tài)、網(wǎng)絡參數(shù),構(gòu)建了滲漏破壞BN網(wǎng)絡模型。應用模型分析,得到了營房滲漏破壞的主要影響因素,為滲漏治理提供依據(jù)。

      關(guān)鍵詞:貝葉斯網(wǎng)絡;營房;滲漏破壞;風險分析

      長久以來,基建營房工程一直是部隊建設的基礎保證,與人員的生活息息相關(guān),必須抓好營房質(zhì)量建設。營房施工澆混凝土樓面時,容易產(chǎn)生裂縫,有關(guān)裂縫的技術(shù)處理比較難,經(jīng)常發(fā)生滲漏破壞,因此營房滲漏破壞風險分析及治理是很有必要的。由于貝葉斯網(wǎng)絡可以根據(jù)概率表達定量地進行診斷推理,遂本文選用貝葉斯網(wǎng)絡分析營房滲漏破壞。

      1 貝葉斯網(wǎng)絡概述

      貝葉斯網(wǎng)絡(Bayesian Networks, BN)是用來表示變量間連接概率的圖形模式[1],它表示因果信息,由代表變量的節(jié)點,連接節(jié)點的有向弧線以及表示節(jié)點關(guān)系強度的條件概率組成。

      貝葉斯網(wǎng)絡有貝葉斯理論支撐,用圖的形式描述變量間的關(guān)系,形象生動,便于分析理解;用概率測度的權(quán)重解決了變量狀態(tài)的不一致;刻畫了信任度隨證據(jù)的變化而更新,證據(jù)發(fā)生改變,會產(chǎn)生新的概率。圖1為BN示例。

      圖1 BN示例

      2 營房滲漏破壞現(xiàn)象成因分析

      在機場營房使用中,多出現(xiàn)澆梁板裂縫,這是由于選擇的混凝土材料不合理,結(jié)構(gòu)設計不規(guī)范,施工條件不滿足要求。施工時模板變形、支撐塌陷都會導致混凝土產(chǎn)生裂縫,有的施工方為了降低建筑的成本,摻入過量的粉煤灰,在使用過程中出現(xiàn)凝固收縮,導致營房結(jié)構(gòu)裂縫。多數(shù)營房跨度很大約11m,屋面必須采用排水性能較好的結(jié)構(gòu)找坡,但實際中經(jīng)常出現(xiàn)找坡厚度太厚、坡度不足、坡向不清等問題。還有處理隔熱層時,設置的憎水材料影響屋頂排水。營房屋面經(jīng)常暴漏在外面,較大的晝夜溫差會導致混凝土熱脹冷縮出現(xiàn)裂縫。營房樓長度較長,應設置伸縮縫,但實際中并沒有采取措施,收縮裂縫普遍存在[2]。

      綜上所述,營房滲漏破壞成因主要有:梁板產(chǎn)生裂縫、屋面裂縫、屋面排水不暢。以BN網(wǎng)為依據(jù),建立了BN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),如圖2所示。

      圖2 BN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

      3營房滲漏貝葉斯網(wǎng)絡模型

      3.1確定節(jié)點狀態(tài)

      營房滲漏破壞T采用五級劃分法,分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級,值域{0,1,2,3,4 },分別表示“無或輕微滲漏水”、“較輕微滲漏水”、“中度滲漏水”、“較嚴重滲漏水”、“嚴重滲漏水”。

      A1、A2、A3的值域為{0,1,2},分別表示屋面裂縫、屋面排水不暢、梁板產(chǎn)生裂縫對營房的滲漏破壞有“輕微影響”、“中度影響”、“嚴重影響”。

      B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7的值域為{0,1},分別表示各因素“性能好”、“性能不好”,對營房滲漏破壞“無影響”、“有影響”。

      3.2確定網(wǎng)絡參數(shù)

      為了進行貝葉斯網(wǎng)絡推理,需要建立節(jié)點的條件概率表,定量來描述節(jié)點之間的概率關(guān)系[3] 。根據(jù)營房設計資料、實測的滲漏破壞資料以及專家經(jīng)驗,應用概率統(tǒng)計以及邀請專家確定了根節(jié)點的先驗概率和非根節(jié)點的條件概率表。以A1屋面裂縫為例,其條件概率表如表1所示。

      3.3 構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡模型

      將確定的網(wǎng)絡參數(shù),輸入貝葉斯網(wǎng)絡中,即可得到網(wǎng)絡模型。本文使用貝葉斯網(wǎng)絡分析軟件GeNIe進行仿真,仿真結(jié)果如圖4所示。

      圖4 BN模型

      4 模型的應用與分析

      貝葉斯網(wǎng)絡模型可以用來診斷推理以及進行因素的敏感性分析。假設滲漏破壞等級已確定,可以利用該模型分析各因素對營房滲漏的影響程度,由此診斷出對營房滲漏破壞最敏感的因素。比如,假定某營房發(fā)生Ⅳ級滲漏破壞,設定其發(fā)生概率為100%,對模型進行計算更新,比較設定前后各因素發(fā)生概率的變化。更新后的仿真結(jié)果如圖5所示。

      圖5 更新后的BN模型

      對比圖4、5,可以看出各因素發(fā)生概率都或大或小的變化,B1晝夜溫差從7%增到了14%,說明晝夜溫差變化引起的熱脹冷縮容易引發(fā)屋面裂縫,進而產(chǎn)生營房滲漏破壞;B4隔熱層憎水性變化最大,從25%增到49%,說明隔熱層憎水引起的屋面排水不暢,是營房滲漏破壞的關(guān)鍵成因;B5混凝土材料從13%增長到28%,說明混凝土材料質(zhì)量不過關(guān),種類不合適都會是梁板產(chǎn)生裂縫,引發(fā)營房滲漏;B7施工條件從13%增到27%,說明施工條件不良也是營房滲漏破壞的主要影響因素。綜上所述,隔熱層憎水性是營房滲漏破壞的最敏感性因素,在建筑營房時,必須要根據(jù)實際情況降低隔熱層的憎水性。

      通過對營房滲漏破壞問題的分析,發(fā)現(xiàn)貝葉斯網(wǎng)絡的預測推理能力特別強大。尤其是當某些因素信息缺少時,可以利用已知的證據(jù)變量對營房滲漏破壞程度進行預測,也可以已知營房滲漏程度,對某些因素的狀態(tài)進行分析。該模型在這些方面的應用,還有待進一步研究。

      參考文獻

      [1] 曹士信. 基于貝葉斯網(wǎng)絡仿真的威懾信息傳遞效能評估[J]. 裝備指揮技術(shù)學院學報,2010,21(2):113~116

      [2] 孫遠松. 電力工程房屋滲漏破壞的原因及應對措施[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè),2015(12):129~130

      [3] 高榮欣. 基于貝葉斯網(wǎng)的港口船舶交通安全評價[D]:[碩士學位論文]. 大連:大連海事大學,2010,06

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