شماره ركورد
34557
پديد آورنده
عليرضا اميري
عنوان
مدل سازي پيش بيني پاسخهاي سازهاي تحت بارگذاري لرزهاي با استفاده از روشهاي يادگيري ماشين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/28
استاد راهنما
دكتر علي كاوه
استاد مشاور
دكتر مجيد ايلچي قزاآن
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
ارزيابي عملكرد لرزهاي سازهها، عليرغم اهميت حياتي، اغلب به تحليلهاي ديناميكي پيچيده و زمانبر متكي است كه كاربرد آنها را در مقياسهاي بزرگ با چالش مواجه ميسازد. پژوهش حاضر يك چارچوب كارآمد و قابل تفسير مبتني بر يادگيري ماشين را براي پيشبيني سريع نيازهاي لرزهاي در قابهاي بتن مسلح ارائه ميدهد. در اين راستا، يك پايگاه داده جامع شامل 500 مورد تحليل منحصر به فرد، كه به طور ويژه براي شرايط خطر لرزهاي شهر تهران طراحي شده است، با يك استراتژي مهندسي ويژگي مبتني بر فيزيك يكپارچهسازي شد. پس از مقايسه نظاممند الگوريتمهاي رگرسيون پيشرو، مدلهاي بهينه شناسايي و با استفاده از مجموعهاي كامل از معيارهاي آماري، نظير ضريب تعيين (R²) و ريشه ميانگين مربعات خطا (RMSE)، ارزيابي شدند. نتايج نشان داد كه مدلهاي برتر از دقت پيشبيني بسيار بالايي برخوردارند. علاوه بر اين، يك تحليل حساسيت عميق با استفاده از چارچوب SHAP انجام شد كه فراتر از يك پارادايم "جعبه سياه" عمل كرده و تأييد نمود كه مدلها روابط فيزيكي معناداري را فرا گرفتهاند. اين تحليل مشخص كرد كه شتاب طيفي در پريود اصلي سازه (Sa (T1)) و جرم سازه، غالبترين متغيرهاي پيشبينيكننده هستند كه اين يافته با اصول بنيادين ديناميك سازهها كاملاً سازگار است. يافتههاي اين پژوهش، رويكرد يكپارچه ارائه شده را به عنوان مسيري كارآمد و قابل اعتماد براي توسعه ابزارهاي ارزيابي سريع آسيبپذيري لرزهاي شهري و طراحي مبتني بر عملكرد معرفي ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/02
عنوان به انگليسي
Predictive modeling of structural responses to seismic loading using machine learning methods
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عليرضا اميري
چكيده به لاتين
While traditional seismic performance assessment is rigorous, it relies on dynamic analyses that are too complicated for large-scale use. This study presents a reliable, interpretable machine learning framework for quickly predicting the seismic demands on reinforced concrete frames.
The methodology integrates a comprehensive database of 500 unique analysis cases, tailored to the seismic hazard conditions of Tehran, Iran, with a physics-informed feature engineering strategy. A systematic comparison of the leading regression algorithms identified the optimal models, which were evaluated using a comprehensive suite of statistical metrics, such as the Coefficient of Determination (R²) and the Root Mean Squared Error (RMSE).
The top-performing models demonstrated high predictive accuracy. Crucially, an in-depth sensitivity analysis using the SHAP framework moved beyond a "black box" paradigm, confirming that the models learned physically meaningful relationships. The analysis identified spectral acceleration (Sa(T1)) and structural mass as dominant predictors, consistent with fundamental principles of structural dynamics.
The findings establish this integrated approach as a viable pathway toward developing efficient and trustworthy tools for rapid urban seismic vulnerability assessment and performance-based design.
كليدواژه هاي فارسي
يادگيري ماشين , پيشبيني پاسخ لرزهاي , قابهاي بتن مسلح , تحليل حساسيت SHAP , مدلسازي جايگزين , تحليل تاريخچه زماني
كليدواژه هاي لاتين
Machine Learning , Seismic Response Prediction , Reinforced Concrete Frames , Shapley Additive Explanations (SHAP) , Surrogate Modeling , Time History Analysis
Author
Alireza Amiri
SuperVisor
Prof. Ali Kaveh