探究土木工程智能結構體系

李慧慧河北大學建筑工程學院

探究土木工程智能結構體系

李慧慧
河北大學建筑工程學院

本文主要研究土木工程智能結構的構成要素，以及關鍵技術影響要點，最終目的是解決土木工程建設中的自然和人為兩方面因素對其的負面影響，讓我國土木工程建設更高效和安全。

探究土木；智能結構；體系

為解決土木工程建筑方面的問題，需要大力發展工程智能化結構建設，這不僅能夠降低自然災害，也能加大建筑物的使用壽命，由此要求我國有關土木工程的研究從被動研究變成主動研究，但是由于起步比較晚，很多方面還需加強。

一、土木工程智能結構的元件以及系統構成要素

（一）結構系統組成要素

土木工程智能結構體系主要構成要素是信號處理器、傳感器、控制器這三個重要組成部分，由此在系統中，要求傳感器和信號驅動器有較好的穩定性能，這樣可以讓兩者有機的結合在一起進行工作，一旦在工作過中發現只能結構體中存在危險，那么傳感器在此刻就需要馬上開展工作使用外部傳輸系統，進而將這些不安全的信息全部傳輸到傳感器內部。控制器這里的作用是接受信號，一旦接受到信號以后，就要馬上激活信號，讓信號發出指令開展建筑工程的減震準備工作，另外，建筑物自身也應該配備與之相適應的傳導性裝置，即建筑物自身遭遇到地震、火災等要素侵害的時候，需要這個裝置隨著外界的狀況不斷的調整建筑物的結構，最終目的是達到建筑物的安全性能。

（二）土木工程智能材料的組成

土木工程智能結構材料主要分為兩個大類，第一，形狀記憶材料、電磁變體材料和電磁至伸材料等，上述這些材料應用在愛智能結構中能夠有效的控制器材，由于這些材料的特性是可以隨著材料的溫度以及電磁狀況調整自身的結構和尺寸，由此這些材料能夠適應環境變化狀況，并且對環境有較少的損害；第二，這些材料主要運用纖維、應變合金以及愈合性材料為傳感器材料。

（三）智能材料的應用和研發

土木工程中使用的智能結構控制點主要為三方面，第一，適應結構和形狀；第二，判斷或者評定結構的健康狀況；第三，要強化建筑結構中的抗震性能和抗風降噪等方面的能力。由于智能材料主要分為兩大類，第一類材料的應用是制造傳感的元器件，另外一類材料的應用是制作驅動元器件。兩類材料受到用途的影響，有著不同的應用要點，傳感元器件材料的使用需要具備內外結構的刺激性要求，并且使用過程中要有著較強的應變能力，所以該材料也可以被稱之為感知性材料，這類材料主要的構成主體分為光導纖維、亞高分子合金等材質。另外制作傳感元器件智能材料的物體包括與變體材料、這類材料形體記憶能力較好并且有著磁流變化，因而能夠借助外界的狀況不斷的調整自身的結構狀況，最終的目的是適應外部結構變化狀況，形成較好的自我適應性功能，并且具備機械性能。

二、智能結構的關鍵問題

（一）智能信息處理

土木工程智能結構控制系統中，主要的構成元器件包括與傳感元器件、驅動元器件和乙級控制元器件，這些元件在組合過程中需要做好各項職責定位，也就是相當于人的定崗定職，目的是讓它們各司其職，進而構成完整的計算過程，故而，在執行的過程中小波分析技術是常用性技術，通過時間限元理論讓數據匯總在一起，并且通過網絡定位，讓傳感器能夠傳輸數據，并且數據傳輸系統能夠在傳遞過程中做好信息處理，讓得到數據的一方，迅速的受到相應數據的同時也能得到處理結果，節約時間加大工作效率。

（二）發展控制集成技術

智能系統的各個部件運行主要控制系統結合與控制運動、產生感覺，該控制系統相當于人腦的中樞系統，能夠全權控制整體的運動效果，并且也能了解運動的狀況，各個元件通過集成處理，都能被連接到控制系統內部，導致結構內部始終處于半封閉的狀況，所以內部控制系統是決定其發展的關鍵要素。但是需要注意一點，在此土木工程結構的克星是火災和地震這些不可避免的自然災害，一旦發生上述災害，工程結構在外力的作用下會產生形變，這種型變的產生是任何力量無法阻止的，只能在設計過程中讓形變的態勢盡可能的降低，形變產生必然導致智能可變系統的變形難度也就會隨之加大，由此在技術發展的進程中，用以解決結構以及形狀穩定的對立和協調關系，進而讓技術發揮其固有的效果，且能取得預計的成效。

（三）提升智能傳感技術

智能傳感的優勢主要是實現建筑結構的在線狀況，通過實時監測，了解整個工程的建設狀況，也就是能夠實時掌控工程進展，在工程出現狀況的時候做到及時的喊停，但是這一優勢的開設在理論上面需要依靠傳感元件完成，也就是傳感元件不同于以往的使用，具有其特殊性能。

（四）發展職能驅動技術

為了改善智能結構狀況并且根據力學情況做好智能驅動，用以解決智能結構中存在的各類問題，并且彌補結構中的缺陷問題。通過探究獲悉一點，即驅動元件在結構內部會與自我適應體系融合為一個有機的整體，該元件的特點是與環境有著緊密聯系，在環境變化得過程也會發生自身結構性變化，用以適應環境變化狀況，由此這種材料的可變性讓其適用范圍加大，故而，這種自我適應結構是只能結構建筑中的標志性構成要素，且代表智能建筑由原本的初級狀況轉化為高級發展進程。有關智能驅動技術的特點可以分為三方面，第一，要求驅動材料自身的機械性能比較好，例如使用過程中一方面能夠加大模具的使用量，進而提高抗沖擊能力；第二，驅動系統材料在結合主體材料運用的同時，要求其兼容度達到一定的參數要求；第三，加大頻率響應的寬度，并且速度上面也要做適度的調整，讓結構處于可控范圍內。

結語

土木工程智能建筑作為新型的學科，所以內容涵蓋面比較廣泛，因而有著較強的應用潛力，特別是在建筑結構安全方面有著重要意義。雖然在發展已然取得的一些成績，但是很多問題或者小的細節還是不盡人意，并且對現代建筑結構產生一定的影響，尤其是新的材料和技術逐步問世以后，土木工程智能化建設已經不是單一的發展方向，需要結合當前的發展情況做多元化調整，因而實事求是、與時俱進是發展的原則。

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李慧慧（1995-），女，漢族，河北石家莊人，河北大學，在讀本科生，土木工程專業。