智能土木結構在現(xiàn)代建筑結構中的應用研究

【摘要】隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的建筑業(yè)有了很大進展，因其自身具備的多樣化與智能化等優(yōu)勢，能夠通過通訊和計算機技術自動監(jiān)控建筑結構中的各種設備，合理優(yōu)化信息資源，為住戶提供相應的信息服務，提高了建筑結構的整體性能，得到廣泛應用，并在現(xiàn)代化建筑結構設計中發(fā)揮越來越重要的作用。本文主要研究了智能土木結構在現(xiàn)代建筑結構中的應用，希望能為現(xiàn)代智能建筑結構設計提供借鑒。

【關鍵詞】智能土木結構；現(xiàn)代建筑結構；應用

人們物質生活水平的不斷提高，對于建筑物的實際需求逐漸開始呈現(xiàn)出智能化、多樣化的需求趨勢。為滿足人們這一需求，需對當前的建筑結構加以改進和完善。現(xiàn)代大型建筑對于土木結構具有較高要求，其對于建筑的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性具有較為直接的影響。智能土木結構的應用，符合時代發(fā)展趨勢，彌補了傳統(tǒng)建筑結構的缺陷和不足，對于建筑物性能及質量的提升，具有至關重要的作用。

1、智能土木結構的概述

設計師在進行工程結構設計時，不斷嘗試將建筑物設計成一個能承受一定壓力，且具備感知、計算與分析能力的結構，以調整、控制建筑物中的傳感器、信號放大器與控制電路，從而滿足建筑物自身的診斷需要，并通過自身的分析，做出自我調整，以改變建筑結構的強度、應力分布與剛度，提高建筑物的自我修復能力，讓其功能更加完善，以提高建筑結構的使用性能，這就是建筑結構的智能化。可見土木結構智能化的應用，使得建筑物結構本身具備較強的自我調節(jié)能力，這是智能化土木結構的體現(xiàn)，主要是在以往建筑物結構的基礎上，集控制、管理、維護和通信為一體，對建筑使用進行安全檢查、環(huán)境監(jiān)控和報警監(jiān)視，從而營造一個高效、舒適的居住環(huán)境。

2、智能土木結構分類

第一，智能材料耦合結構。該結構充分運用了結構材料的部分特性，在對這些特性進行檢測時，可對結構的變化特征加以明確，并以此實現(xiàn)結構的自我調整。第二，嵌入式智能土木結構。其主要原理為：將傳感器放入鋼筋混凝土中，通過材料儀器、計算機，對建筑物結構進行優(yōu)化和調整，且無需對建筑物原有性能進行分析與研究，便可直接從傳統(tǒng)結構過渡到智能化結構，充分滿足了居民的實際需求。以上兩類智能土木結構在某些方面存在一定差別，如嵌入式智能土木結構需充分借助信息材料，而智能材料耦合結構則比較關注建筑自身所使用的原料特性。但兩者的終極目標一致。除以上提到的兩種類型外，結合智能土木結構目的的差異性，還可進行詳細劃分，而這些結構均屬于智能混凝土范圍。從功能上看，可劃分為應力應變自診斷、自愈合功能、壽命預警功能以及損傷自我診斷功能等。在具體應用過程中，設計人員可結合工程的實際需求，選擇出最適宜的土木結構，從而最大限度的發(fā)揮其優(yōu)勢和特長。

3、智能土木結構在現(xiàn)代建筑結構中的應用研究現(xiàn)狀

在20世紀八十年代，美國在佛羅里達州的SunshineSkywayBridge橋梁上開始嘗試安裝監(jiān)測傳感器，用于驗證設計中的假定，對施工質量與服役安全狀態(tài)進行監(jiān)測。八十年代后期，英國開始嘗試在大型橋梁上安裝監(jiān)測儀器與設備。我國也在江陰長江大橋、香港的LantanFixedCrossingBridge、虎門橋和青馬大橋等工程項目中安裝了傳感系統(tǒng)，對建成后的橋梁服役安全狀態(tài)進行監(jiān)測。直到1993年后，加拿大在Calgary建設的BeddingTrail橋梁上第一次成功地安裝了光纖布拉格光柵傳感器，負責對橋梁內部的應變狀態(tài)進行監(jiān)測。同時在采油平臺、船閘與大壩等大面積混凝土結構中也開始嘗試安裝傳感器，實現(xiàn)了建筑結構的智能化。尤其是在近年來科學技術迅猛發(fā)展的背景下，大規(guī)模分布式智能傳感元器件的廣泛運用，為民用建筑結構的智能監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術支撐，使得智能大廈在國內如同雨后春筍般崛起。

4、提升智能土木結構應用效果的有效措施

4.1提升智能傳感水平

在現(xiàn)代建筑結構中，為了能夠最大限度的提升智能土木結構的應用效果，首要工作便是提升智能傳感技術水平。因此，有必要對傳感元件的性能進行優(yōu)化。站在仿生學的立場看，對于現(xiàn)代建筑而言，傳感器則相當于其自身的某個器官。若想提高建筑物整體的感知能力，則必須對傳感技術水平進行提升，從系統(tǒng)性方向入手，強化傳感器的處理、識別以及感知能力，并在此基礎上，增強其系統(tǒng)的靈敏度與可靠性。將智能傳感元件應用于現(xiàn)代建筑工程中，應注意禁止對建筑外形造成影響，與此同時，還應確保建筑結構的相容性，不斷提升其抗干擾能力。

4.2對智能控制集成系統(tǒng)進行合理應用

通過智能控制集成系統(tǒng)的使用在出現(xiàn)大暴雨或大風時可以在第一時間做出應急處理，能夠將帶來的不利影響降至最低，為此需要對其應用范圍進行擴大，同時需要對此系統(tǒng)進行不斷的研究，使其具有更多的特點和優(yōu)勢，為現(xiàn)代化建筑結構的穩(wěn)定性提供更多保障。

4.3大力發(fā)展節(jié)能新技術

近年來，人們對于節(jié)能環(huán)保理念的重視程度越來越高。在此環(huán)境背景下，綠色建筑應運而生，但在我國目前的現(xiàn)代化建筑結構中，節(jié)能新技術尚未實現(xiàn)普及，應用率有待提升，且能源浪費問題仍較為常見。為此，應加大節(jié)能技術的開發(fā)和創(chuàng)新力度，增強技術人員的創(chuàng)新意識，從而使節(jié)能新技術與現(xiàn)代智能土木結構相互適應，為綠色建筑的發(fā)展提供便利條件。具體分析如下：首先，在將節(jié)能技術應用于現(xiàn)代建筑結構中時，在確保建筑結構正常運行的同時，最大限度的減少浪費，降低能源消耗。其次，結合建筑結構的實際情況和具體要求，有針對性的引進節(jié)能新技術和新理念，以此提升技術的成效性和適應性。最后，在具體應用過程中，還應充分考慮建筑物的外部環(huán)境變化，并結合其具體情況，對節(jié)能技術進行及時更新和調整，從而最大限度的發(fā)揮其節(jié)能環(huán)保性能，為綠色建筑發(fā)展提供有力保障。智能土木結構是一種新興的結構類型，但在個別領域仍存在較多缺陷和問題，限制和影響了智能土木結構應用優(yōu)勢和價值的充分發(fā)揮。為避免上述問題的發(fā)生，技術人員應加大對該結構的研究力度，根據(jù)建筑物規(guī)模、性質以及功能的不同，選擇合理的土木結構類型，以此提升應用效果。另外，智能土木結構可提供節(jié)能技術，實現(xiàn)了建筑物的環(huán)保生態(tài)功能，同時也大幅度降低了能源消耗。

結語：

本文主要對智能土木結構及其分類進行了分析，并闡述了其在現(xiàn)代建筑結構中的應用現(xiàn)狀，最后提出幾點提升應用效果的有效措施，以期為綠色建筑的發(fā)展以及環(huán)境友好型社會建設提供支持和保障。

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作者簡介：

邵莎莎，河北九易莊宸科技股份有限公司，河北石家莊。