智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分析

1、智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分析 【摘要】隨著人們生活水平的提高，建筑技術(shù)日新月異的發(fā)展，人們對(duì)建筑的需求日漸呈現(xiàn)出多樣化。在新的形勢(shì)下，智能土木結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，在一定程度上滿足了人們的建筑需求。在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中，智能土木結(jié)構(gòu)促進(jìn)了土木工程的應(yīng)用，提升了建筑性能。在本文中，筆者介紹了智能土木結(jié)構(gòu)概念、類型及其在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。 【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)；智能土木結(jié)構(gòu)；應(yīng)用；類型 當(dāng)前，人們對(duì)建筑功能的要求越來(lái)越多，對(duì)居住舒適度的要求也越來(lái)越高。由于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)多為物理力學(xué)性能結(jié)構(gòu)，人們對(duì)結(jié)構(gòu)控制的難度比較大，結(jié)構(gòu)一旦失效，可能出現(xiàn)多種多樣的問(wèn)題1。而智能土木結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，很大程度上改變了這

2、一現(xiàn)狀，在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用信息采集、傳輸功能材料與元器件等，提升了建筑結(jié)構(gòu)的整體性能。 一、智能土木結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵及其分類 （一）智能土木結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵 在基本材料中融入具備仿生命功能的材料，使結(jié)構(gòu)具備人們所期望的智能結(jié)構(gòu)，就是智能材料結(jié)構(gòu)。在土木工程結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用智能結(jié)構(gòu)，稱之為智能土木結(jié)構(gòu)。從整體來(lái)看，智能土木結(jié)構(gòu)是一種仿生結(jié)構(gòu)體系，綜合應(yīng)用了傳感器、控制器、主結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)自控、損傷自修復(fù)，并具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，同時(shí)可在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，有效進(jìn)行自我保護(hù)2。 智能土木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)后，結(jié)構(gòu)耐久性、安全性與強(qiáng)度評(píng)估更加完整和準(zhǔn)確，不僅提高了土木結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)能力，而且在很大程度上減少了維護(hù)費(fèi)用。在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)

3、中，智能土木結(jié)構(gòu)以其優(yōu)越性，具備寬廣的應(yīng)用潛江，在橋梁、大壩與高層建筑等現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中均有著良好的應(yīng)用。 （二）智能土木結(jié)構(gòu)分類 （1）嵌入式結(jié)構(gòu)。在基體材料中嵌入集動(dòng)作、傳染與控制功能的儀器與材料，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的采集與檢測(cè)、加工處理，并將處理結(jié)果傳輸給控制處理器，這種結(jié)構(gòu)稱為嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)。 （2）基體與智能材料耦合結(jié)構(gòu)。一些材料本身具備智能功能，可隨自身力學(xué)與物理狀態(tài)的改變而改變自身某些性能，比如碳纖維混凝土材料，導(dǎo)電性能可隨自身受力情況的變化而改變，因此為獲取結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息提供了便利性。 二、智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的實(shí)際應(yīng)用 （一）智能傳感元件的應(yīng)用 在現(xiàn)代

4、建筑結(jié)構(gòu)中，邁入或粘貼一些智能傳感軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的健康監(jiān)測(cè)，是智能傳感元件在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的一個(gè)典范。將智能土木結(jié)構(gòu)中的智能傳感元件應(yīng)用到建筑健康監(jiān)測(cè)中，可檢測(cè)與綜合評(píng)價(jià)建筑的安全性、穩(wěn)固性，同時(shí)也能保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，進(jìn)而判斷建筑的健康狀況，預(yù)測(cè)建筑的壽命，為建筑維修或直接報(bào)廢提供數(shù)據(jù)資料3。 對(duì)于部分大規(guī)模建筑結(jié)構(gòu)而言，建筑結(jié)構(gòu)修建周期長(zhǎng)，且應(yīng)用設(shè)備比較陳舊，傳統(tǒng)傳感器無(wú)法適應(yīng)內(nèi)部環(huán)境，這時(shí)采用高性能傳感器檢測(cè)建筑結(jié)構(gòu)健康，具有重要的作用，而光纖、智能材料等在土木結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了土木工程發(fā)展的新時(shí)代，具有劃時(shí)代的意義，使得建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展出現(xiàn)了新契機(jī)。 （二）工

5、程健康檢測(cè)的實(shí)施 在建筑結(jié)構(gòu)損傷與檢測(cè)檢測(cè)中，智能土木結(jié)構(gòu)發(fā)揮著不可替代的作用，智能土木結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)具有重要的意義。在建筑結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)中，一般會(huì)使用目測(cè)方法，同時(shí)還能夠利用超聲波、x射線與聲發(fā)射等無(wú)損檢測(cè)方法，從而提高建筑物健康檢測(cè)的準(zhǔn)確性，了解建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破損情況，可為建筑結(jié)構(gòu)的維修提供準(zhǔn)確依據(jù)，提高檢測(cè)效率與準(zhǔn)確性。比如建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生損傷后，外部就會(huì)出現(xiàn)裂縫或裂紋，而在外部力量的作用下，裂縫或裂紋會(huì)加劇內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷，并以聲速擴(kuò)散，而這些均可以被特殊材料制作而成的傳感元件所感知，通過(guò)分析相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)，管理人員便可掌握內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損害情況，進(jìn)而及時(shí)規(guī)劃建筑結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生安全事故。 （三）現(xiàn)代

6、建筑節(jié)能支持 在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中，智能土木結(jié)構(gòu)非但具備安全檢測(cè)功能，同時(shí)還可為智能建筑提供節(jié)能技術(shù)。在目前建筑結(jié)構(gòu)中，節(jié)能技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而在建筑耗能規(guī)模較大的當(dāng)今今天，建筑師們提出了節(jié)能建筑概念。因此，在智能建筑設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中，盡可能應(yīng)用節(jié)能器具與材料，利用智能土木結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)控制能力，在外部環(huán)境出現(xiàn)變化時(shí)，及時(shí)與合理調(diào)整建筑耗能，對(duì)于降低建筑能耗具有重要的意義4。綠色建筑實(shí)現(xiàn)的前提，即在現(xiàn)代建筑中利用節(jié)能技術(shù)，促進(jìn)建筑節(jié)能與綠色環(huán)保。 三、智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中提升的策略 （一）提升智能傳感技術(shù) 為了更好在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用智能土木結(jié)構(gòu)，應(yīng)提高智能傳感技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)傳感元件的性能優(yōu)化

7、。這是勢(shì)在必行的事情。從仿生學(xué)角度看，對(duì)于現(xiàn)代建筑物來(lái)說(shuō)，傳感器如同其本身的感受器官，提升建筑感受能力，則應(yīng)注重智能傳感技術(shù)的提高，從技術(shù)的系統(tǒng)性入手，增強(qiáng)智能傳感器的感知、識(shí)別與處理能力，并在此基礎(chǔ)上，增強(qiáng)智能傳感器系統(tǒng)的可靠性與靈敏度5。 在現(xiàn)代建筑工程中，應(yīng)用智能傳感元件，應(yīng)保證不對(duì)建筑外形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，同時(shí)也要保證建筑結(jié)構(gòu)的相容性，將對(duì)建筑物的影響降到最低，增強(qiáng)建筑抗干擾能力。 （二）智能控制集成系統(tǒng)的發(fā)展 如果將建筑比作人體，則智能控制系統(tǒng)相當(dāng)于人體的大腦神經(jīng)中樞，屬于最高級(jí)的部分，智能控制系統(tǒng)不僅決定著感覺(jué)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)程序，而且還擔(dān)負(fù)著整個(gè)腦神經(jīng)的高級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)功能。在現(xiàn)代建筑智能

8、土木結(jié)構(gòu)中安裝智能集成系統(tǒng)，可使得建筑對(duì)一些比如強(qiáng)降雨、風(fēng)暴等迅速作出反應(yīng)，減少損失與人員傷亡。所以，相關(guān)研究部門(mén)應(yīng)重視智能控制集成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用，以更好實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)環(huán)境的控制，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。 （三）加大對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的研究 智能土木結(jié)構(gòu)屬于一種新的結(jié)構(gòu)類型，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中，智能土木結(jié)構(gòu)雖然有著良好的應(yīng)用效果，但是整體來(lái)看，該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，結(jié)構(gòu)應(yīng)用中還存在著不少的問(wèn)題和不足，比如結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)、技術(shù)應(yīng)用水平低等問(wèn)題，阻礙了智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的發(fā)展。為了提高智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用水平，應(yīng)加大對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的研究，準(zhǔn)確把握智能土木結(jié)構(gòu)內(nèi)涵、類型及其適用條件，根據(jù)建筑功能

9、、性質(zhì)與規(guī)模的不同，合理選擇智能土木結(jié)構(gòu)的類型，提升結(jié)構(gòu)應(yīng)用的水平。 另外，由于智能土木結(jié)構(gòu)可為建筑提供節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑的生態(tài)環(huán)保。所以為了降低建筑能耗，還應(yīng)加大對(duì)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的研究，提高太陽(yáng)能、地?zé)崮芘c風(fēng)能的利用率，降低化石燃料的使用率，降低建筑對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。 結(jié) 語(yǔ) 隨著智能技術(shù)與建筑的發(fā)展，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中，各種智能技術(shù)得到了良好應(yīng)用。而其中，智能土木結(jié)構(gòu)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)與材料，其在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，提高了建筑健康檢測(cè)能力與安全性，滿足了人們對(duì)建筑智能化的要求。在本文中，筆者首先分析了智能土木結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵、分類，然后介紹了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，最后筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，提出了智能土木結(jié)構(gòu)應(yīng)用水平提升的策略，包括提高智能傳感技術(shù)水平、發(fā)展控制集成系統(tǒng)等。 參考文獻(xiàn) 1李沁羽.智能土木建筑技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用j.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，19：1124-1125. 2呂秀麗.淺談智能土木結(jié)構(gòu)j.城市建設(shè)理論研究（電子版），2011，22：1098-1099