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

【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的建筑業(yè)有了很大進(jìn)展，因其自身具備的多樣化與智能化等優(yōu)勢(shì)，能夠通過(guò)通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)監(jiān)控建筑結(jié)構(gòu)中的各種設(shè)備，合理優(yōu)化信息資源，為住戶提供相應(yīng)的信息服務(wù)，提高了建筑結(jié)構(gòu)的整體性能，得到廣泛應(yīng)用，并在現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。本文主要研究了智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，希望能為現(xiàn)代智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】智能土木結(jié)構(gòu)；現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)于建筑物的實(shí)際需求逐漸開(kāi)始呈現(xiàn)出智能化、多樣化的需求趨勢(shì)。為滿足人們這一需求，需對(duì)當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)和完善?，F(xiàn)代大型建筑對(duì)于土木結(jié)構(gòu)具有較高要求，其對(duì)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(jié)構(gòu)的應(yīng)用，符合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的缺陷和不足，對(duì)于建筑物性能及質(zhì)量的提升，具有至關(guān)重要的作用。

1、智能土木結(jié)構(gòu)的概述

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不斷嘗試將建筑物設(shè)計(jì)成一個(gè)能承受一定壓力，且具備感知、計(jì)算與分析能力的結(jié)構(gòu)，以調(diào)整、控制建筑物中的傳感器、信號(hào)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(guò)自身的分析，做出自我調(diào)整，以改變建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、應(yīng)力分布與剛度，提高建筑物的自我修復(fù)能力，讓其功能更加完善，以提高建筑結(jié)構(gòu)的使用性能，這就是建筑結(jié)構(gòu)的智能化。可見(jiàn)土木結(jié)構(gòu)智能化的應(yīng)用，使得建筑物結(jié)構(gòu)本身具備較強(qiáng)的自我調(diào)節(jié)能力，這是智能化土木結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，主要是在以往建筑物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，集控制、管理、維護(hù)和通信為一體，對(duì)建筑使用進(jìn)行安全檢查、環(huán)境監(jiān)控和報(bào)警監(jiān)視，從而營(yíng)造一個(gè)高效、舒適的居住環(huán)境。

2、智能土木結(jié)構(gòu)分類

第一，智能材料耦合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)充分運(yùn)用了結(jié)構(gòu)材料的部分特性，在對(duì)這些特性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可對(duì)結(jié)構(gòu)的變化特征加以明確，并以此實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自我調(diào)整。第二，嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)。其主要原理為：將傳感器放入鋼筋混凝土中，通過(guò)材料儀器、計(jì)算機(jī)，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，且無(wú)需對(duì)建筑物原有性能進(jìn)行分析與研究，便可直接從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)渡到智能化結(jié)構(gòu)，充分滿足了居民的實(shí)際需求。以上兩類智能土木結(jié)構(gòu)在某些方面存在一定差別，如嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)需充分借助信息材料，而智能材料耦合結(jié)構(gòu)則比較關(guān)注建筑自身所使用的原料特性。但兩者的終極目標(biāo)一致。除以上提到的兩種類型外，結(jié)合智能土木結(jié)構(gòu)目的的差異性，還可進(jìn)行詳細(xì)劃分，而這些結(jié)構(gòu)均屬于智能混凝土范圍。從功能上看，可劃分為應(yīng)力應(yīng)變自診斷、自愈合功能、壽命預(yù)警功能以及損傷自我診斷功能等。在具體應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合工程的實(shí)際需求，選擇出最適宜的土木結(jié)構(gòu)，從而最大限度的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)和特長(zhǎng)。

3、智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

在20世紀(jì)八十年代，美國(guó)在佛羅里達(dá)州的SunshineSkywayBridge橋梁上開(kāi)始嘗試安裝監(jiān)測(cè)傳感器，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)中的假定，對(duì)施工質(zhì)量與服役安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。八十年代后期，英國(guó)開(kāi)始嘗試在大型橋梁上安裝監(jiān)測(cè)儀器與設(shè)備。我國(guó)也在江陰長(zhǎng)江大橋、香港的LantanFixedCrossingBridge、虎門橋和青馬大橋等工程項(xiàng)目中安裝了傳感系統(tǒng)，對(duì)建成后的橋梁服役安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。直到1993年后，加拿大在Calgary建設(shè)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(fù)責(zé)對(duì)橋梁內(nèi)部的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)在采油平臺(tái)、船閘與大壩等大面積混凝土結(jié)構(gòu)中也開(kāi)始嘗試安裝傳感器，實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)的智能化。尤其是在近年來(lái)科學(xué)技術(shù)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(yùn)用，為民用建筑結(jié)構(gòu)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐，使得智能大廈在國(guó)內(nèi)如同雨后春筍般崛起。

4、提升智能土木結(jié)構(gòu)應(yīng)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(jié)構(gòu)中，為了能夠最大限度的提升智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果，首要工作便是提升智能傳感技術(shù)水平。因此，有必要對(duì)傳感元件的性能進(jìn)行優(yōu)化。站在仿生學(xué)的立場(chǎng)看，對(duì)于現(xiàn)代建筑而言，傳感器則相當(dāng)于其自身的某個(gè)器官。若想提高建筑物整體的感知能力，則必須對(duì)傳感技術(shù)水平進(jìn)行提升，從系統(tǒng)性方向入手，強(qiáng)化傳感器的處理、識(shí)別以及感知能力，并在此基礎(chǔ)上，增強(qiáng)其系統(tǒng)的靈敏度與可靠性。將智能傳感元件應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程中，應(yīng)注意禁止對(duì)建筑外形造成影響，與此同時(shí)，還應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)的相容性，不斷提升其抗干擾能力。

4.2對(duì)智能控制集成系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用

通過(guò)智能控制集成系統(tǒng)的使用在出現(xiàn)大暴雨或大風(fēng)時(shí)可以在第一時(shí)間做出應(yīng)急處理，能夠?qū)?lái)的不利影響降至最低，為此需要對(duì)其應(yīng)用范圍進(jìn)行擴(kuò)大，同時(shí)需要對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行不斷的研究，使其具有更多的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，為現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供更多保障。

4.3大力發(fā)展節(jié)能新技術(shù)

近年來(lái)，人們對(duì)于節(jié)能環(huán)保理念的重視程度越來(lái)越高。在此環(huán)境背景下，綠色建筑應(yīng)運(yùn)而生，但在我國(guó)目前的現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)中，節(jié)能新技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)普及，應(yīng)用率有待提升，且能源浪費(fèi)問(wèn)題仍較為常見(jiàn)。為此，應(yīng)加大節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新力度，增強(qiáng)技術(shù)人員的創(chuàng)新意識(shí)，從而使節(jié)能新技術(shù)與現(xiàn)代智能土木結(jié)構(gòu)相互適應(yīng)，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(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中時(shí)，在確保建筑結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行的同時(shí)，最大限度的減少浪費(fèi)，降低能源消耗。其次，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和具體要求，有針對(duì)性的引進(jìn)節(jié)能新技術(shù)和新理念，以此提升技術(shù)的成效性和適應(yīng)性。最后，在具體應(yīng)用過(guò)程中，還應(yīng)充分考慮建筑物的外部環(huán)境變化，并結(jié)合其具體情況，對(duì)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行及時(shí)更新和調(diào)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(jié)構(gòu)是一種新興的結(jié)構(gòu)類型，但在個(gè)別領(lǐng)域仍存在較多缺陷和問(wèn)題，限制和影響了智能土木結(jié)構(gòu)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和價(jià)值的充分發(fā)揮。為避免上述問(wèn)題的發(fā)生，技術(shù)人員應(yīng)加大對(duì)該結(jié)構(gòu)的研究力度，根據(jù)建筑物規(guī)模、性質(zhì)以及功能的不同，選擇合理的土木結(jié)構(gòu)類型，以此提升應(yīng)用效果。另外，智能土木結(jié)構(gòu)可提供節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑物的環(huán)保生態(tài)功能，同時(shí)也大幅度降低了能源消耗。

結(jié)語(yǔ)：

本文主要對(duì)智能土木結(jié)構(gòu)及其分類進(jìn)行了分析，并闡述了其在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后提出幾點(diǎn)提升應(yīng)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(huì)建設(shè)提供支持和保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)先輝.淺析智能材料在土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的應(yīng)用[J].四川水泥，2016，4412：297.

[2]寧學(xué)前.智能材料在土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的應(yīng)用[J].科技資訊，2015，02：38-156.

[3]歐進(jìn)萍.土木工程結(jié)構(gòu)用智能感知材料、傳感器與健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)現(xiàn)狀[J].功能材料信息，2014，054：12-22.

作者簡(jiǎn)介：

邵莎莎，河北九易莊宸科技股份有限公司，河北石家莊。