裝配式混凝土建筑智能化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

林琳

LIN Lin

（黎明職業(yè)大學 土木建筑工程學院）

(Department of Civil Engineering and Architecture, Liming Vocational University)

1 引言

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是以預(yù)制構(gòu)件為主要受力構(gòu)件經(jīng)裝配或連接而成的混凝土結(jié)構(gòu)。[1]裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在土木工程建筑中有著很重要的作用，裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計能夠保證裝配式混凝土建筑施工的有效運行，在一定程度上能夠避免在后期使用過程中出現(xiàn)的安全威脅隱患，并在還能夠提升它的實用功能。為了能夠保證裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)的合理性，將裝配式混凝土建筑的效益實現(xiàn)最大化，從整體上提升工程項目的設(shè)計水平。

2 裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題

1）設(shè)計工作不夠整體化

現(xiàn)在的很多裝配式混凝土建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，有一個比較鮮明的問題就是結(jié)構(gòu)方案不具有整體性，很難對整個工程項目進行全方位的分析，致使相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作存在很多比較零碎的問題，甚至出現(xiàn)各為其主的現(xiàn)象，不能從全面的角度為工程項目進行設(shè)計。目前存在的問題不單單是體現(xiàn)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的每個組成部分當中，還體現(xiàn)在裝配式混凝土建筑與周圍的環(huán)境也存在著不協(xié)調(diào)性，很難實現(xiàn)統(tǒng)一，所以會引發(fā)一些矛盾，由于不能將自然資源進行資源化利用，而是造成不必要的環(huán)境污染。

2）結(jié)構(gòu)設(shè)計細節(jié)處理不夠完善

通常情況下，我們對裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的要求比較高，特別是其中一些比較重要的細節(jié)工作，非常需要大家的關(guān)注。目前裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的一些關(guān)鍵的細節(jié)問題對整個工程項目的威脅也是非常大的，這些細節(jié)的問題體現(xiàn)在很多的方面，比如對于龐大繁雜的工程項目來說，結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋件如果考慮的不夠全面就會對整個工程項目形成明顯的威脅，致使工程項目后面一系列的問題發(fā)生。另外，還特別容易與其他相關(guān)的系統(tǒng)施工安裝形成沖突，從而影響到整個工程項目的有效使用。

3）結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中計算不準確

在裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，還有一個明顯的問題就是計算不夠準確。這個問題尤其體現(xiàn)在力學荷載方面的計算中，它對計算的準確性有著很高的要求，因為數(shù)據(jù)計算的準確性直接關(guān)系到后續(xù)裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯，必會給工程項目帶來很大的干擾。這種計算方面出現(xiàn)的差錯與設(shè)計人員和計算軟件落后有關(guān)系。首先，設(shè)計人員對工程項目中的每個節(jié)點把握的不夠詳細致使計算出現(xiàn)偏差。其次，計算軟件落后也會造成計算不準確而造成整個項目的不穩(wěn)定。

4）設(shè)計方案存在問題

裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最終還是會落實到施工過程當中，為了全面提升設(shè)計方案的指導(dǎo)工作，促使它能夠?qū)κ┕み^程起到良好的參考效果，必須對設(shè)計方案進行全面的優(yōu)化，從而達到理想的效果。但是目前的設(shè)計方案存在著很多的問題與不足，并且表現(xiàn)得也特別繁雜，例如專業(yè)標識的規(guī)范性運用不正確，從而導(dǎo)致在后面的施工過程當中出現(xiàn)錯誤的理解，進而使他們將設(shè)計方案理解錯誤，導(dǎo)致工程項目的錯誤實施，也將工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計價值大大降低，所以在設(shè)計工作開展過程當中，設(shè)計人員一定要對這些問題引起重視。

3 裝配式混凝土智能化結(jié)構(gòu)概念

對于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來說，一旦經(jīng)過設(shè)計或制造之后就很難對它的性能、使用狀態(tài)進行合理的管控，所以傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的使用維護有很多的不方便。

現(xiàn)代材料技術(shù)的發(fā)展進步促進了人類社會進入信息時代，信息材料的生產(chǎn)也已經(jīng)實現(xiàn)設(shè)計制造一體化。在現(xiàn)代土木工程的設(shè)計施工中，信息材料應(yīng)用在建筑行業(yè)延長建筑結(jié)構(gòu)全壽命周期有利于管理。工程師們利用這些元器件采集建筑物結(jié)構(gòu)中物理元素信息，并通過計算機進行數(shù)據(jù)分析采集與反饋。使得建筑結(jié)構(gòu)不僅僅用于承受建筑物所收到的各種復(fù)雜荷載，同時具備具有自感知、自分析計算、自推理及自我控制的能力[2]。

傳統(tǒng)建筑的檢測和維護一般采用無損檢測，超聲波無損檢測就是捕捉超聲波在材料傳播時遇到不連續(xù)后反射回來的波，然后通過數(shù)據(jù)分析，分析檢測物里存在的缺陷和幾何特征測量的檢測方法[3]。然而建筑結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)問題傳統(tǒng)的無損檢測不能再進行檢測，還會受到各種外來干擾信息的影響，從而導(dǎo)致檢測效率低。因此，智能裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在這些方面有很好的應(yīng)用前景，為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的智能化監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展提供了保障。

4 裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的解決策略

1）確立明確的設(shè)計原則

為了更好實現(xiàn)對于裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)標準化設(shè)計的落實，就必須圍繞著各個基本設(shè)計流程設(shè)置明確的設(shè)計原則，進行裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的全方位優(yōu)化，解決以往設(shè)計中存在的缺陷與不足[4]。在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作當中，我們首先需要關(guān)注裝配式混凝土建筑的適用性效果，保證相應(yīng)的結(jié)構(gòu)布置能夠與后面的實際運行過程能夠互相匹配，這樣就可以提高裝配式混凝土建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計效率和設(shè)計價值；另外，為了能夠保證裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)的可靠應(yīng)用，還需要關(guān)注他的安全性以及耐久性等原則，保證工程項目能夠在后期的應(yīng)用中具備良好的應(yīng)用效果，這樣也可以避免在后期的施工過程當中出現(xiàn)一些安全隱患，在一定程度上提高整體的應(yīng)用性能，解決一些不必要的威脅。

2）保證整個結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性

在裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，我們還要重視整個結(jié)構(gòu)在工程項目中具有協(xié)調(diào)性，使后面的建筑結(jié)構(gòu)具有適用性，避免由于自身存在的一些矛盾還有相互沖突，特別是對于后期施工過程中的一些暖通系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)還有采光系統(tǒng)等，都需要進行相應(yīng)的協(xié)調(diào)和處理，從而保證裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)具有良好的使用效果。同時也需要設(shè)計人員全面的考慮這些因素，不僅可以提升工程項目的整個設(shè)計效果，還能輔助后面的系統(tǒng)設(shè)計還有施工建設(shè)創(chuàng)造有利的基礎(chǔ)條件，特別是要避免每個方面存在的處理不當?shù)惹闆r，使裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作得到全面提升與優(yōu)化。

3）注重核心細節(jié)

為了使裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作得到全面有效的落實，為了使其在后面的工作當中擁有良好的應(yīng)用效果，還要將工程項目中的每個核心細節(jié)進行完美的把握，使這些細節(jié)能夠擁有良好的協(xié)調(diào)性與合理性，避免在后期的工作中出現(xiàn)比較大的缺陷和事物。在對細節(jié)進行優(yōu)化處理的時候，把握關(guān)鍵節(jié)點不僅體現(xiàn)出很好的協(xié)調(diào)性以及預(yù)見性，還保證后面的各個相關(guān)系統(tǒng)能夠有效地處理[5]。另外，還要保證它具有規(guī)范性，符合國家的相關(guān)規(guī)范和要求，這樣就可以在一定程度上降低提高整體的應(yīng)用價值。這對細節(jié)方面的處理要求比較高，難度也是非常大，需要設(shè)計人員不斷提高自身的專業(yè)素質(zhì)，滿足行業(yè)要求。

4）裝配式混凝土智能結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

裝配式混凝土智能結(jié)構(gòu)是在建筑結(jié)構(gòu)中將傳感器、控制器及執(zhí)行器同建筑結(jié)構(gòu)本身進行融合，給予裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)能對周圍的環(huán)境變化做出反應(yīng)，既能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、適用性，又能降低建筑結(jié)構(gòu)的能耗。在發(fā)生臺風、地震等災(zāi)害引起的強烈荷載作用下，建筑物可以自動調(diào)節(jié)建筑結(jié)構(gòu)，使裝配式混凝土整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)處于安全情況。一旦建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生不可避免的結(jié)構(gòu)性損傷或者破壞，可自動提出報警型號，引導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)受破壞位置的人員進行緊急疏散，并且提供最為安全合理的逃生路線。這將極大的減輕災(zāi)害中的人員傷亡。

5 結(jié)語

為了使裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作能夠進行有效落實，對設(shè)計人員提出更高的要求，因此我們在后面的相關(guān)工作過程中需要不斷的優(yōu)化與控制，在一定程度上減少失誤與隱患。另外，裝配式混凝土智能結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)以及其他相應(yīng)措施的實施，都能夠在一定程度上避免這些問題的發(fā)生。智能結(jié)構(gòu)在裝配式混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了突出的成績，大大影響了結(jié)構(gòu)設(shè)計理念和多學科交叉應(yīng)用的發(fā)展。隨著智能材料和技術(shù)的發(fā)展,已展現(xiàn)出其優(yōu)越的性能和廣闊的應(yīng)用前景。