智能土木結構在現代建筑結構中的應用研究

【摘要】隨著社會經濟的發展，我國的建筑業有了很大進展，因其自身具備的多樣化與智能化等優勢，能夠通過通訊和計算機技術自動監控建筑結構中的各種設備，合理優化信息資源，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，并在現代化建筑結構設計中發揮越來越重要的作用。本文主要研究了智能土木結構在現代建筑結構中的應用，希望能為現代智能建筑結構設計提供借鑒。

【關鍵詞】智能土木結構；現代建筑結構；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，符合時代發展趨勢，彌補了傳統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能力，這是智能化土木結構的體現，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、環境監控和報警監視，從而營造一個高效、舒適的居住環境。

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，從而最大限度的發揮其優勢和特長。

3、智能土木結構在現代建筑結構中的應用研究現狀

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進行監測。八十年代后期，英國開始嘗試在大型橋梁上安裝監測儀器與設備。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，對建成后的橋梁服役安全狀態進行監測。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進行監測。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，實現了建筑結構的智能化。尤其是在近年來科學技術迅猛發展的背景下，大規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測系統的發展提供了技術支撐，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化。站在仿生學的立場看，對于現代建筑而言，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，增強其系統的靈敏度與可靠性。將智能傳感元件應用于現代建筑工程中，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進行合理應用

通過智能控制集成系統的使用在出現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，同時需要對此系統進行不斷的研究，使其具有更多的特點和優勢，為現代化建筑結構的穩定性提供更多保障。

4.3大力發展節能新技術

近年來，人們對于節能環保理念的重視程度越來越高。在此環境背景下，綠色建筑應運而生，但在我國目前的現代化建筑結構中，節能新技術尚未實現普及，應用率有待提升，且能源浪費問題仍較為常見。為此，應加大節能技術的開發和創新力度，增強技術人員的創新意識，從而使節能新技術與現代智能土木結構相互適應，為綠色建筑的發展提供便利條件。具體分析如下：首先，在將節能技術應用于現代建筑結構中時，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境變化，并結合其具體情況，對節能技術進行及時更新和調整，從而最大限度的發揮其節能環保性能，為綠色建筑發展提供有力保障。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勢和價值的充分發揮。為避免上述問題的發生，技術人員應加大對該結構的研究力度，根據建筑物規模、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能技術，實現了建筑物的環保生態功能，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，并闡述了其在現代建筑結構中的應用現狀，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展以及環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。