智能土木結構在現代建筑結構中的應用研究

王冬

【摘 要】當前，人們對建筑功能的要求越來越多，對居住舒適度的要求也越來越高。由于傳統建筑結構多為物理力學性能結構，人們對結構控制的難度比較大，結構一旦失效，可能出現多種多樣的問題。而智能土木結構的出現，很大程度上改變了這一現狀，在結構中應用信息采集、傳輸功能材料與元器件等，提升了建筑結構的整體性能。

【關鍵詞】現代建筑結構；智能土木結構；應用研究

1智能土木結構概述

智能土木結構主要指將在土木結構中對智能技術和智能設備等進行合理應用，智能土木結構中包含驅動器、感應器以及傳感器元件等，上述設備的使用使智能土木結構可以更好的適應外界環境的變化，并且能夠根據實際情況進行自我控制及修復，減少結構出現損壞的情況，從而保證整體結構的完整性和穩定性。因為上述優勢，智能化土木結構在各類建筑工程中均得到廣泛應用。

2智能土木結構基本概念及研究現狀

簡單來講智能土木結構是智能結構應用于土木結構的產物，現代社會的人們對于建筑的要求越來越高了，而其中最為重要的就是土木結構智能化。智能結構可以說是一種仿生結構體系，集合了驅動器、主結構、傳感器和控制器，具有環境適應力、結構自監控和損傷自修復的特點，甚至智能結構能夠在危險發生的狀況下保護自身結構不受到傷害。建筑行業的飛速發展對建筑提出了智能化需求，土木工程師們會將仿生功能材料融入到基體材料中，使得傳統建筑結構擁有智能化的工程，人們在習慣上將其稱為智能土木結構。

智能土木結構出現了之后，進一步解決了結構評估的完整性、耐久性、強度和安全性等等的問題，更大程度上減少了建筑結構維修費用，增強了土木結構預測能力。比如說智能土木結構具有自內而外預報方式，主要的原理就是在傳統土木結構的內部植入一些傳感器，組成一個網絡，進而對結構性能進行實時監測。智能土木結構在建筑結構中的應用前景還是十分良好的，到目前為止智能土木結構主要應用于了高層建筑、橋梁和大壩等工程。近幾年來的民用建筑和結構都采用了大規模、高性能的分布式智能檢測系統。這些智能檢測系統都能夠為智能大廈發展建立堅實基礎，我國的智能大廈，到目前為止，我國智能大廈已經如同雨后春筍般不斷涌現

3智能土木結構在現代建筑結構中的具體應用分析

3.1對傳感器在現代建筑結構中的具體應用進行分析

傳感器在智能土木結構中占據較大的比例，當前多數現代建筑工程項目均將傳感器置入建筑結構中，傳感器的應用使建筑物健康監測的目標得以實現，傳感器可以對建筑物的穩定性、安全性等進行準確的檢測，可以為維修人員維修過程提供可靠的數據支持，并且在建筑結構發生故障問題時可以起到防護作用，從而為現代建筑結構的穩定性和安全性提供更多保障。針對建筑時間較長且規模較大的建筑工程，常規傳感器不能很好的實現上述要求，需要對高性能傳感器進行應用，從而對建筑結構進行相應的檢測，提高結構穩定性。

3.2對健康檢測在現代建筑結構中的具體應用進行分析

健康檢測主要指使用一些新式的技術和設備對建筑結構情況進行具體檢查，通過智能土木結構檢測過程可以對建筑結構是否出現破損以及破損程度進行準確判斷，進而為后期維修過程提供便利條件。目前經常使用目測、聲發射、超聲波以及傳感器元件等進行健康監測，檢測人員可以根據實際情況對上述方法進行聯合使用，從而更加準確的了解建筑結構是否存在損壞，其對檢測準確性進行提升。例如在使用傳感器元件進行檢測時，其可以對建筑結構內部的裂紋有較好的感知作用，通過檢測過程可以對內部結構損壞的具體情況進行了解，從而檢修人員可以制定有效措施進行處理，減少因為建筑結構損壞出現安全故障的可能。

3.3對建筑節能具體應用進行分析

智能土木結構在對建筑物進行健康檢測的同時可以對一些節能技術的使用提供更多有利條件，具體體現在對現代建筑結構進行設計或改造時，設計人員可以對一些新型節能材料進行使用，且借助智能土木結構監測的作用，可以根據外部環境變化的要求進行相應調整，從而對能源消耗量進行減少，實現節能的目標，智能結構的應用使現代化建筑工程更加符合綠色建筑的要求。

4智能土木結構在現代建筑中提升的策略

4.1提升智能傳感技術

為了更好在現代建筑結構中應用智能土木結構，應提高智能傳感技術，以實現傳感元件的性能優化。這是勢在必行的事情。從仿生學角度看，對于現代建筑物來說，傳感器如同其本身的感受器官，提升建筑感受能力，則應注重智能傳感技術的提高，從技術的系統性入手，增強智能傳感器的感知、識別與處理能力，并在此基礎上，增強智能傳感器系統的可靠性與靈敏度。

在現代建筑工程中，應用智能傳感元件，應保證不對建筑外形結構產生影響，同時也要保證建筑結構的相容性，將對建筑物的影響降到最低，增強建筑抗干擾能力。

4.2智能控制集成系統的發展

如果將建筑比作人體，則智能控制系統相當于人體的大腦神經中樞，屬于最高級的部分，智能控制系統不僅決定著感覺系統與運動系統程序，而且還擔負著整個腦神經的高級運轉協調功能。在現代建筑智能土木結構中安裝智能集成系統，可使得建筑對一些比如強降雨、風暴等迅速作出反應，減少損失與人員傷亡。所以，相關研究部門應重視智能控制集成系統的開發、研究與應用，以更好實現對整個環境的控制，保證建筑結構的安全性。

4.3加大對結構應用的研究

智能土木結構屬于一種新的結構類型，在現代建筑結構中，智能土木結構雖然有著良好的應用效果，但是整體來看，該結構的應用仍處于初級階段，結構應用中還存在著不少的問題和不足，比如結構選擇不當、技術應用水平低等問題，阻礙了智能土木結構在現代建筑結構中應用的發展。為了提高智能土木結構的應用水平，應加大對結構應用的研究，準確把握智能土木結構內涵、類型及其適用條件，根據建筑功能、性質與規模的不同，合理選擇智能土木結構的類型，提升結構應用的水平。另外，由于智能土木結構可為建筑提供節能技術，實現建筑的生態環保。所以為了降低建筑能耗，還應加大對節能技術應用的研究，提高太陽能、地熱能與風能的利用率，降低化石燃料的使用率，降低建筑對周圍環境的影響。

5結束語

我國的建筑產業持續增長，推動了整個建筑行業的智能化發展，我國的建筑智能化正處于一種快速發展的階段，科學技術正在不斷進步，社會的經濟水平逐步提高，人們對于建筑的舒適性、安全性以及便利性都有了更高的期待，對于智能建筑提出了更多更高的要求，為智能建筑的發展提供了良好的契機，成為了土木工程的靈魂支撐。我國的建筑行業正在朝向智能化的道路發展，必須要以發展的眼光與時俱進。

參考文獻：

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