智能土木結構在現(xiàn)代建筑結構中的應用研究

　　摘要： 智能土木結構作為現(xiàn)代建筑結構中新興的仿生結構體系，因其自身具備的多樣化與智能化等優(yōu)勢，能夠通過通訊技術和計算機技術自動監(jiān)控建筑結構中的各種設備，合理優(yōu)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，獲得支持與認可，并在現(xiàn)代化建筑結構設計中發(fā)揮越來越重要的作用。本文主要研究了智能土木結構在現(xiàn)代建筑結構中的應用，希望能為現(xiàn)代智能建筑結構設計提供借鑒。
　　Abstract： As a new bionic structure system in modern building structure， intelligent civil engineering structure can automatically monitor various equipment in building structures through communication technology and computer technology， rationally optimize information resources， provide corresponding information services for residents， improve the overall performance of the building structure because of its advantages of diversification and intelligence， it is widely and plays an increasingly important role in the design of modern building structures. This paper mainly studies the application of intelligent civil structure in modern building structure， hoping to provide reference for modern intelligent building structure design.
　　關鍵詞： 智能土木結構；現(xiàn)代建筑結構；應用
　　Key words： intelligent civil structure；modern building structure；application
　　中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0244-03

0 引言

　　以往的建筑物結構均是通過提升建筑物材料的質量與定期組織維修，才能提升建筑物的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，滿足人們對現(xiàn)代化建筑物的使用需要，但是這些處理模式屬于消極應對方式，并不能徹底解決實質性問題。加上這些處理模式如果沒有嚴格根據(jù)規(guī)程對建筑物結構進行控制，一旦建筑物結構的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，勢必為國家?guī)�來巨大的�?jīng)濟損失。因此在現(xiàn)代建筑結構設計中，如何實現(xiàn)對建筑物結構的智能化控制，是值得探討的問題。

1 智能土木結構的概述

　　設計師在進行土木工程結構設計中，不斷嘗試將建筑物的結構設計成一個能夠承受一定壓力，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自診斷需要，并通過自身的分析，做出自我調整，以改變建筑結構的強度、結構應力分布與剛度，提高建筑物的自我修復能力，讓建筑物的功能更加完善，以提高建筑結構的使用性能，這就是建筑結構的智能化�？梢娡聊窘Y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(jié)能力，這是智能化土木結構的體現(xiàn)，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(huán)境監(jiān)控和報警監(jiān)視，從而營造一個高效、舒適與便利的居住環(huán)境[1]。

2 智能土木結構的分類

　　在現(xiàn)代建筑結構中應用智能土木結構，根據(jù)使用的形式，可細分為嵌入式智能土木結構和智能材料耦合結構等兩大類，其中智能材料耦合結構，即通過結構材料的某些特性進行監(jiān)測，了解材料結構的特性發(fā)生了何種變化，方便及時做出相應的調整。而嵌入式智能土木結構則是將傳感器安裝到鋼筋混凝土中，利用計算機軟硬件和其他材料儀器來調整建筑物的結構。這種結構設計模式能夠在傳統(tǒng)建筑的基礎上作出改進，不需要研究與分析建筑物的其他性能，就能從傳統(tǒng)結構實現(xiàn)智能化結構的過渡。雖然前者與后者之間的區(qū)別是利用對象不同，前者過于依賴建筑物本身材料使用的特性，而后者則是依賴信息材料，但是最終的目的是相同。此外，根據(jù)目的的不同，智能土木結構都可歸類為智能混凝土結構，依據(jù)特有功能的分類，可分成自診斷、疲勞壽命預報能力、自愈合功能、應力應變自診斷功能、變形及損傷自診斷功能。因此在實際使用的過程中，設計師需要依據(jù)現(xiàn)代建筑結構的特性與具體需要，選擇相應的結構，這也是現(xiàn)代建筑結構中智能土木結構分類細致的特性[2]。

3 智能土木結構在現(xiàn)代建筑結構中的應用研究現(xiàn)狀

　　對于智能土木結構的運用，在高層建筑、大壩與橋梁中獲得了廣闊的發(fā)展前景。具體體現(xiàn)為：在20世紀八十年代，美國在佛羅里達州的Sunshine Skyway Bridge橋梁上開始嘗試安裝監(jiān)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(tài)進行監(jiān)測。八十年代后期，英國開始嘗試在大型橋梁上安裝監(jiān)測儀器與設備，我國也在江陰長江大橋、香港的Lantan Fixed Crossing Bridge、虎門橋和青馬大橋等工程項目中安裝了傳感系統(tǒng)，對建成后的橋梁服役安全狀態(tài)進行監(jiān)測。直到1993年后，加拿大在Calgary建設的Bedding Trail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(nèi)部的應變狀態(tài)進行監(jiān)測。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(xiàn)了建筑結構的智能化。尤其是在近年來科學技術迅猛發(fā)展的背景下，大規(guī)模分布式智能傳感元器件的廣泛運用，為民用建筑結構的智能監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術支撐，使得智能大廈在國內(nèi)如同雨后春筍般崛起[3]。

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