智能土木结构在现代建筑结构中的应用研究

　　摘要： 智能土木结构作为现代建筑结构中新兴的仿生结构体系，因其自身具备的多样化与智能化等优势，能够通过通讯技术和计算机技術自动监控建筑结构中的各种设备，合理优化信息资源，为住户提供相应的信息服务，提高了建筑结构的整体性能，得到广泛应用，获得支持与认可，并在现代化建筑结构设计中发挥越来越重要的作用。本文主要研究了智能土木结构在现代建筑结构中的应用，希望能为现代智能建筑结构设计提供借鉴。
　　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.
　　关键词： 智能土木结构；现代建筑结构；应用
　　Key words： intelligent civil structure；modern building structure；application
　　中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0244-03

0 引言

　　以往的建筑物结构均是通过提升建筑物材料的质量与定期组织维修，才能提升建筑物的安全性、稳定性和可靠性，满足人们对现代化建筑物的使用需要，但是这些处理模式属于消极应对方式，并不能彻底解决实质性问题。加上这些处理模式如果没有严格根据规程对建筑物结构进行控制，一旦建筑物结构的某个环节出现失误，势必为国家带来巨大的经济损失。因此在现代建筑结构设计中，如何实现对建筑物结构的智能化控制，是值得探讨的问题。

1 智能土木结构的概述

　　设计师在进行土木工程结构设计中，不断尝试将建筑物的结构设计成一个能够承受一定压力，且具备感知、计算与分析能力的结构，以调整、控制建筑物中的传感器、信号放大器与控制电路，从而满足建筑物自身的自诊断需要，并通过自身的分析，做出自我调整，以改变建筑结构的强度、结构应力分布与刚度，提高建筑物的自我修复能力，让建筑物的功能更加完善，以提高建筑结构的使用性能，这就是建筑结构的智能化。可见土木结构智能化的应用，使得建筑物结构本身具备较强的自我调节能力，这是智能化土木结构的体现，主要是在以往建筑物结构的基础上，集控制、管理、维护和通信为一体，对建筑使用进行安全检查、环境监控和报警监视，从而营造一个高效、舒适与便利的居住环境[1]。

2 智能土木结构的分类

　　在现代建筑结构中应用智能土木结构，根据使用的形式，可细分为嵌入式智能土木结构和智能材料耦合结构等两大类，其中智能材料耦合结构，即通过结构材料的某些特性进行监测，了解材料结构的特性发生了何种变化，方便及时做出相应的调整。而嵌入式智能土木结构则是将传感器安装到钢筋混凝土中，利用计算机软硬件和其他材料仪器来调整建筑物的结构。这种结构设计模式能够在传统建筑的基础上作出改进，不需要研究与分析建筑物的其他性能，就能从传统结构实现智能化结构的过渡。虽然前者与后者之间的区别是利用对象不同，前者过于依赖建筑物本身材料使用的特性，而后者则是依赖信息材料，但是最终的目的是相同。此外，根据目的的不同，智能土木结构都可归类为智能混凝土结构，依据特有功能的分类，可分成自诊断、疲劳寿命预报能力、自愈合功能、应力应变自诊断功能、变形及损伤自诊断功能。因此在实际使用的过程中，设计师需要依据现代建筑结构的特性与具体需要，选择相应的结构，这也是现代建筑结构中智能土木结构分类细致的特性[2]。

3 智能土木结构在现代建筑结构中的应用研究现状

　　对于智能土木结构的运用，在高层建筑、大坝与桥梁中获得了广阔的发展前景。具体体现为：在20世纪八十年代，美国在佛罗里达州的Sunshine Skyway Bridge桥梁上开始尝试安装监测传感器，用于验证设计中的假定，对施工质量与服役安全状态进行监测。八十年代后期，英国开始尝试在大型桥梁上安装监测仪器与设备，我国也在江阴长江大桥、香港的Lantan Fixed Crossing Bridge、虎门桥和青马大桥等工程项目中安装了传感系统，对建成后的桥梁服役安全状态进行监测。直到1993年后，加拿大在Calgary建设的Bedding Trail桥梁上第一次成功地安装了光纤布拉格光栅传感器，负责对桥梁内部的应变状态进行监测。在采油平台、船闸与大坝等大面积混凝土结构中也开始尝试安装传感器，实现了建筑结构的智能化。尤其是在近年来科学技术迅猛发展的背景下，大规模分布式智能传感元器件的广泛运用，为民用建筑结构的智能监测系统的发展提供了技术支撑，使得智能大厦在国内如同雨后春笋般崛起[3]。

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