隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，對建筑物的實際需求逐漸呈現(xiàn)出智能化、多樣化的發(fā)展趨勢。為了滿足人們的需求，有必要改進(jìn)和改進(jìn)當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代大型建筑對土木結(jié)構(gòu)要求較高，直接影響建筑的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用符合時代發(fā)展趨勢，彌補了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的缺陷和不足，對提高建筑性能和質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

智能土木結(jié)構(gòu)簡介

智能土木結(jié)構(gòu)是科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)持續(xù)發(fā)展的重要產(chǎn)物。目前，人類已進(jìn)入信息社會，在信息材料生產(chǎn)過程中逐步實現(xiàn)了制造設(shè)計的整合。這些變化的產(chǎn)生也為土木工程師提供了創(chuàng)造性的靈感和動力來源。近年來，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，人們不再僅僅局限于其承載能力，而是要求其具有一定的分析能力、計算能力和感知能力，通過這些能力的不斷優(yōu)化和調(diào)整，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)和控制。為此，設(shè)計師們還試圖通過傳感器、信號放大器和控制電路來幫助建筑結(jié)構(gòu)實現(xiàn)這一目標(biāo)。

所謂的建筑結(jié)構(gòu)智能，即建筑可以進(jìn)行自我診斷，通過深入分析，完成自我調(diào)整，即所謂的自我修復(fù)能力，建筑的功能可以調(diào)整和改變自身結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、剛度、強度等，從而改善建筑的整體。智能土木結(jié)構(gòu)賦予了建筑一定的自我調(diào)節(jié)能力，這正是其智能的具體表現(xiàn)，充分發(fā)揮了信息材料的優(yōu)勢和特點，滿足了當(dāng)今時代建筑的實際需求[1]。

2智能土木結(jié)構(gòu)分類

在具體應(yīng)用過程中，智能土木結(jié)構(gòu)通常可分為以下幾類：一是智能材料耦合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)充分利用了結(jié)構(gòu)材料的部分特性。在檢測這些特性時，可以明確結(jié)構(gòu)的變化特性，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自我調(diào)整。二是嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)。其主要原理是將傳感器放入鋼筋混凝土中，通過一些材料、儀器、計算機(jī)、軟件和硬件優(yōu)化和調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)。在具體實施過程中，該結(jié)構(gòu)主要在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，無需分析和研究建筑的原始性能，直接從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)向智能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，充分滿足居民的實際需求。上述兩種智能土木結(jié)構(gòu)在某些方面存在一定的差異。例如，嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)需要充分利用信息材料，而智能材料耦合結(jié)構(gòu)更注重建筑本身使用的原材料特性。

但兩者的最終目標(biāo)基本相同。除上述兩種類型外，還可以結(jié)合智能土木結(jié)構(gòu)目的的差異進(jìn)行詳細(xì)劃分，屬于智能混凝土范圍。在功能方面，可分為應(yīng)力應(yīng)變自診斷、自愈合功能、自診斷功能、壽命預(yù)警功能、損害自診斷功能等。這種分類方法一般可以從名稱上判斷其結(jié)構(gòu)性能。在具體應(yīng)用過程中，設(shè)計師可以根據(jù)項目的實際需要選擇最合適的土木結(jié)構(gòu)，從而充分發(fā)揮其優(yōu)勢和優(yōu)勢[2]。

智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.應(yīng)用智能傳感元件

在土木工程中，技術(shù)人員經(jīng)常在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中添加智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析Applicationandanalysisofintelligentcivilstructureinmodernarchitecturalstructure苗婉茹（山東建筑大學(xué)、山東濟(jì)南250101）摘要：作為一個建筑大國，隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對生活和工作環(huán)境的安全性、便利性和舒適性進(jìn)行了感知，以實現(xiàn)建筑物的健康檢測。在保證結(jié)果準(zhǔn)確性的同時，還需要對建筑物的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評價，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而判斷建筑物的實際使用壽命，最終進(jìn)行相應(yīng)的報廢或維護(hù)處理。對于一些大型工程建筑，由于其建筑結(jié)構(gòu)施工時間一般較長，設(shè)備老化，如果仍在這里添加傳感器，則往往與實際情況不際情況不符。此時，有必要選擇性能強的傳感器（如圖1所示）進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測。光纖智能材料制成的傳感器性能強。將其應(yīng)用于土木工程可以事半功倍，也為土木工程的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

如果將光纖連接到混凝土中，作為傳感元件，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)振動、變形、損壞、裂縫、腐蝕等自動預(yù)警、檢測和控制，也可添加驅(qū)動元件，與信息處理系統(tǒng)有效集成，形成智能混凝土結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)建筑自檢、自修復(fù)、自診斷功能。目前，該技術(shù)在國外的實際應(yīng)用已經(jīng)取得了非常顯著的成果，光纖材料已逐漸成為土木工程結(jié)構(gòu)振動自控和健康診斷中傳感器設(shè)計的理想材料。隨著應(yīng)用效果的不斷提高，該材料也廣泛應(yīng)用于大壩工程的安全測量和健康監(jiān)測，為建筑的安全穩(wěn)定性提供了良好的保證。例如，廣州某鋼房機(jī)建在深軟土基礎(chǔ)上，主要是淤泥土，土力學(xué)性能差，基坑挖深11m，H型鋼約為25m。本項目主要采用分布式光纖傳感技術(shù)優(yōu)化改造H型鋼，提高其變形感知能力，實現(xiàn)水平位置、彎矩、應(yīng)變數(shù)據(jù)的實時獲取。具體情況見圖2。

3.現(xiàn)代建筑節(jié)能技術(shù)

智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用為建筑安全檢測性能的提高提供了良好的保障，但也提供了大量的節(jié)能技術(shù)，可以在未來的實際發(fā)展中推廣。通過該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，也提高了建筑工程師的節(jié)能意識。所謂的節(jié)能建筑，即在施工設(shè)計過程中，統(tǒng)一使用節(jié)能設(shè)備和材料，通過智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，賦予建筑自我監(jiān)測能力，使其能夠靈活、自由地應(yīng)對外部環(huán)境的變化，最大限度地降低能耗。智能土木結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用為節(jié)能建筑提供了強有力的技術(shù)支持，加快了綠色建筑目標(biāo)的實現(xiàn)，為可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保社會的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)[3]。

3.3.工程健康監(jiān)測

在建筑工程中應(yīng)用智能土木結(jié)構(gòu)，在健康檢測和結(jié)構(gòu)損傷中起著至關(guān)重要的作用。在土木工程中，建筑物檢測往往以視覺檢測為主，輔助聲發(fā)射x射線、超聲波等技術(shù)，通過該方法的應(yīng)用，可以有效地避免許多缺陷問題，動態(tài)監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)的損壞，不僅滿足人們的實際需要，而且確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率。如果建筑損壞，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會相應(yīng)破裂，在外力的影響下，通常會增加損壞強度，這些變化會被傳感器感知，使工作人員能夠第一次掌握和了解建筑的實際情況，并在此基礎(chǔ)上采取有針對性的調(diào)整措施，有效避免建筑安全事故造成的人員傷亡。大量的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，形狀記憶合金具有較高的相變回復(fù)，最高值可達(dá)400MPa。

基于上述特點，可開發(fā)出具有變形能力的被動耗能控制系統(tǒng)和記憶合金被動耗能器,為了實現(xiàn)土木工程結(jié)構(gòu)的抗震控制。在具體應(yīng)用過程中，這些結(jié)構(gòu)通常安裝在結(jié)構(gòu)的底部或?qū)又�間，因此當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，它們會很快被耗能器感知，從而最大限度地消耗地震能量。據(jù)調(diào)查，記憶合金耗能器安裝在建筑結(jié)構(gòu)中，約60臺％地震能量可吸收，有效抑制了建筑結(jié)構(gòu)的位移、變形等問題。目前，在許多外國國家，該設(shè)備已開始應(yīng)用于建筑的抗震設(shè)計，效果顯著。

4高智能土木結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果的有效措施

4.提高智能傳感水平

在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中，為了最大限度地提高智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果，首要任務(wù)是提高智能傳感技術(shù)水平。因此，有必要優(yōu)化傳感器元件的性能。從仿生的角度來看，對于現(xiàn)代建筑來說，傳感器相當(dāng)于其自身的器官。為了提高建筑的整體感知能力，必須提高傳感技術(shù)水平，從系統(tǒng)方向加強傳感器的處理能力、識別能力和感知能力，并在此基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的靈敏度和可靠性。在現(xiàn)代建筑工程中應(yīng)用智能傳感元件時，應(yīng)注意禁止影響建筑外觀，同時確保建筑結(jié)構(gòu)的相容性，不斷提高其抗干擾能力[4]。

4.智能控制集成發(fā)展

如果將建筑與人體進(jìn)行比較，智能控制系統(tǒng)是人腦神經(jīng)的中樞系統(tǒng)。作為核心部分，它不僅控制著運動系統(tǒng)的程序和感覺系統(tǒng)，而且直接影響著整個神經(jīng)的協(xié)調(diào)功能和運行功能。在建筑智能土木結(jié)構(gòu)中安裝智能集成系統(tǒng)，可以大大提高建筑的風(fēng)暴、降雨等外部阻力，第一次做出相應(yīng)的反應(yīng)，最大限度地避免人員傷亡，減少經(jīng)濟(jì)損失。基于上述情況，我國相關(guān)技術(shù)部門應(yīng)重點研發(fā)智能控制系統(tǒng)，加強推廣應(yīng)用，實現(xiàn)整個建筑環(huán)境的優(yōu)化控制，為建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性提供有力保障。

4.大力發(fā)展節(jié)能新技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷增長，生態(tài)能源短缺和環(huán)境污染惡化日益嚴(yán)重，威脅著人們的生存和發(fā)展環(huán)境。近年來，人們越來越重視節(jié)能環(huán)保的理念。在這種環(huán)境下，綠色建筑應(yīng)運而生，但在我國現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中，新型節(jié)能技術(shù)尚未普及，應(yīng)用率有待提高，能源浪費問題依然普遍。因此，應(yīng)加強節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，增強技術(shù)人員的創(chuàng)新意識，使新型節(jié)能技術(shù)能夠適應(yīng)現(xiàn)代智能土木結(jié)構(gòu)，為綠色建筑的發(fā)展提供便利條件。具體分析如下：首先，在將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)時，要保證其定位的準(zhǔn)確性，在保證建筑結(jié)構(gòu)正常運行的同時，最大限度地減少浪費，減少能耗。其次，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實際情況和具體要求，引進(jìn)節(jié)能新技術(shù)和新理念，提高技術(shù)的有效性和適應(yīng)性。

最后，在具體應(yīng)用過程中，還應(yīng)充分考慮建筑外部環(huán)境的變化，并結(jié)合具體情況及時更新和調(diào)整節(jié)能技術(shù)，充分發(fā)揮其節(jié)能環(huán)保性能，為綠色建筑的發(fā)展提供強有力的保障[5]。智能土木結(jié)構(gòu)是一種新興的結(jié)構(gòu)類型，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的實際應(yīng)用，雖然效果好，但從整體角度來看，由于結(jié)構(gòu)應(yīng)用仍處于初級發(fā)展階段，個別領(lǐng)域仍存在應(yīng)用技術(shù)水平低、結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)?shù)热毕莺蛦栴}，限制和影響智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢和價值。為避免上述問題，技術(shù)人員應(yīng)加強結(jié)構(gòu)研究，綜合分析適用條件、類型、結(jié)構(gòu)內(nèi)涵，結(jié)合建筑規(guī)模、性質(zhì)和功能，選擇合理的土木結(jié)構(gòu)類型，提高應(yīng)用效果。

此外，智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還可以提供節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)建筑的環(huán)保生態(tài)功能，大大降低能耗。在節(jié)能技術(shù)研究過程中，可以提高風(fēng)能、地?zé)崮芎吞�陽能的�?yīng)用效率，最大限度地降低化石燃料的應(yīng)用率，避免環(huán)境污染問題，為改善城市環(huán)境做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

5結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和智能技術(shù)的不斷普及，它給人們的日常生活和生產(chǎn)帶來了巨大的變化。智能土木結(jié)構(gòu)集各種先進(jìn)的技術(shù)和材料于一體，應(yīng)用于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)，可以大大提高建筑的安全和健康檢測能力，滿足人們對建筑的多樣化需求。本文主要分析了智能土木結(jié)構(gòu)及其分類，闡述了其在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后提出了提高應(yīng)用效果的有效措施，為綠色建筑的發(fā)展和環(huán)保社會建設(shè)提供支持和保障。