智能土木结构在现代建筑结构中的应用研究

2018-02-10邵莎莎河北九易庄宸科技股份有限公司河北石家庄050000

中国房地产业 2018年19期

文/邵莎莎河北九易庄宸科技股份有限公司河北石家庄 050000

人们物质生活水平的不断提高，对于建筑物的实际需求逐渐开始呈现出智能化、多样化的需求趋势。为满足人们这一需求，需对当前的建筑结构加以改进和完善。现代大型建筑对于土木结构具有较高要求，其对于建筑的安全性、可靠性以及稳定性具有较为直接的影响。智能土木结构的应用，符合时代发展趋势，弥补了传统建筑结构的缺陷和不足，对于建筑物性能及质量的提升，具有至关重要的作用。

1、智能土木结构的概述

设计师在进行工程结构设计时，不断尝试将建筑物设计成一个能承受一定压力，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、应力分布与刚度，提高建筑物的自我修复能力，让其功能更加完善，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、舒适的居住环境。

2、智能土木结构分类

第一，智能材料耦合结构。该结构充分运用了结构材料的部分特性，在对这些特性进行检测时，可对结构的变化特征加以明确，并以此实现结构的自我调整。第二，嵌入式智能土木结构。其主要原理为：将传感器放入钢筋混凝土中，通过材料仪器、计算机，对建筑物结构进行优化和调整，且无需对建筑物原有性能进行分析与研究，便可直接从传统结构过渡到智能化结构，充分满足了居民的实际需求。以上两类智能土木结构在某些方面存在一定差别，如嵌入式智能土木结构需充分借助信息材料，而智能材料耦合结构则比较关注建筑自身所使用的原料特性。但两者的终极目标一致。除以上提到的两种类型外，结合智能土木结构目的的差异性，还可进行详细划分，而这些结构均属于智能混凝土范围。从功能上看，可划分为应力应变自诊断、自愈合功能、寿命预警功能以及损伤自我诊断功能等。在具体应用过程中，设计人员可结合工程的实际需求，选择出最适宜的土木结构，从而最大限度的发挥其优势和特长。

3、智能土木结构在现代建筑结构中的应用研究现状

在20世纪八十年代，美国在佛罗里达州的SunshineSkywayBridge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LantanFixedCrossingBridge、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BeddingTrail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。同时在采油平台、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。

4、提升智能土木结构应用效果的有效措施

4.1 提升智能传感水平

在现代建筑结构中，为了能够最大限度的提升智能土木结构的应用效果，首要工作便是提升智能传感技术水平。因此，有必要对传感元件的性能进行优化。站在仿生学的立场看，对于现代建筑而言，传感器则相当于其自身的某个器官。若想提高建筑物整体的感知能力，则必须对传感技术水平进行提升，从系统性方向入手，强化传感器的处理、识别以及感知能力，并在此基础上，增强其系统的灵敏度与可靠性。将智能传感元件应用于现代建筑工程中，应注意禁止对建筑外形造成影响，与此同时，还应确保建筑结构的相容性，不断提升其抗干扰能力。

4.2 对智能控制集成系统进行合理应用

通过智能控制集成系统的使用在出现大暴雨或大风时可以在第一时间做出应急处理，能够将带来的不利影响降至最低，为此需要对其应用范围进行扩大，同时需要对此系统进行不断的研究，使其具有更多的特点和优势，为现代化建筑结构的稳定性提供更多保障。

4.3 大力发展节能新技术

近年来，人们对于节能环保理念的重视程度越来越高。在此环境背景下，绿色建筑应运而生，但在我国目前的现代化建筑结构中，节能新技术尚未实现普及，应用率有待提升，且能源浪费问题仍较为常见。为此，应加大节能技术的开发和创新力度，增强技术人员的创新意识，从而使节能新技术与现代智能土木结构相互适应，为绿色建筑的发展提供便利条件。具体分析如下：首先，在将节能技术应用于现代建筑结构中时，在确保建筑结构正常运行的同时，最大限度的减少浪费，降低能源消耗。其次，结合建筑结构的实际情况和具体要求，有针对性的引进节能新技术和新理念，以此提升技术的成效性和适应性。最后，在具体应用过程中，还应充分考虑建筑物的外部环境变化，并结合其具体情况，对节能技术进行及时更新和调整，从而最大限度的发挥其节能环保性能，为绿色建筑发展提供有力保障。智能土木结构是一种新兴的结构类型，但在个别领域仍存在较多缺陷和问题，限制和影响了智能土木结构应用优势和价值的充分发挥。为避免上述问题的发生，技术人员应加大对该结构的研究力度，根据建筑物规模、性质以及功能的不同，选择合理的土木结构类型，以此提升应用效果。另外，智能土木结构可提供节能技术，实现了建筑物的环保生态功能，同时也大幅度降低了能源消耗。