李慧慧河北大學(xué)建筑工程學(xué)院

探究土木工程智能結(jié)構(gòu)體系

李慧慧
河北大學(xué)建筑工程學(xué)院

本文主要研究土木工程智能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素，以及關(guān)鍵技術(shù)影響要點(diǎn)，最終目的是解決土木工程建設(shè)中的自然和人為兩方面因素對其的負(fù)面影響，讓我國土木工程建設(shè)更高效和安全。

探究土木；智能結(jié)構(gòu)；體系

為解決土木工程建筑方面的問題，需要大力發(fā)展工程智能化結(jié)構(gòu)建設(shè)，這不僅能夠降低自然災(zāi)害，也能加大建筑物的使用壽命，由此要求我國有關(guān)土木工程的研究從被動研究變成主動研究，但是由于起步比較晚，很多方面還需加強(qiáng)。

一、土木工程智能結(jié)構(gòu)的元件以及系統(tǒng)構(gòu)成要素

（一）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成要素

土木工程智能結(jié)構(gòu)體系主要構(gòu)成要素是信號處理器、傳感器、控制器這三個重要組成部分，由此在系統(tǒng)中，要求傳感器和信號驅(qū)動器有較好的穩(wěn)定性能，這樣可以讓兩者有機(jī)的結(jié)合在一起進(jìn)行工作，一旦在工作過中發(fā)現(xiàn)只能結(jié)構(gòu)體中存在危險，那么傳感器在此刻就需要馬上開展工作使用外部傳輸系統(tǒng)，進(jìn)而將這些不安全的信息全部傳輸?shù)絺鞲衅鲀?nèi)部。控制器這里的作用是接受信號，一旦接受到信號以后，就要馬上激活信號，讓信號發(fā)出指令開展建筑工程的減震準(zhǔn)備工作，另外，建筑物自身也應(yīng)該配備與之相適應(yīng)的傳導(dǎo)性裝置，即建筑物自身遭遇到地震、火災(zāi)等要素侵害的時候，需要這個裝置隨著外界的狀況不斷的調(diào)整建筑物的結(jié)構(gòu)，最終目的是達(dá)到建筑物的安全性能。

（二）土木工程智能材料的組成

土木工程智能結(jié)構(gòu)材料主要分為兩個大類，第一，形狀記憶材料、電磁變體材料和電磁至伸材料等，上述這些材料應(yīng)用在愛智能結(jié)構(gòu)中能夠有效的控制器材，由于這些材料的特性是可以隨著材料的溫度以及電磁狀況調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)和尺寸，由此這些材料能夠適應(yīng)環(huán)境變化狀況，并且對環(huán)境有較少的損害；第二，這些材料主要運(yùn)用纖維、應(yīng)變合金以及愈合性材料為傳感器材料。

（三）智能材料的應(yīng)用和研發(fā)

土木工程中使用的智能結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)主要為三方面，第一，適應(yīng)結(jié)構(gòu)和形狀；第二，判斷或者評定結(jié)構(gòu)的健康狀況；第三，要強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)中的抗震性能和抗風(fēng)降噪等方面的能力。由于智能材料主要分為兩大類，第一類材料的應(yīng)用是制造傳感的元器件，另外一類材料的應(yīng)用是制作驅(qū)動元器件。兩類材料受到用途的影響，有著不同的應(yīng)用要點(diǎn)，傳感元器件材料的使用需要具備內(nèi)外結(jié)構(gòu)的刺激性要求，并且使用過程中要有著較強(qiáng)的應(yīng)變能力，所以該材料也可以被稱之為感知性材料，這類材料主要的構(gòu)成主體分為光導(dǎo)纖維、亞高分子合金等材質(zhì)。另外制作傳感元器件智能材料的物體包括與變體材料、這類材料形體記憶能力較好并且有著磁流變化，因而能夠借助外界的狀況不斷的調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)狀況，最終的目的是適應(yīng)外部結(jié)構(gòu)變化狀況，形成較好的自我適應(yīng)性功能，并且具備機(jī)械性能。

二、智能結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題

（一）智能信息處理

土木工程智能結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)中，主要的構(gòu)成元器件包括與傳感元器件、驅(qū)動元器件和乙級控制元器件，這些元件在組合過程中需要做好各項職責(zé)定位，也就是相當(dāng)于人的定崗定職，目的是讓它們各司其職，進(jìn)而構(gòu)成完整的計算過程，故而，在執(zhí)行的過程中小波分析技術(shù)是常用性技術(shù)，通過時間限元理論讓數(shù)據(jù)匯總在一起，并且通過網(wǎng)絡(luò)定位，讓傳感器能夠傳輸數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠在傳遞過程中做好信息處理，讓得到數(shù)據(jù)的一方，迅速的受到相應(yīng)數(shù)據(jù)的同時也能得到處理結(jié)果，節(jié)約時間加大工作效率。

（二）發(fā)展控制集成技術(shù)

智能系統(tǒng)的各個部件運(yùn)行主要控制系統(tǒng)結(jié)合與控制運(yùn)動、產(chǎn)生感覺，該控制系統(tǒng)相當(dāng)于人腦的中樞系統(tǒng)，能夠全權(quán)控制整體的運(yùn)動效果，并且也能了解運(yùn)動的狀況，各個元件通過集成處理，都能被連接到控制系統(tǒng)內(nèi)部，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部始終處于半封閉的狀況，所以內(nèi)部控制系統(tǒng)是決定其發(fā)展的關(guān)鍵要素。但是需要注意一點(diǎn)，在此土木工程結(jié)構(gòu)的克星是火災(zāi)和地震這些不可避免的自然災(zāi)害，一旦發(fā)生上述災(zāi)害，工程結(jié)構(gòu)在外力的作用下會產(chǎn)生形變，這種型變的產(chǎn)生是任何力量無法阻止的，只能在設(shè)計過程中讓形變的態(tài)勢盡可能的降低，形變產(chǎn)生必然導(dǎo)致智能可變系統(tǒng)的變形難度也就會隨之加大，由此在技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中，用以解決結(jié)構(gòu)以及形狀穩(wěn)定的對立和協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)而讓技術(shù)發(fā)揮其固有的效果，且能取得預(yù)計的成效。

（三）提升智能傳感技術(shù)

智能傳感的優(yōu)勢主要是實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的在線狀況，通過實(shí)時監(jiān)測，了解整個工程的建設(shè)狀況，也就是能夠?qū)崟r掌控工程進(jìn)展，在工程出現(xiàn)狀況的時候做到及時的喊停，但是這一優(yōu)勢的開設(shè)在理論上面需要依靠傳感元件完成，也就是傳感元件不同于以往的使用，具有其特殊性能。

（四）發(fā)展職能驅(qū)動技術(shù)

為了改善智能結(jié)構(gòu)狀況并且根據(jù)力學(xué)情況做好智能驅(qū)動，用以解決智能結(jié)構(gòu)中存在的各類問題，并且彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)中的缺陷問題。通過探究獲悉一點(diǎn)，即驅(qū)動元件在結(jié)構(gòu)內(nèi)部會與自我適應(yīng)體系融合為一個有機(jī)的整體，該元件的特點(diǎn)是與環(huán)境有著緊密聯(lián)系，在環(huán)境變化得過程也會發(fā)生自身結(jié)構(gòu)性變化，用以適應(yīng)環(huán)境變化狀況，由此這種材料的可變性讓其適用范圍加大，故而，這種自我適應(yīng)結(jié)構(gòu)是只能結(jié)構(gòu)建筑中的標(biāo)志性構(gòu)成要素，且代表智能建筑由原本的初級狀況轉(zhuǎn)化為高級發(fā)展進(jìn)程。有關(guān)智能驅(qū)動技術(shù)的特點(diǎn)可以分為三方面，第一，要求驅(qū)動材料自身的機(jī)械性能比較好，例如使用過程中一方面能夠加大模具的使用量，進(jìn)而提高抗沖擊能力；第二，驅(qū)動系統(tǒng)材料在結(jié)合主體材料運(yùn)用的同時，要求其兼容度達(dá)到一定的參數(shù)要求；第三，加大頻率響應(yīng)的寬度，并且速度上面也要做適度的調(diào)整，讓結(jié)構(gòu)處于可控范圍內(nèi)。

結(jié)語

土木工程智能建筑作為新型的學(xué)科，所以內(nèi)容涵蓋面比較廣泛，因而有著較強(qiáng)的應(yīng)用潛力，特別是在建筑結(jié)構(gòu)安全方面有著重要意義。雖然在發(fā)展已然取得的一些成績，但是很多問題或者小的細(xì)節(jié)還是不盡人意，并且對現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，尤其是新的材料和技術(shù)逐步問世以后，土木工程智能化建設(shè)已經(jīng)不是單一的發(fā)展方向，需要結(jié)合當(dāng)前的發(fā)展情況做多元化調(diào)整，因而實(shí)事求是、與時俱進(jìn)是發(fā)展的原則。

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［3］李惠，關(guān)新春，郭安薪，咸貴軍，歐進(jìn)萍.可持續(xù)土木工程結(jié)構(gòu)的若干科學(xué)問題與實(shí)現(xiàn)技術(shù)途徑［J］.中國工程院土木工程與可持續(xù)發(fā)展高層論壇論文集.2010（09）：111-112

李慧慧（1995-），女，漢族，河北石家莊人，河北大學(xué)，在讀本科生，土木工程專業(yè)。