摘 要：建筑工程問題，一直是人們所關注的重點問題，而建筑工程中又包括許多不同的結構，主要起到承受各種負荷作用以及支撐空間受力作用，本文從混凝土結構以及鋼結構的角度入手，對建筑工程中的土建技術進行探析。

關鍵詞：建筑工程；鋼混結構；土建技術；探析

中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號： 1671-3362（2013）08-005-02

近幾年來，隨著經城市化步伐也飛速發(fā)展，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了巨大的商業(yè)契機，所以，土建技術作為建筑工程施工過程中的最基礎施工項目，直接的關系到建筑工程的質量問題，為了保證建筑工程的質量，也為了給建筑工程打下良好的技術基礎，必須要重視土建技術在建筑工程中應用。

1 現(xiàn)代化土木結構概念釋義

現(xiàn)代化結構，其實就是對傳統(tǒng)結構的升華與完善。因為隨著社會的不斷進步與發(fā)展，使人們已經進入了信息化時代，對于以前不能解決的關于技術上的問題，現(xiàn)在也可以解決了，甚至可以完成的更好。所以，許多土木工程師便把先進的技術融合在土木結構建設中，經過自我學習、自我診斷、自我適應以及自我修復等過程，形成了新的結構，即現(xiàn)代化土木結構。簡單的說，現(xiàn)代化土木結構就是現(xiàn)代結構在土木結構中的應用。

2 導致土木結構失效的原因

在總結建筑災害案例中發(fā)現(xiàn)，當建筑處于結構設計的壽命期間，也有可能發(fā)生結構失效的情況，原因在于以下幾方面內容：由于建筑結構在正常損害承受范圍內傷害的累積、結構承載性能的減弱；由于建材原料老化、銹蝕和結構的形變；施工的質量存在問題，結構設計存在隱患等。

3 現(xiàn)代化建筑工程相關技術常見問題研究

如果想要研究現(xiàn)代化建筑工程的相關技術的常見問題，那么，一定就是質量問題了，無論是現(xiàn)代化的建筑工程還是傳統(tǒng)的建筑工程，質量問題始終都是貫穿整個建筑工程的主線問題。而引起現(xiàn)代化建筑工程質量問題的原因不僅比較多，而且還比較復雜。例如，在建筑工程的時候，沒有事先了解建筑的整體情況，而是盲目的使用建筑圖紙，不管與實際情況是不是吻合，都強制的按照建筑圖紙進行施工；在施工的時候，用低質量的建筑材料代替高質量的建筑材料，不僅如此，在使用次品的前提下，還依然偷工減料，導致建設出了許多“豆腐渣”工程；結構設計的不科學，主要是在設計建筑圖紙的時候，就完全沒有考慮到在現(xiàn)實生活中是否可以實施，導致建筑的負荷量小、穩(wěn)定性差、耐用時間短。

4 淺析現(xiàn)代化土木結構技術

4.1 結構智能化

結構智能化，與傳統(tǒng)的土木結構相比，剛好彌補了傳統(tǒng)土木結構的缺點，傳統(tǒng)的土木結構在建設完成后，是屬于比較被動的一種結構，因為它在使用上和其功能上都存在著不確定性，所以，對土木結構的使用和功能，都帶來了許多的不便，降低了建筑工程的施工質量與效率。而結構智能化是經過自我學習、自我診斷、自我適應以及自我修復等過程逐步形成的，通過與先進技術的完美配合，不僅實現(xiàn)了結構智能化，同時還提升了現(xiàn)代化土木結構的技術。

4.2 結構智能化歷程

以往的土木結構是一項被動的構造，如果設計、制造完畢，使用情況及性能存在極大程度的不可操控性及無法預測性，這就為結構的應用與維護帶來了困難。為了處理上述情況，探究與研發(fā)了在線的監(jiān)控模式，其基于以往的土木結構層面上實施再現(xiàn)監(jiān)控，進而讓人們輕松的掌握結構的力學場及物理變化。這同樣也是結構智能化的第一層面。基于在線監(jiān)控的層面上，增添了數據監(jiān)控的智能處理系統(tǒng)，從而讓結構可以自行判斷、自行推理，這就進入了結構智能的第二層面。在結構中添加自動控制機制，依據檢測結果及推斷方向，結構的耦合作用做出反應，進而智能化的操控結構，這就是結構智能化的第三層面。例如：結構的老化、開裂、形變行為等，抑制結構動力震動，從而降低了建筑維修與養(yǎng)護的資金投入。對結構智能化的演變進行類別劃分，可以包含以下內容：自行感知土木建筑的結構，這也是智能結構的地基形態(tài)；自動判斷智能土木的結構，具備對上一層結構進行智能化加工的能力，包含結構物理場的自行計算、判斷結構參數、制定結構本身的處理方案、自行推理等；智能操控土木的結構，其也是智能土木結構的高級形態(tài)。圖1為土木智能化演變三項內容的關系。

4.3 對現(xiàn)代化的土木結構進行分類

現(xiàn)代化的土木結構主要分為兩類，一類是嵌入式現(xiàn)代化的土木結構，一類是智能材料以及基體的耦合結構。

4.3.1 嵌入式現(xiàn)代化的土木結構

嵌入式現(xiàn)代化的土木結構，就是在傳統(tǒng)的土木結構的基礎上進行改進的一種新的結構。例如，在鋼筋混凝土以及一些鋼結構制造中，嵌入一些相關材料或者是具有控制、處理、傳感等功能的相關儀器，集成了與現(xiàn)代化科學技術于一體的技術，通過嵌入式現(xiàn)代化的土木結構的傳感功能對信息進行檢驗和采取，然后傳送到計算機，進行進一步的計算處理，處理完之后，把計算結果再傳輸到具有控制作用的控制器，由控制器來發(fā)出下一步的動作指令。其工作原理如圖2所示。

4.3.2 智能材料以及基體的耦合結構

有的材料其本身就具有一些現(xiàn)代化的智能功能，對于有時候出現(xiàn)的一些突發(fā)狀況，可以隨著其自身的物理狀態(tài)或是力學的改變，來改變自身的某些性能。例如：碳纖維的混凝土可以伴隨著自身的受力形式不同而使到導電性發(fā)生變化，只要對其變化進行檢測，就能夠間接、輕松的獲取結構的內部力學資料。而根據結構智能化的不同目的，還可以把基體的耦合結構分為以下幾種類型，分別是：進行應力應變狀態(tài)的自我診斷的智能混凝土結構；有感知的智能減震結構；具有自我調節(jié)的智能減震結構；進行裂縫自我診斷以及自我愈合的智能混凝土結構；具備預報疲勞使用壽命功能的土木結構等。

4.4 現(xiàn)代化的土木結構主要研究內容分析

現(xiàn)代化的土木結構主要內容有3個方面：智能化的設計；通過傳感元件從而實現(xiàn)智能化的控制；作動材料的分析。

4.4.1 智能化的設計

對傳統(tǒng)的結構智能化概念的設計研究是現(xiàn)代化土木結構的首要研究內容。首先，要根據結構類型、目前的技術水平、經濟方面的流動資金情況等各方面的條件；然后確定一個具有實用性、技術先進性以及經濟合理性的智能化目標；在把智能化目標確定了以后，根據在使用結構的過程中有可能遇到的一些問題進行簡單的預測，還要對結構在力學環(huán)境以及物理環(huán)境下可能出現(xiàn)的各種情況進行預測；最后，根據整體預測的情況，來確定結構的監(jiān)控計劃。

4.4.2 通過傳感元件從而實現(xiàn)智能化的控制

傳感元件實際上是實現(xiàn)智能化控制的一個比較重要的內容，是現(xiàn)代化土木結構中最基本的一項功能，傳感原件主要存放在傳統(tǒng)的建筑材料中，用來采集相關信息，進而分析里面所包含的信息，可以很好的實現(xiàn)自我診斷、自我控制以及自我驅動的智能化功能，所以，對于傳感元件的要求也就比較嚴格。首先是尺寸方面，一定要準確、細微，否則會影響到外形；然后是傳感元件的性能方面，不僅要求穩(wěn)定性要好，覆蓋面和信號接收頻率范圍廣泛，而且耐久性也一定要好；其次，傳感元件與基體結構的耦合情況要良好，這樣，對結構原材料的影響才會??；最后，也是最重要的一點，就是傳感元件的外界抗干擾性一定要強，只有這樣才能在結構的正常使用濕度以及溫度的范圍下正常工作。像光導纖維、壓電陶瓷、碳纖維、電阻應變絲、銹蝕傳感器以及疲勞壽命絲等傳感元件均有以上的特點。

4.4.3 作動材料的分析

現(xiàn)代化的土木工程想要實現(xiàn)的最終目標是結構的智能化控制的實現(xiàn)，然而，要想實現(xiàn)結構的智能化控制，所要依靠的是作動材料。一些常在物理上出現(xiàn)的光、電以及熱等非機械量及其機械量材料，這些都屬于常出現(xiàn)的耦合現(xiàn)象的材料，將他們作為作動材料。通過對一些光、電以及熱等非機械量的控制變化來獲取應力應變狀態(tài)、形狀、頻率、位置等一般結構的特點，來實現(xiàn)作動材料的目的。但是，對作動材料還是有一定的要求的，與基本結構必須有良好的耦合性和較高的結合度；靜強度與疲勞強度要強；信號頻率的響應范圍要廣泛、響應速度要快，并且是可以很好控制的；穩(wěn)定性也一定要好。像記憶性合金、壓電材料、聚合膠體以及記憶聚合物等材料都具有這些特點，可以應用到實際當中去。

4.5 現(xiàn)代化土木結構技術的應用

綜上所述，智能土木結構的定義是為了進一步處理評估完整性、結構強度、耐久性、安全性等問題而提出的。如果土建結構的性能可以及時、準確進行預測，不但可以極大程度的降低維修資金的投入，同時還可以增強建筑物的質量。最近幾年，研究的各項無損檢測方法都無法對建筑結構實施及時檢測，而這種智能的土木結構就可以實現(xiàn)從內向外的預報，具有良好的使用前景。就當前情況來看，其主要應用在橋梁、高層建筑及大壩等領域中。

在美國，20世紀80年代末，逐漸開始在很多橋梁中安裝檢測傳感設備，從而對設計中的部分假定進行驗證，監(jiān)控施工的質量及安全服役情況，例如：坐落于美國福羅里達州坦帕灣上的陽光高架橋，是世界上最長的混凝土斜拉橋，全程長29040km，并且也是美國19號高速路及275號洲際公路的構成部分之一，連接圣彼得堡市及馬納蒂縣的安德森縣。在此橋上就共安裝了上百個傳感設備。美國于20世紀80年代末就開始在橋梁中放置監(jiān)控設備及儀器。在我國，Hong Kong的青馬大橋、Lantan Fixed Crossing Bridge、內陸的江陰橋、虎門橋等也在施工過程中放置了傳感設備，對大橋工作期間的安全情況進行監(jiān)控。在1993年，Canada在艾爾伯特省的卡爾加里修建Bedding Trail大橋時，第一次裝置了布拉格光纖光柵傳感設備，從而對大橋的內部變化狀態(tài)進行監(jiān)控。

另外，在一些其他的大體積混凝土建筑中，例如：大壩、船閘、采油平臺等，都曾經嘗試架設傳感設備來創(chuàng)建智能結構。與此同時，最近幾年新發(fā)展的智能傳感設備原件也被廣泛應用到民用的項目建設中。如今，智能化的大廈像雨后的春筍般不斷涌現(xiàn)。智能化應用于民用建筑的結構方面，此研究已經存在約30a的歷史了。

5 結語

我國的建筑業(yè)得到了人們的普遍認同，主要就是因為智能化的控制實現(xiàn)的非常好，以建筑為發(fā)展平臺，集通信、辦公自動化與服務、管理于一身，創(chuàng)造了一個安全、舒適及便利的建筑環(huán)境，所以，通過對建筑工程中的土建技術進行探析，可以清楚地了解到要想使現(xiàn)代化土木工程得到進一步的發(fā)展，必須要實現(xiàn)智能化的控制。

參考文獻

[1] 黃志鋒，陳建忠.超長混凝土結構裂縫控制的施工技術探討[J].科技信息：科學教研，2008（02）.

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作者簡介：賈大威（1979-），男，中國五礦集團公司地產建設業(yè)務中心五礦置業(yè)有限公司。