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

        2018-05-14 14:58:29邵莎莎
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)的建筑業(yè)有了很大進(jìn)展,因其自身具備的多樣化與智能化等優(yōu)勢(shì),能夠通過通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)監(jiān)控建筑結(jié)構(gòu)中的各種設(shè)備,合理優(yōu)化信息資源,為住戶提供相應(yīng)的信息服務(wù),提高了建筑結(jié)構(gòu)的整體性能,得到廣泛應(yīng)用,并在現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來越重要的作用。本文主要研究了智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,希望能為現(xiàn)代智能建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。

        【關(guān)鍵詞】智能土木結(jié)構(gòu);現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu);應(yīng)用

        人們物質(zhì)生活水平的不斷提高,對(duì)于建筑物的實(shí)際需求逐漸開始呈現(xiàn)出智能化、多樣化的需求趨勢(shì)。為滿足人們這一需求,需對(duì)當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)和完善。現(xiàn)代大型建筑對(duì)于土木結(jié)構(gòu)具有較高要求,其對(duì)于建筑的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性具有較為直接的影響。智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,符合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì),彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的缺陷和不足,對(duì)于建筑物性能及質(zhì)量的提升,具有至關(guān)重要的作用。

        1、智能土木結(jié)構(gòu)的概述

        設(shè)計(jì)師在進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),不斷嘗試將建筑物設(shè)計(jì)成一個(gè)能承受一定壓力,且具備感知、計(jì)算與分析能力的結(jié)構(gòu),以調(diào)整、控制建筑物中的傳感器、信號(hào)放大器與控制電路,從而滿足建筑物自身的診斷需要,并通過自身的分析,做出自我調(diào)整,以改變建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、應(yīng)力分布與剛度,提高建筑物的自我修復(fù)能力,讓其功能更加完善,以提高建筑結(jié)構(gòu)的使用性能,這就是建筑結(jié)構(gòu)的智能化??梢娡聊窘Y(jié)構(gòu)智能化的應(yīng)用,使得建筑物結(jié)構(gòu)本身具備較強(qiáng)的自我調(diào)節(jié)能力,這是智能化土木結(jié)構(gòu)的體現(xiàn),主要是在以往建筑物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,集控制、管理、維護(hù)和通信為一體,對(duì)建筑使用進(jìn)行安全檢查、環(huán)境監(jiān)控和報(bào)警監(jiān)視,從而營(yíng)造一個(gè)高效、舒適的居住環(huán)境。

        2、智能土木結(jié)構(gòu)分類

        第一,智能材料耦合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)充分運(yùn)用了結(jié)構(gòu)材料的部分特性,在對(duì)這些特性進(jìn)行檢測(cè)時(shí),可對(duì)結(jié)構(gòu)的變化特征加以明確,并以此實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自我調(diào)整。第二,嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)。其主要原理為:將傳感器放入鋼筋混凝土中,通過材料儀器、計(jì)算機(jī),對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整,且無(wú)需對(duì)建筑物原有性能進(jìn)行分析與研究,便可直接從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)過渡到智能化結(jié)構(gòu),充分滿足了居民的實(shí)際需求。以上兩類智能土木結(jié)構(gòu)在某些方面存在一定差別,如嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)需充分借助信息材料,而智能材料耦合結(jié)構(gòu)則比較關(guān)注建筑自身所使用的原料特性。但兩者的終極目標(biāo)一致。除以上提到的兩種類型外,結(jié)合智能土木結(jié)構(gòu)目的的差異性,還可進(jìn)行詳細(xì)劃分,而這些結(jié)構(gòu)均屬于智能混凝土范圍。從功能上看,可劃分為應(yīng)力應(yīng)變自診斷、自愈合功能、壽命預(yù)警功能以及損傷自我診斷功能等。在具體應(yīng)用過程中,設(shè)計(jì)人員可結(jié)合工程的實(shí)際需求,選擇出最適宜的土木結(jié)構(gòu),從而最大限度的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)和特長(zhǎng)。

        3、智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

        在20世紀(jì)八十年代,美國(guó)在佛羅里達(dá)州的SunshineSkywayBridge橋梁上開始嘗試安裝監(jiān)測(cè)傳感器,用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)中的假定,對(duì)施工質(zhì)量與服役安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。八十年代后期,英國(guó)開始嘗試在大型橋梁上安裝監(jiān)測(cè)儀器與設(shè)備。我國(guó)也在江陰長(zhǎng)江大橋、香港的LantanFixedCrossingBridge、虎門橋和青馬大橋等工程項(xiàng)目中安裝了傳感系統(tǒng),對(duì)建成后的橋梁服役安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。直到1993年后,加拿大在Calgary建設(shè)的BeddingTrail橋梁上第一次成功地安裝了光纖布拉格光柵傳感器,負(fù)責(zé)對(duì)橋梁內(nèi)部的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)在采油平臺(tái)、船閘與大壩等大面積混凝土結(jié)構(gòu)中也開始嘗試安裝傳感器,實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)的智能化。尤其是在近年來科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下,大規(guī)模分布式智能傳感元器件的廣泛運(yùn)用,為民用建筑結(jié)構(gòu)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐,使得智能大廈在國(guó)內(nèi)如同雨后春筍般崛起。

        4、提升智能土木結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果的有效措施

        4.1提升智能傳感水平

        在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中,為了能夠最大限度的提升智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果,首要工作便是提升智能傳感技術(shù)水平。因此,有必要對(duì)傳感元件的性能進(jìn)行優(yōu)化。站在仿生學(xué)的立場(chǎng)看,對(duì)于現(xiàn)代建筑而言,傳感器則相當(dāng)于其自身的某個(gè)器官。若想提高建筑物整體的感知能力,則必須對(duì)傳感技術(shù)水平進(jìn)行提升,從系統(tǒng)性方向入手,強(qiáng)化傳感器的處理、識(shí)別以及感知能力,并在此基礎(chǔ)上,增強(qiáng)其系統(tǒng)的靈敏度與可靠性。將智能傳感元件應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程中,應(yīng)注意禁止對(duì)建筑外形造成影響,與此同時(shí),還應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)的相容性,不斷提升其抗干擾能力。

        4.2對(duì)智能控制集成系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用

        通過智能控制集成系統(tǒng)的使用在出現(xiàn)大暴雨或大風(fēng)時(shí)可以在第一時(shí)間做出應(yīng)急處理,能夠?qū)淼牟焕绊懡抵磷畹停瑸榇诵枰獙?duì)其應(yīng)用范圍進(jìn)行擴(kuò)大,同時(shí)需要對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行不斷的研究,使其具有更多的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),為現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供更多保障。

        4.3大力發(fā)展節(jié)能新技術(shù)

        近年來,人們對(duì)于節(jié)能環(huán)保理念的重視程度越來越高。在此環(huán)境背景下,綠色建筑應(yīng)運(yùn)而生,但在我國(guó)目前的現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)中,節(jié)能新技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)普及,應(yīng)用率有待提升,且能源浪費(fèi)問題仍較為常見。為此,應(yīng)加大節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新力度,增強(qiáng)技術(shù)人員的創(chuàng)新意識(shí),從而使節(jié)能新技術(shù)與現(xiàn)代智能土木結(jié)構(gòu)相互適應(yīng),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)中時(shí),在確保建筑結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行的同時(shí),最大限度的減少浪費(fèi),降低能源消耗。其次,結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和具體要求,有針對(duì)性的引進(jìn)節(jié)能新技術(shù)和新理念,以此提升技術(shù)的成效性和適應(yīng)性。最后,在具體應(yīng)用過程中,還應(yīng)充分考慮建筑物的外部環(huán)境變化,并結(jié)合其具體情況,對(duì)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行及時(shí)更新和調(diào)整,從而最大限度的發(fā)揮其節(jié)能環(huán)保性能,為綠色建筑發(fā)展提供有力保障。智能土木結(jié)構(gòu)是一種新興的結(jié)構(gòu)類型,但在個(gè)別領(lǐng)域仍存在較多缺陷和問題,限制和影響了智能土木結(jié)構(gòu)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和價(jià)值的充分發(fā)揮。為避免上述問題的發(fā)生,技術(shù)人員應(yīng)加大對(duì)該結(jié)構(gòu)的研究力度,根據(jù)建筑物規(guī)模、性質(zhì)以及功能的不同,選擇合理的土木結(jié)構(gòu)類型,以此提升應(yīng)用效果。另外,智能土木結(jié)構(gòu)可提供節(jié)能技術(shù),實(shí)現(xiàn)了建筑物的環(huán)保生態(tài)功能,同時(shí)也大幅度降低了能源消耗。

        結(jié)語(yǔ):

        本文主要對(duì)智能土木結(jié)構(gòu)及其分類進(jìn)行了分析,并闡述了其在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀,最后提出幾點(diǎn)提升應(yīng)用效果的有效措施,以期為綠色建筑的發(fā)展以及環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)提供支持和保障。

        參考文獻(xiàn):

        [1]嚴(yán)先輝.淺析智能材料在土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的應(yīng)用[J].四川水泥,2016,4412:297.

        [2]寧學(xué)前.智能材料在土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的應(yīng)用[J].科技資訊,2015,02:38-156.

        [3]歐進(jìn)萍.土木工程結(jié)構(gòu)用智能感知材料、傳感器與健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)現(xiàn)狀[J].功能材料信息,2014,054:12-22.

        作者簡(jiǎn)介:

        邵莎莎,河北九易莊宸科技股份有限公司,河北石家莊。

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