【摘要】文章簡(jiǎn)述了智能土木結(jié)構(gòu)的概念和作用，分析了智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并就提高智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用效果提出了兩點(diǎn)對(duì)策，包括提高智能傳感技術(shù)和大力發(fā)展節(jié)能新技術(shù)，以促進(jìn)智能土木結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的進(jìn)一步應(yīng)用。
1前言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)革新也層出不窮并且在各領(lǐng)域中均有所應(yīng)用，其中智能化技術(shù)被逐漸應(yīng)用至土木結(jié)構(gòu)中，此技術(shù)的使用使土木結(jié)構(gòu)的合理性明顯提升。下面對(duì)智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明，以期為實(shí)際使用提供參考。
2智能土木結(jié)構(gòu)的概述
在圍繞土木工程結(jié)構(gòu)展開(kāi)設(shè)計(jì)工作時(shí)，所需要考慮到的內(nèi)容極為豐富，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)師也提出了較高的要求。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提升結(jié)構(gòu)的合理性，確保其具備優(yōu)良的承壓能力。同時(shí)應(yīng)圍繞結(jié)構(gòu)展開(kāi)相關(guān)計(jì)算，確定合適的傳感器等各類(lèi)元器件的型號(hào)，確保其能夠滿足建筑工程所提出的各類(lèi)需求，在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行調(diào)試，全面提升建筑結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度等指標(biāo)，使得建筑物能夠具備優(yōu)良的自我修復(fù)水平，提升建筑物的智能化水平。因此，要想使得土木結(jié)構(gòu)具有智能化的特性，就要求結(jié)構(gòu)自身應(yīng)具備高度可行的自我調(diào)節(jié)能力，而這也是當(dāng)前智能化土木的基本體現(xiàn)形式，其又重點(diǎn)集中在控制、管理、通信以及維護(hù)這四大方面，從而為用戶創(chuàng)設(shè)一個(gè)足夠舒適且安全的生活環(huán)境。
3現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀
3.1智能傳感元件的應(yīng)用
在當(dāng)前的土木工程建設(shè)中，往往會(huì)使用到一定量的傳感元件，由此完成對(duì)結(jié)構(gòu)健康狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以所得到的結(jié)果為基礎(chǔ)對(duì)建筑物的性能做以科學(xué)的評(píng)定，以便展開(kāi)相關(guān)的維護(hù)處理。對(duì)于多數(shù)大型工程建筑而言，在結(jié)構(gòu)搭建環(huán)節(jié)所需的時(shí)間普遍更長(zhǎng)，加之部分設(shè)備出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，在此背景下如果依然采取添加的傳感器的方式，所帶來(lái)的效果往往會(huì)偏離實(shí)際情況。對(duì)此，必須注重傳感器的性能，引入高技術(shù)產(chǎn)品，提升其適應(yīng)性。土木結(jié)構(gòu)中可使用的傳感器類(lèi)型極為豐富，具體如下所示：可以在混凝土材料中置入光纖，由此發(fā)揮出傳感元件的效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，具體涉及到振動(dòng)、變形、裂縫等多個(gè)方面，一旦出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題后可以自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。當(dāng)前，部分工程還在其中加入了驅(qū)動(dòng)元件，從而實(shí)現(xiàn)與信息處理系統(tǒng)的高效融合，由此打造出富有智能化特性的混凝土結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于土木結(jié)構(gòu)工程中，同時(shí)光纖材料也愈發(fā)受到了相關(guān)工程人員的青睞。在取得良好反響的背景下，該材料還被延伸至大壩工程中，從而完成穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)，為大壩的整體運(yùn)行創(chuàng)設(shè)了更為良好的環(huán)境。此處以某市鋼鐵房機(jī)建造工程為例展開(kāi)分析，其所在施工區(qū)域?yàn)樯詈竦能浲恋鼗�，含有大量的淤泥質(zhì)土，整體所表現(xiàn)出的力學(xué)性能較差，對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性基礎(chǔ)了更高的要求。在施工過(guò)程中，所得到的基坑挖深為11m。在本工程中，則使用到了分布式光纖傳感器(見(jiàn)圖1)，在其作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)日型鋼的優(yōu)化，能夠?qū)崟r(shí)的獲悉到日型鋼的具體位置以及實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，工程人員借助于此類(lèi)數(shù)據(jù)可以更為全面的掌握結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，一旦出現(xiàn)問(wèn)題后也可以做出針對(duì)性的處理。
3.2現(xiàn)代建筑節(jié)能技術(shù)
伴隨著智能土木結(jié)構(gòu)的深度應(yīng)用，其在很大程度上提升了建筑物穩(wěn)定性，同時(shí)也可以為之提供更具可行性的節(jié)能技術(shù)支持。當(dāng)前的建筑均注重節(jié)能化的效果，對(duì)此工程人員也使用到了大量的節(jié)能材料，受惠于智能土木結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到自我監(jiān)測(cè)的效果，即便外界環(huán)境發(fā)生了變化，其依然可以做出靈活的反應(yīng)，此時(shí)建筑的能耗數(shù)值得到了明顯的控制。引入智能土木結(jié)構(gòu)后，可以為節(jié)能建筑事業(yè)的發(fā)展注入更多的活力，從而打造出一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的良好模式。
3.3工程健康監(jiān)測(cè)
借助于智能土木結(jié)構(gòu)，可以完成對(duì)建筑工程的深度檢測(cè)工作。對(duì)于土木工程而言，可采取的監(jiān)測(cè)方式類(lèi)型較為豐富，除了最為簡(jiǎn)單的目測(cè)外，諸如x射線、超聲波等均是可行的方式，而這也可以幫助建筑結(jié)構(gòu)擺脫諸多問(wèn)題。這種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的方式，所帶來(lái)的檢測(cè)準(zhǔn)確性也大幅提升。當(dāng)建筑物某一部分出現(xiàn)損傷現(xiàn)象后，與之相關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也將進(jìn)一步引發(fā)破裂現(xiàn)象，加之外力等因素的影響，會(huì)進(jìn)一步加劇損傷程度，一旦出現(xiàn)這些情況后，傳感器均會(huì)感知到相關(guān)變化并隨即做出警報(bào)行為。此時(shí)工程人員可以在第一時(shí)間獲悉到實(shí)際情況，在此基礎(chǔ)上采取針對(duì)性措施，由此避免更大工程事故的發(fā)生，同時(shí)也是對(duì)人員安全的一種保障。有關(guān)研究表明，形狀記憶合金是一種具有高度相變回復(fù)力的材料，其對(duì)應(yīng)的最高值可以達(dá)到400MPa之高。基于此點(diǎn)，為更好的增加土木工程的抗震能力，可以研發(fā)出被動(dòng)能耗系統(tǒng)，該系統(tǒng)有變形的功能。另外，借助記憶合金的特性，研制出一款專(zhuān)門(mén)的被動(dòng)耗能器。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通常需要將其安裝在結(jié)構(gòu)的層間位置。一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形現(xiàn)象后，傳感器能夠以更敏銳的方式感知到。相關(guān)調(diào)查表明，如果將記憶合金耗能器設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)之中，此時(shí)當(dāng)出現(xiàn)地震現(xiàn)象后，將會(huì)有60%的能量被良好的吸收，因此能夠在很大程度上避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移等不良現(xiàn)象。從應(yīng)用前景來(lái)看，其也被廣泛應(yīng)用于建筑物的防震工作中，實(shí)際結(jié)果表明，所帶來(lái)的效果也較為良好。
3.4抗震設(shè)計(jì)
形狀記憶合金被動(dòng)耗能器因其自身具有相變偽彈性的特點(diǎn)，能夠吸收60%的地震能量，相變回復(fù)能力達(dá)400MPa，得到廣泛應(yīng)用，但為了提高監(jiān)測(cè)的結(jié)果，大部分的形狀記憶合金被動(dòng)耗能器往往安裝于建筑結(jié)構(gòu)的層間和底部，方便耗能器準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)到建筑結(jié)構(gòu)的層間變形情況。例如在建筑抗震結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)用一種有形狀記憶合金與疊層橡膠支座共同組成的智能抗震耗能體系，安裝到建筑結(jié)構(gòu)底層與基礎(chǔ)頂面之間，在結(jié)構(gòu)底層上使用拉索固定，另一端的拉索固定中基礎(chǔ)頂層上，并在每一根拉索上安裝溫度控制器，同時(shí)在拉索中安裝常溫馬氏體狀態(tài)與馬氏體逆向完成溫度的SMA合金絲，這樣建筑結(jié)構(gòu)體系一旦受到震動(dòng)，可有足夠的初始剛度來(lái)抵御側(cè)向變向，讓建筑結(jié)構(gòu)處在彈性工作狀態(tài)，而在強(qiáng)震的情況下，SMA拉索能夠保持一個(gè)滯回耗能狀態(tài)，借助拉索的超彈性變形耗散地震動(dòng)能量，減小對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，確保建筑結(jié)構(gòu)整體的安全性，如果智能抗震耗能體系在振動(dòng)結(jié)束后出現(xiàn)因摩擦力形成的殘余變形，可利用常溫馬氏體狀態(tài)的溫度控制器來(lái)增加拉索的溫度，借助形狀記憶效應(yīng)讓結(jié)構(gòu)復(fù)位。此外，一旦SMA拉索的工作溫度改變，隔震層的水平剛度也會(huì)發(fā)生變化，讓建筑結(jié)構(gòu)適應(yīng)不同的地震波，并避開(kāi)共振，從而達(dá)到隔震智能性的目的。
4提高智能土木結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用效果的對(duì)策
4.1對(duì)智能傳感技術(shù)進(jìn)行提高
總體來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)之中，智能傳感元件已經(jīng)是其中極為重要的一部分內(nèi)容，它對(duì)于結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性而言發(fā)揮出不容忽視的作用。在當(dāng)前的時(shí)代背景下，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，在此背景下應(yīng)對(duì)智能傳感技術(shù)進(jìn)行深化處理。1)對(duì)技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)充分明確該技術(shù)的發(fā)展前景，做好相關(guān)的分析工作，以此為基礎(chǔ)對(duì)傳感器進(jìn)行優(yōu)化，提升其運(yùn)行穩(wěn)定性，確保所得到的檢測(cè)結(jié)果滿足精度的要求；2)充分考慮到傳感器與材料之間的相容性問(wèn)題，盡可能降低對(duì)結(jié)構(gòu)外形所帶來(lái)的影響；3)在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)中，傳感器的使用具有可行性，但不可避免會(huì)受到其他信號(hào)的干擾，因此要想確保傳感器能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，就必須提升其抗干擾水平。
4.2大力發(fā)展節(jié)能新技術(shù)
投入更多的精力，做好與節(jié)能技術(shù)有關(guān)的創(chuàng)新工作，持續(xù)深化技術(shù)人員的創(chuàng)新意識(shí)，從而為綠色建筑的發(fā)展注入更多的活力。具體做如下分析。1）需要滿足定位精確性的基本原則，不可對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的正常使用造成影響，在此基礎(chǔ)上盡可能減少能源的消耗。2）充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，所使用的技術(shù)應(yīng)與之具有高度的相適性。3）充分考慮到外界環(huán)境所帶來(lái)的影響，伴隨著外界環(huán)境的改變，與之相關(guān)的技術(shù)也需要做出針對(duì)性優(yōu)化，即必須滿足相適性的要求。除上述內(nèi)容外，基于智能土木結(jié)構(gòu)的深度應(yīng)用，還可以發(fā)揮出生態(tài)環(huán)保的功能，此時(shí)建筑物所需的能耗得到了良好的控制。在展開(kāi)與技能技術(shù)有關(guān)的研究時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮到太陽(yáng)能等自然資源的利用效率，這些均是極為寶貴的資源，施工過(guò)程中具有高度的環(huán)保效益，可以減少化石燃料的使用量，從根本上避免環(huán)保污染問(wèn)題，為綠色城市的發(fā)展注入更多的活力。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述，基于智能土木結(jié)構(gòu)的深度應(yīng)用，可以顯著增強(qiáng)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本文則圍繞智能傳感技術(shù)等方面展開(kāi)探討，提出一些可行的策略，以此為相關(guān)技術(shù)人員提供一些可行的參考，進(jìn)一步增強(qiáng)智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用水平，推動(dòng)建筑工程朝著穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]王彬彬.試析現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[J].工程技術(shù)全文版,2016(11):246-248.
[2]吳海華.現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[J].硅谷2015(4):139-139.
[3]王世濤,陳瑞.談現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中智能土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究,2015(16):5624-5624.
