随着人们物质生活水平的不断提高,对建筑物的实际需求逐渐呈现出智能化、多样化的发展趋势。为了满足人们的需求,有必要改进和改进当前的建筑结构。现代大型建筑对土木结构要求较高,直接影响建筑的安全性、可靠性和稳定性。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,对提高建筑性能和质量起着至关重要的作用。
智能土木结构简介
智能土木结构是科学技术和现代结构持续发展的重要产物。目前,人类已进入信息社会,在信息材料生产过程中逐步实现了制造设计的整合。这些变化的产生也为土木工程师提供了创造性的灵感和动力来源。近年来,在设计建筑结构的过程中,人们不再仅仅局限于其承载能力,而是要求其具有一定的分析能力、计算能力和感知能力,通过这些能力的不断优化和调整,实现建筑结构的自我调节和控制。为此,设计师们还试图通过传感器、信号放大器和控制电路来帮助建筑结构实现这一目标。
所谓的建筑结构智能,即建筑可以进行自我诊断,通过深入分析,完成自我调整,即所谓的自我修复能力,建筑的功能可以调整和改变自身结构的应力分布、刚度、强度等,从而改善建筑的整体。智能土木结构赋予了建筑一定的自我调节能力,这正是其智能的具体表现,充分发挥了信息材料的优势和特点,满足了当今时代建筑的实际需求[1]。
2智能土木结构分类
在具体应用过程中,智能土木结构通常可分为以下几类:一是智能材料耦合结构。该结构充分利用了结构材料的部分特性。在检测这些特性时,可以明确结构的变化特性,从而实现结构的自我调整。二是嵌入式智能土木结构。其主要原理是将传感器放入钢筋混凝土中,通过一些材料、仪器、计算机、软件和硬件优化和调整建筑结构。在具体实施过程中,该结构主要在传统结构的基础上进行改进和调整,无需分析和研究建筑的原始性能,直接从传统结构向智能结构转变,充分满足居民的实际需求。上述两种智能土木结构在某些方面存在一定的差异。例如,嵌入式智能土木结构需要充分利用信息材料,而智能材料耦合结构更注重建筑本身使用的原材料特性。
但两者的最终目标基本相同。除上述两种类型外,还可以结合智能土木结构目的的差异进行详细划分,属于智能混凝土范围。在功能方面,可分为应力应变自诊断、自愈合功能、自诊断功能、寿命预警功能、损害自诊断功能等。这种分类方法一般可以从名称上判断其结构性能。在具体应用过程中,设计师可以根据项目的实际需要选择最合适的土木结构,从而充分发挥其优势和优势[2]。
智能土木结构在现代建筑结构中的应用现状
3.应用智能传感元件
在土木工程中,技术人员经常在现代建筑结构中添加智能土木结构的应用分析Applicationandanalysisofintelligentcivilstructureinmodernarchitecturalstructure苗婉茹(山东建筑大学、山东济南250101)摘要:作为一个建筑大国,随着国民经济水平的不断提高,人们对生活和工作环境的安全性、便利性和舒适性进行了感知,以实现建筑物的健康检测。在保证结果准确性的同时,还需要对建筑物的安全性和稳定性进行综合评价,并保证数据的准确性,从而判断建筑物的实际使用寿命,最终进行相应的报废或维护处理。对于一些大型工程建筑,由于其建筑结构施工时间一般较长,设备老化,如果仍在这里添加传感器,则往往与实际情况不际情况不符。此时,有必要选择性能强的传感器(如图1所示)进行结构检测。光纤智能材料制成的传感器性能强。将其应用于土木工程可以事半功倍,也为土木工程的发展提供了新的机遇。
如果将光纤连接到混凝土中,作为传感元件,实现建筑结构振动、变形、损坏、裂缝、腐蚀等自动预警、检测和控制,也可添加驱动元件,与信息处理系统有效集成,形成智能混凝土结构,实现建筑自检、自修复、自诊断功能。目前,该技术在国外的实际应用已经取得了非常显著的成果,光纤材料已逐渐成为土木工程结构振动自控和健康诊断中传感器设计的理想材料。随着应用效果的不断提高,该材料也广泛应用于大坝工程的安全测量和健康监测,为建筑的安全稳定性提供了良好的保证。例如,广州某钢房机建在深软土基础上,主要是淤泥土,土力学性能差,基坑挖深11m,H型钢约为25m。本项目主要采用分布式光纤传感技术优化改造H型钢,提高其变形感知能力,实现水平位置、弯矩、应变数据的实时获取。具体情况见图2。
3.现代建筑节能技术
智能土木结构的应用为建筑安全检测性能的提高提供了良好的保障,但也提供了大量的节能技术,可以在未来的实际发展中推广。通过该结构的应用,也提高了建筑工程师的节能意识。所谓的节能建筑,即在施工设计过程中,统一使用节能设备和材料,通过智能土木结构的应用,赋予建筑自我监测能力,使其能够灵活、自由地应对外部环境的变化,最大限度地降低能耗。智能土木结构的实际应用为节能建筑提供了强有力的技术支持,加快了绿色建筑目标的实现,为可持续发展和环保社会的建设奠定了良好的基础[3]。
3.3.工程健康监测
在建筑工程中应用智能土木结构,在健康检测和结构损伤中起着至关重要的作用。在土木工程中,建筑物检测往往以视觉检测为主,辅助声发射x射线、超声波等技术,通过该方法的应用,可以有效地避免许多缺陷问题,动态监测建筑结构的损坏,不仅满足人们的实际需要,而且确保测试结果的准确性和效率。如果建筑损坏,其内部结构也会相应破裂,在外力的影响下,通常会增加损坏强度,这些变化会被传感器感知,使工作人员能够第一次掌握和了解建筑的实际情况,并在此基础上采取有针对性的调整措施,有效避免建筑安全事故造成的人员伤亡。大量的调查数据显示,形状记忆合金具有较高的相变回复,最高值可达400MPa。
基于上述特点,可开发出具有变形能力的被动耗能控制系统和记忆合金被动耗能器,为了实现土木工程结构的抗震控制。在具体应用过程中,这些结构通常安装在结构的底部或层之间,因此当建筑结构发生变化时,它们会很快被耗能器感知,从而最大限度地消耗地震能量。据调查,记忆合金耗能器安装在建筑结构中,约60台%地震能量可吸收,有效抑制了建筑结构的位移、变形等问题。目前,在许多外国国家,该设备已开始应用于建筑的抗震设计,效果显著。
4高智能土木结构应用效果的有效措施
4.提高智能传感水平
在现代建筑结构中,为了最大限度地提高智能土木结构的应用效果,首要任务是提高智能传感技术水平。因此,有必要优化传感器元件的性能。从仿生的角度来看,对于现代建筑来说,传感器相当于其自身的器官。为了提高建筑的整体感知能力,必须提高传感技术水平,从系统方向加强传感器的处理能力、识别能力和感知能力,并在此基础上提高系统的灵敏度和可靠性。在现代建筑工程中应用智能传感元件时,应注意禁止影响建筑外观,同时确保建筑结构的相容性,不断提高其抗干扰能力[4]。
4.智能控制集成发展
如果将建筑与人体进行比较,智能控制系统是人脑神经的中枢系统。作为核心部分,它不仅控制着运动系统的程序和感觉系统,而且直接影响着整个神经的协调功能和运行功能。在建筑智能土木结构中安装智能集成系统,可以大大提高建筑的风暴、降雨等外部阻力,第一次做出相应的反应,最大限度地避免人员伤亡,减少经济损失。基于上述情况,我国相关技术部门应重点研发智能控制系统,加强推广应用,实现整个建筑环境的优化控制,为建筑结构的稳定性和安全性提供有力保障。
4.大力发展节能新技术
随着社会经济的不断增长,生态能源短缺和环境污染恶化日益严重,威胁着人们的生存和发展环境。近年来,人们越来越重视节能环保的理念。在这种环境下,绿色建筑应运而生,但在我国现代建筑结构中,新型节能技术尚未普及,应用率有待提高,能源浪费问题依然普遍。因此,应加强节能技术的发展和创新,增强技术人员的创新意识,使新型节能技术能够适应现代智能土木结构,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时,要保证其定位的准确性,在保证建筑结构正常运行的同时,最大限度地减少浪费,减少能耗。其次,结合建筑结构的实际情况和具体要求,引进节能新技术和新理念,提高技术的有效性和适应性。
最后,在具体应用过程中,还应充分考虑建筑外部环境的变化,并结合具体情况及时更新和调整节能技术,充分发挥其节能环保性能,为绿色建筑的发展提供强有力的保障[5]。智能土木结构是一种新兴的结构类型,在现代建筑结构中的实际应用,虽然效果好,但从整体角度来看,由于结构应用仍处于初级发展阶段,个别领域仍存在应用技术水平低、结构选择不当等缺陷和问题,限制和影响智能土木结构的应用优势和价值。为避免上述问题,技术人员应加强结构研究,综合分析适用条件、类型、结构内涵,结合建筑规模、性质和功能,选择合理的土木结构类型,提高应用效果。
此外,智能土木结构的应用还可以提供节能技术,实现建筑的环保生态功能,大大降低能耗。在节能技术研究过程中,可以提高风能、地热能和太阳能的应用效率,最大限度地降低化石燃料的应用率,避免环境污染问题,为改善城市环境做出应有的贡献。
5结语
随着科学技术的发展和智能技术的不断普及,它给人们的日常生活和生产带来了巨大的变化。智能土木结构集各种先进的技术和材料于一体,应用于现代建筑结构,可以大大提高建筑的安全和健康检测能力,满足人们对建筑的多样化需求。本文主要分析了智能土木结构及其分类,阐述了其在现代建筑结构中的应用现状,最后提出了提高应用效果的有效措施,为绿色建筑的发展和环保社会建设提供支持和保障。
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