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摘要：
近幾年來，地震災害不斷，對廣大人民的生命財產安全造成了極大的威脅。為了解決這個困境，我們要大力發展土木工程智能結構體系，它能夠有效地降低自然災害的影響。如今，加強智能化技術的研究和應用是當前建筑學的熱點問題和發展方向。本文從土木工程智能結構的原件及材料構成入手，對今后智能結構研究的關鍵性問題提出合理的解決建議，希望能為廣大的同行們帶來一點啟示。
關鍵詞：
土木工程；智能結構體系；現狀與發展
一般來說，大型土木工程結構的使用壽命少說幾十年，甚至有使用上百年的。但是，近幾年來，地震災害不斷，對廣大人民的生命財產安全造成了極大的威脅。因此，為了解決這個困境，我們要大力發展土木工程智能結構體系，它能夠有效地降低自然災害的影響。雖然最近我國土木工程智能結構的研究從被動轉變為主動，但是因其起步較晚，還是有很多需要完善的方面。所以，加強智能化技術的研究和應用是當前建筑學的熱點問題和發展方向。本文從土木工程智能結構的原件及材料構成入手，詳細分析了在土木工程中對智能材料的具體應用，進而對今后智能結構研究的關鍵性問題提出合理的解決建議，希望能為廣大的同行們帶來一點啟示。
1土木工程智能結構的原件及材料構成
1.1土木工程智能結構的系統組成
土木工程智能結構體系由信號處理器、傳感器和控制器3個部分組成。在該系統中，傳感器和信號驅動元件的穩定性能都比較好，他們二者將有機地結合在一起進行工作。如果發現該智能結構體系中存在危險，那么傳感器會立即開始工作，利用外部傳輸系統將這些不安全的信息傳送到控制器中?？刂破饕坏┙邮盏叫盘柡缶土⒖瘫患せ铋_始進行工作，促使建筑工程做好減震的準備。與此同時，建筑物本身配備了適應裝置而具有傳導性。當建筑物受到地震等災害的侵襲時，這個適應裝置就可以隨著外界環境的改變來調整建筑物的結構，從而達到安全性的目的。
1.2土木工程智能材料的組成
土木工程智能結構的材料一般來說由以下兩大類構成。第一，形狀記憶材料、電（磁）流變體材料、電致磁致伸縮材料、功能凝膠等等。這些材料用于智能結構系統中的控制器材料，因為這些材料可根據溫度、電磁場的變化來改變自身的形狀、結構、尺寸、頻率、位置或剛性，所以這些材料對于環境的改變損害較小。第二，主要包括光導纖維、應變合金、愈合材料等特種傳感器材料。這些材料用于智能結構系統中的傳感器材料。
2在土木工程中對智能材料的具體應用
2.1應用形狀記憶合金
由于形狀記憶合金的相變回復力十分高，因此可以利用該特性研制出被動耗能控制系統，這個系統可以進行土木工程結構的被動耗能抗震控制。其工作原理是通過耗能器感受到建筑結構的層間變形，從而達到消耗地震能量的目的。
2.2應用電（磁）流變體
應用電（磁）流變體主要是進行結構振動控制，目前利用該材料已經研發出了多種減振控制器，對土木工程結構進行振動控制。在建筑結構中使用減振控制器可以顯著減小結構的層間位移與扭轉，從而保證建筑物的安全穩定性。
2.3應用壓電材料
如今，利用壓電材料主要應用于土木工程結構的噪聲主動控制、靜變形控制、自適應修復、健康監測、安全評定以及抗震抗風等方面[1]。這其中在建筑結構中利用壓電堆技術可以有助于建筑物主動進行抗震控制，并且取得了很好的控制效果。
2.4應用磁致伸縮材料
磁致伸縮材料的主要應用范圍在于驅動器的制造方面，該研究目前還在主動隔振有效性試驗中。雖然試驗取得了有效的控制效果，但是還僅僅對實驗室階段的小型結構有效。如果想要應用于大型土木工程結構中，還需要一段時間的研究。
2.5應用光導纖維
光導纖維材料是地震響應主動控制中傳感器的主要制造材料，有利于土木工程結構的健康診斷。其工作原理是在傳統的混凝土中埋入光纖作為傳感元件進行結構強度、損傷、變形、振動等方面的自動診斷、監測及控制，形成具有智能功能的混凝土結構，從而達到建筑結構的自檢測和自修復的目的。
2.6應用愈合材料
在混凝土結構中加入愈合材料，有利于建筑物在受到損傷后能夠進行快速的修復，是解決土木工程結構中混凝土材料損傷的最佳途徑。然而，該項技術還處于研究階段，相信在不久的將來一定能夠得到廣泛的應用。
3智能結構的關鍵性問題和研究建議
3.1提高智能傳感技術
智能傳感技術是整個智能體系中最重要和最核心的技術，利用適當的材料可以明顯的提高傳感元件的敏感性和穩定性，對于整個建筑結構體系的實時檢測功能有著巨大的幫助和作用。除此之外，提高智能傳感技術還要充分結合如電磁學、仿真學等多門學科，綜合多門學科的特點及優點，可以從整理上來提高傳感技術[2]。
3.2推廣智能驅動技術
智能驅動技術主要用于土木工程結構形狀的控制及修復上。這項技術的工作原理主要是如果出現外界條件的改變時，驅動元件可以改變自身結構來適應外部環境的變化，從而保證建筑物結構的穩定性。今后我們可以多從智能結構本身出發，利用該技術在第一時間內自動的改變外界環境對于結構整體的影響。
3.3發展智能控制集成技術
智能控制集成技術最大的特點就是集成化處理模式，通過高效的內部集成系統對各個部件進行集中、綜合的管理，這也將成為未來的主要研究方向之一。
3.4提高信息處理與傳輸技術
信息處理與傳輸技術是整個智能體系的重要輔助成分，他們相當于整個體系的橋梁，一旦出現問題，那么會產生巨大的影響[3]。因此對于如何同時進行數據傳輸也將成為一個重點研究的對象。
4結束語
綜上所述，土木工程智能結構體系可以說是目前該行業中較為熱門的研究重點，該體系如今已經被廣泛地應用到各個工程之中。對于智能結構體系的研究，能在很大一定程度上提高建筑物的安全性。然而，隨著科學進步，不斷有新材料和新技術的出現，這就要求我們一定要與時俱進，用發展的眼光和創新的技術來武裝自己，結合智能材料的優點，實事求是的開展結構設計，大力推動土木工程智能結構體系的研究與發展。
作者：宣磊 單位：沈陽世昌建筑工程有限公司
參考文獻：
[1]富維信,張志新,盧木林,劉建國,張曉琪.智能材料結構系統在土木工程中的應用與發展現狀[J].地震工程與工程振動,2012(13):21-24.
[2]王菲,李曉貴.土木工程中智能材料所起到的作用研究[J].科技論壇,2011(11):32-33.
[3]程顯文,關群.智能材料在土木工程中的應用[J].工程與建設,2006,20(1):69-71.
