時(shí)間：2022-11-15 20:43:33
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能混凝土，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
隨著現(xiàn)代材料的不斷進(jìn)步，作為最主要的建筑材料之一的混凝土已逐漸向高強(qiáng)、高性能、多功能和智能化發(fā)展。用它建造的混凝土結(jié)構(gòu)也趨于大型化和復(fù)雜化。然而混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中由于受環(huán)境荷載作用。疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的，結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷積累、抗力衰減，甚至導(dǎo)致突發(fā)事故。為了有效地避免突發(fā)事故的發(fā)生，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，必須對(duì)此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的“健康”監(jiān)測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。現(xiàn)有的無損檢測(cè)，如聲波檢測(cè)X射線及C掃描等，只能定性檢測(cè)，而不能定量、數(shù)據(jù)化處理，更主要的是不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因而對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和損傷估計(jì)還比較困難，甚至是不可能的。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)的維修方式主要是在損傷部位進(jìn)行外部的加固，而對(duì)損傷的原結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修比較困難，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷修復(fù)更是非常困難。隨著現(xiàn)代向智能化的發(fā)展，這種停留在被動(dòng)和計(jì)劃模式的檢測(cè)與修復(fù)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代多功能和智能建筑對(duì)混凝土材料提出的要求。因此，研究和開發(fā)具有主動(dòng)、自動(dòng)地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)、恢復(fù)的智能混凝土已成為結(jié)構(gòu)一功能（智能）一體化的發(fā)展趨勢(shì)[1]
1智能混凝土的定義和發(fā)展歷史
智能材料，指的是“能感知環(huán)境條件，做出相應(yīng)行動(dòng)”的材料。它能模仿生命系統(tǒng)，同時(shí)具有感知和激勵(lì)雙重功能，能對(duì)外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，自動(dòng)作出適時(shí)。靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并具有自我診斷、自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)和預(yù)報(bào)壽命等功能。智能混凝土是在混凝土原有組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土具有自感知和記憶，自適應(yīng)，自修復(fù)特性的多功能材料。根據(jù)這些特性可以有效地預(yù)報(bào)混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)自我安全檢測(cè)需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在脆性破壞，并能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)，顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和記憶、自適應(yīng)。自修復(fù)等多種功能的綜合，缺一不可，以的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當(dāng)困難。但近年來損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現(xiàn)；為智能混凝土的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.1損傷自診斷混凝土
自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應(yīng)功能。普通的混凝土材料本身不具有自感應(yīng)功能，但在混凝土基材中復(fù)合部分其它材料組分使混凝土本身具備本征自感應(yīng)功能。目前常用的材料組分有：聚合類、碳類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳類、金屬類和光纖。下面主要介紹2種當(dāng)前研究比較熱門的損傷自診斷混凝土。
1.1.1碳纖維智能混凝土
碳纖維是一種高強(qiáng)度、高彈性且導(dǎo)電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強(qiáng)度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學(xué)性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號(hào)輸出的形式反映自身受力狀況和內(nèi)部的損傷程度。將一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變和操作程度的功能。通過觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料的電阻變化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化是相對(duì)應(yīng)的。碳纖維水泥基材料在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力的彈性階段，其電阻變化率隨內(nèi)部應(yīng)力線性增加，當(dāng)接近構(gòu)件的極限荷載時(shí)，電阻逐漸增大，預(yù)示構(gòu)件即將破壞。而基準(zhǔn)水泥基材料的導(dǎo)電性幾乎無變化，直到臨近破壞時(shí)，電阻變化率劇烈增大，反映了混凝土內(nèi)部的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)纖維混凝土的這一特性，通過測(cè)試碳纖維混凝土所處的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)[2].在入碳纖維的損傷自診斷混凝土中，碳纖維混凝土本身就是傳感器，可對(duì)混凝土內(nèi)部在拉、壓、彎靜荷載和動(dòng)荷載等外因作用下的彈性變形和塑性變形以及損傷開裂進(jìn)行監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水泥漿中摻加適量的碳纖維作為應(yīng)變傳感器，它的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的電阻應(yīng)變片。在疲勞試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，無論在拉伸或是壓縮狀態(tài)下，碳纖維混凝土材料的體積電導(dǎo)率會(huì)隨疲勞次數(shù)發(fā)生不可逆的降低。因此，可以應(yīng)用這一現(xiàn)象對(duì)混凝土材料的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過標(biāo)定這種自感應(yīng)混凝土，研究人員決定阻抗和載重之間的關(guān)系，由此可確定以自感應(yīng)混凝土修筑的公路上的車輛方位、載重和速度等參數(shù)，為管理的智能化提供材料基礎(chǔ)。
碳纖維混凝土除具有壓敏性外，還具有溫敏性，即溫度變化引起電阻變化（溫阻性）及碳纖維混凝土內(nèi)部的溫度差會(huì)產(chǎn)生電位差的熱電性（Seebeck效應(yīng)）。試驗(yàn)表明，在最高溫度為70℃，最大溫差為15℃的范圍內(nèi)，溫差電動(dòng)勢(shì)（E）與溫差t之間具有良好穩(wěn)定的線性關(guān)系。當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到一臨界值時(shí)，其溫差電動(dòng)勢(shì)率有極大值，且敏感性較高，因此可以利用這種材料實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物內(nèi)部和周圍環(huán)境變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控；也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積混凝土的溫度自監(jiān)控以及用于熱敏元件和火警報(bào)警器等可望用于有溫控和火災(zāi)預(yù)警要求的智能混凝土結(jié)構(gòu)中。
碳纖維混凝土除自感應(yīng)功能外，還可應(yīng)用于防靜電構(gòu)造。公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道等處的化雪除冰。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋陰極保護(hù)。住宅及養(yǎng)殖場(chǎng)的電熱結(jié)構(gòu)等。
1.1.2光纖傳感智能混凝土
光纖傳感智能混凝土[3]，即在混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位埋人入纖維傳感器或其陣列，探測(cè)混凝土在碳化以及受載過程中內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變變化，并對(duì)由于外力、疲勞等產(chǎn)生的變形、裂紋及擴(kuò)展等損傷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。光在光纖的傳輸過程中易受到外界環(huán)境因素的影響，如溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等的變化而引起光波量如光強(qiáng)度、相位、頻率、偏振態(tài)的變化。因此人們發(fā)現(xiàn)，如果能測(cè)量出光波量的變化，就可以知道導(dǎo)致光波量變化的溫度、壓力、磁場(chǎng)等物理量的大小。于是，出現(xiàn)了光纖傳感技術(shù)。近年來，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和建筑檢測(cè)這一領(lǐng)域的研究，開展了混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變及裂縫發(fā)生與發(fā)展等內(nèi)部狀態(tài)的光纖傳感器技術(shù)的研究，這包括在混凝土的硬化過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。光纖在傳感器中的應(yīng)用，提供了對(duì)土建結(jié)構(gòu)智能及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線無損檢測(cè)手段，有利于結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)和整體評(píng)價(jià)和維護(hù)。到目前為止，光纖傳感器已用于許多工程，典型的工程有加拿大Caleary建設(shè)的一座名為BeddingtonTail的一雙跨公路橋內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)監(jiān)測(cè)；美國(guó)Winooski的一座水電大壩的振動(dòng)監(jiān)測(cè)；國(guó)內(nèi)工程有重慶渝長(zhǎng)高速公路上的紅槽房大橋監(jiān)測(cè)和蕪湖長(zhǎng)江大橋長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)等。
1.2自調(diào)節(jié)智能混凝土
自調(diào)節(jié)智能混凝土具有電力效應(yīng)和電熱效應(yīng)等性能。混凝土結(jié)構(gòu)除了正常負(fù)荷外，人們還希望它在受臺(tái)風(fēng)、地震等災(zāi)害期間，能夠調(diào)整承載能力和減緩結(jié)構(gòu)振動(dòng)，但因混凝土本身是惰性材料，要達(dá)到自調(diào)節(jié)的目的，必須復(fù)合具有驅(qū)動(dòng)功能的組件材料，如：形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（SME），若在室溫下給以超過彈性范圍的拉伸塑性變形，當(dāng)加熱至少許超過相變溫度，即可使原先出現(xiàn)的殘余變形消失，并恢復(fù)到原來的尺寸。在混凝土中埋入形狀記憶合金，利用形狀記憶合金對(duì)溫度的敏感性和不同溫度下恢復(fù)相應(yīng)形狀的功能，在混凝土結(jié)構(gòu)受到異常荷載于擾時(shí)，通過記憶合金形狀的變化，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力重分布并產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。
電流變體（ER）是一種可通過外界電場(chǎng)作用來控制其粘性、彈性等流變性能雙向變化的懸膠液。在外界電場(chǎng)的作用下，電流變體可于0.1ms級(jí)時(shí)間內(nèi)組合成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固凝膠，其初度隨電場(chǎng)增加而變調(diào)到完全固化，當(dāng)外界電場(chǎng)拆除時(shí)，仍可恢復(fù)其流變狀態(tài)。在混凝土中復(fù)合電流變體，利用電流變體的這種流變作用，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到臺(tái)風(fēng)，地震襲擊時(shí)調(diào)整其內(nèi)部的流變特性，改變結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼特性以達(dá)到減緩結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。
有些建筑物對(duì)其室內(nèi)的濕度有嚴(yán)格的要求，如各類展覽館、博物館及美術(shù)館等，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統(tǒng)及復(fù)雜的布線等，其成本和使用維持的費(fèi)用都較高。日本學(xué)者研制的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的混凝土材料自身即可完成對(duì)室內(nèi)環(huán)境濕度的探測(cè)，并根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。這種混凝土材料帶來自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度功能的關(guān)鍵組分是沸石粉。其機(jī)理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對(duì)水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過對(duì)沸石種類進(jìn)行選擇，可以制備符合實(shí)際需要的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的混凝土復(fù)合材料。它具有如下特點(diǎn)：優(yōu)先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關(guān)，溫度上升時(shí)放濕，溫度下降時(shí)吸濕。
1.3自修復(fù)智能混凝土
混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)是帶縫工作的。混凝土產(chǎn)生裂縫，不僅強(qiáng)度降低，而且空氣中的CO2、酸雨和氯化物等極易通過裂縫侵人混凝土內(nèi)部，使混凝土發(fā)生碳化，并腐蝕混凝土內(nèi)的鋼筋，這對(duì)地下結(jié)構(gòu)物或盛有危險(xiǎn)品的處理設(shè)施尤為不利，一旦混凝土發(fā)生裂縫，要想檢查和維修都很困難。自修復(fù)混凝土就是應(yīng)這方面的需要而產(chǎn)生的。在人類現(xiàn)實(shí)生活中可以見到人的皮膚劃破后，經(jīng)一段時(shí)間皮膚會(huì)自然長(zhǎng)好，而且修補(bǔ)得天衣無縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會(huì)自動(dòng)愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物組織，對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組分（如含有粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊）在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)系統(tǒng)，模仿動(dòng)物的這種骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機(jī)理。采用粘結(jié)材料和基材相復(fù)合的，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復(fù)甚至提高材料性能的新型復(fù)合材料。在日本，以東北大學(xué)三橋博三教授為首的日本學(xué)者將內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下發(fā)生開裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結(jié)液流出并深人裂縫。粘結(jié)液可使混凝土裂縫重新愈合。美國(guó)伊利諾伊斯大學(xué)的CarolynDry在1994年采用類似的方法，將在空心玻璃纖維中注人縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基礎(chǔ)上CarolynDry還根據(jù)動(dòng)物骨骼的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理，嘗試制備仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸鈣水泥（含有單聚物）為基體材料，在其中加人多孔的編織纖維網(wǎng)。在水泥水化和硬化過程中，多孔纖維釋放出聚合反應(yīng)引發(fā)劑與單聚物聚合成高聚物，聚合反應(yīng)留下的水分參與水泥水化。這樣便在纖維網(wǎng)的表面形成大量有機(jī)與無機(jī)物，它們相互穿插粘結(jié)，最終形成的復(fù)合材料是與動(dòng)物骨骼結(jié)構(gòu)相似的無機(jī)與有機(jī)相結(jié)合的材料，具有優(yōu)異的強(qiáng)度及延性等性能。而且在材料使用過程中，如果發(fā)生損傷，多孔有機(jī)纖維會(huì)釋放高聚物，愈合損傷。
2智能混凝規(guī)究現(xiàn)狀和應(yīng)注意的
前面所述的自診斷、自調(diào)節(jié)和自修復(fù)混凝土是智能混凝土的初級(jí)階段，它們只具備了智能混凝土的某一基本特征，是一種智能混凝土的簡(jiǎn)化形式。因此有人也稱之為機(jī)敏混凝土。然而這種功能單一的混凝土并不能發(fā)揮智能混凝土作用，人們正致力于將2種以上功能進(jìn)行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。智能組裝混凝土材料是將具有自感應(yīng)、自凋節(jié)和自修復(fù)組件材料等與混凝土基材復(fù)合并按照結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行排列，以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷自診斷、自修復(fù)和抗震減振的智能化。
智能混凝土具有廣闊的應(yīng)用前景，但作為一種新型的功能材料，如果投入實(shí)際工程，還有很多問題需要進(jìn)一步地研究：如碳纖維混凝土的電阻率穩(wěn)定性、電極布置方式、耐久性等；光纖混凝土的光纖傳感陣列的最優(yōu)排布方式；自愈合混凝土的修復(fù)粘結(jié)劑的選擇。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解決上述一系列問題將對(duì)智能混凝土今后的產(chǎn)生深遠(yuǎn)的。為促進(jìn)智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點(diǎn)形成共識(shí)：
（1）開發(fā)應(yīng)有針對(duì)性。所謂針對(duì)性就是要針對(duì)混凝土性能發(fā)生惡化和結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞等現(xiàn)象，考慮不同的智能方法，如針對(duì)這些現(xiàn)象，設(shè)想開發(fā)出一種能應(yīng)對(duì)所有這些情況的手段是很困難的，因此，縮小智能化范圍，以某種功能為對(duì)象，從而開發(fā)出相對(duì)最適應(yīng)的方法是必要的。
（2）實(shí)施中應(yīng)具有可行性。澆注混凝土多在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，因而作為智能混凝土的施工方法，對(duì)其技術(shù)與工藝要求不能過高。應(yīng)以原有工藝為基礎(chǔ)開發(fā)相應(yīng)的較為簡(jiǎn)單的方法。選用的材料應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性，要有利于安全使用，不揮發(fā)任何有刺激的氣味和其它有害物質(zhì)，并能大量應(yīng)用而且成本較低。
（3）設(shè)計(jì)應(yīng)具有綜合性。采用智能化，雖然可以提高材料的耐久性，但也會(huì)帶來負(fù)面作用。如由于使用了某種材料雖然能對(duì)某種惡化現(xiàn)象進(jìn)行控制和改善，但是否會(huì)對(duì)強(qiáng)度等其它性能有所影響，所有這些正反兩方面的問題都必須在判斷和設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行綜合考慮和權(quán)衡。
關(guān)鍵字:智能-混凝土
隨著現(xiàn)代材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，作為最主要的建筑材料之一的混凝土已逐漸向高強(qiáng)、高性能、多功能和智能化發(fā)展。用它建造的混凝土結(jié)構(gòu)也趨于大型化和復(fù)雜化。然而混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中由于受環(huán)境荷載作用。疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的影響，結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷積累、抗力衰減，甚至導(dǎo)致突發(fā)事故。為了有效地避免突發(fā)事故的發(fā)生，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，必須對(duì)此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的“健康”監(jiān)測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。現(xiàn)有的無損檢測(cè)方法，如聲波檢測(cè)X射線及C掃描等，只能定性檢測(cè)，而不能定量、數(shù)據(jù)化處理，更主要的是不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因而對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和損傷估計(jì)還比較困難，甚至是不可能的。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)的維修方式主要是在損傷部位進(jìn)行外部的加固，而對(duì)損傷的原結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修比較困難，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷修復(fù)更是非常困難。隨著現(xiàn)代社會(huì)向智能化的發(fā)展，這種停留在被動(dòng)和計(jì)劃模式的檢測(cè)與修復(fù)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代多功能和智能建筑對(duì)混凝土材料提出的要求。因此，研究和開發(fā)具有主動(dòng)、自動(dòng)地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)、恢復(fù)的智能混凝土已成為結(jié)構(gòu)一功能（智能）一體化的發(fā)展趨勢(shì)[1]
1智能混凝土的定義和發(fā)展歷史
智能材料，指的是“能感知環(huán)境條件，做出相應(yīng)行動(dòng)”的材料。它能模仿生命系統(tǒng)，同時(shí)具有感知和激勵(lì)雙重功能，能對(duì)外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，自動(dòng)作出適時(shí)。靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并具有自我診斷、自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)和預(yù)報(bào)壽命等功能。智能混凝土是在混凝土原有組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土具有自感知和記憶，自適應(yīng)，自修復(fù)特性的多功能材料。根據(jù)這些特性可以有效地預(yù)報(bào)混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)自我安全檢測(cè)需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在脆性破壞，并能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)，顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和記憶、自適應(yīng)。自修復(fù)等多種功能的綜合，缺一不可，以目前的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當(dāng)困難。但近年來損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現(xiàn)；為智能混凝土的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.1損傷自診斷混凝土
自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應(yīng)功能。普通的混凝土材料本身不具有自感應(yīng)功能，但在混凝土基材中復(fù)合部分其它材料組分使混凝土本身具備本征自感應(yīng)功能。目前常用的材料組分有：聚合類、碳類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳類、金屬類和光纖。下面主要介紹2種當(dāng)前研究比較熱門的損傷自診斷混凝土。
1.1.1碳纖維智能混凝土
碳纖維是一種高強(qiáng)度、高彈性且導(dǎo)電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強(qiáng)度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學(xué)性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號(hào)輸出的形式反映自身受力狀況和內(nèi)部的損傷程度。將一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變和操作程度的功能。通過觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料的電阻變化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化是相對(duì)應(yīng)的。碳纖維水泥基材料在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力的彈性階段，其電阻變化率隨內(nèi)部應(yīng)力線性增加，當(dāng)接近構(gòu)件的極限荷載時(shí)，電阻逐漸增大，預(yù)示構(gòu)件即將破壞。而基準(zhǔn)水泥基材料的導(dǎo)電性幾乎無變化，直到臨近破壞時(shí)，電阻變化率劇烈增大，反映了混凝土內(nèi)部的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)纖維混凝土的這一特性，通過測(cè)試碳纖維混凝土所處的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)[2]。在入碳纖維的損傷自診斷混凝土中，碳纖維混凝土本身就是傳感器，可對(duì)混凝土內(nèi)部在拉、壓、彎靜荷載和動(dòng)荷載等外因作用下的彈性變形和塑性變形以及損傷開裂進(jìn)行監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水泥漿中摻加適量的碳纖維作為應(yīng)變傳感器，它的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的電阻應(yīng)變片。在疲勞試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，無論在拉伸或是壓縮狀態(tài)下，碳纖維混凝土材料的體積電導(dǎo)率會(huì)隨疲勞次數(shù)發(fā)生不可逆的降低。因此，可以應(yīng)用這一現(xiàn)象對(duì)混凝土材料的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過標(biāo)定這種自感應(yīng)混凝土，研究人員決定阻抗和載重之間的關(guān)系，由此可確定以自感應(yīng)混凝土修筑的公路上的車輛方位、載重和速度等參數(shù)，為交通管理的智能化提供材料基礎(chǔ)。
碳纖維混凝土除具有壓敏性外，還具有溫敏性，即溫度變化引起電阻變化（溫阻性）及碳纖維混凝土內(nèi)部的溫度差會(huì)產(chǎn)生電位差的熱電性（Seebeck效應(yīng)）。試驗(yàn)表明，在最高溫度為70℃，最大溫差為15℃的范圍內(nèi)，溫差電動(dòng)勢(shì)（E）與溫差t之間具有良好穩(wěn)定的線性關(guān)系。當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到一臨界值時(shí)，其溫差電動(dòng)勢(shì)率有極大值，且敏感性較高，因此可以利用這種材料實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物內(nèi)部和周圍環(huán)境變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控；也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積混凝土的溫度自監(jiān)控以及用于熱敏元件和火警報(bào)警器等可望用于有溫控和火災(zāi)預(yù)警要求的智能混凝土結(jié)構(gòu)中。
碳纖維混凝土除自感應(yīng)功能外，還可應(yīng)用于工業(yè)防靜電構(gòu)造。公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道等處的化雪除冰。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋陰極保護(hù)。住宅及養(yǎng)殖場(chǎng)的電熱結(jié)構(gòu)等。
1.1.2光纖傳感智能混凝土
光纖傳感智能混凝土[3]，即在混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位埋人入纖維傳感器或其陣列，探測(cè)混凝土在碳化以及受載過程中內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變變化，并對(duì)由于外力、疲勞等產(chǎn)生的變形、裂紋及擴(kuò)展等損傷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。光在光纖的傳輸過程中易受到外界環(huán)境因素的影響，如溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等的變化而引起光波量如光強(qiáng)度、相位、頻率、偏振態(tài)的變化。因此人們發(fā)現(xiàn)，如果能測(cè)量出光波量的變化，就可以知道導(dǎo)致光波量變化的溫度、壓力、磁場(chǎng)等物理量的大小。于是，出現(xiàn)了光纖傳感技術(shù)。近年來，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和建筑檢測(cè)這一領(lǐng)域的研究，開展了混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變及裂縫發(fā)生與發(fā)展等內(nèi)部狀態(tài)的光纖傳感器技術(shù)的研究，這包括在混凝土的硬化過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。光纖在傳感器中的應(yīng)用，提供了對(duì)土建結(jié)構(gòu)智能及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線無損檢測(cè)手段，有利于結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)和整體評(píng)價(jià)和維護(hù)。到目前為止，光纖傳感器已用于許多工程，典型的工程有加拿大Caleary建設(shè)的一座名為BeddingtonTail的一雙跨公路橋內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)監(jiān)測(cè)；美國(guó)Winooski的一座水電大壩的振動(dòng)監(jiān)測(cè)；國(guó)內(nèi)工程有重慶渝長(zhǎng)高速公路上的紅槽房大橋監(jiān)測(cè)和蕪湖長(zhǎng)江大橋長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)等。
1.2自調(diào)節(jié)智能混凝土
自調(diào)節(jié)智能混凝土具有電力效應(yīng)和電熱效應(yīng)等性能。混凝土結(jié)構(gòu)除了正常負(fù)荷外，人們還希望它在受臺(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害期間，能夠調(diào)整承載能力和減緩結(jié)構(gòu)振動(dòng)，但因混凝土本身是惰性材料，要達(dá)到自調(diào)節(jié)的目的，必須復(fù)合具有驅(qū)動(dòng)功能的組件材料，如：形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（SME），若在室溫下給以超過彈性范圍的拉伸塑性變形，當(dāng)加熱至少許超過相變溫度，即可使原先出現(xiàn)的殘余變形消失，并恢復(fù)到原來的尺寸。在混凝土中埋入形狀記憶合金，利用形狀記憶合金對(duì)溫度的敏感性和不同溫度下恢復(fù)相應(yīng)形狀的功能，在混凝土結(jié)構(gòu)受到異常荷載于擾時(shí)，通過記憶合金形狀的變化，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力重分布并產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。
電流變體（ER）是一種可通過外界電場(chǎng)作用來控制其粘性、彈性等流變性能雙向變化的懸膠液。在外界電場(chǎng)的作用下，電流變體可于0.1ms級(jí)時(shí)間內(nèi)組合成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固凝膠，其初度隨電場(chǎng)增加而變調(diào)到完全固化，當(dāng)外界電場(chǎng)拆除時(shí)，仍可恢復(fù)其流變狀態(tài)。在混凝土中復(fù)合電流變體，利用電流變體的這種流變作用，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到臺(tái)風(fēng)，地震襲擊時(shí)調(diào)整其內(nèi)部的流變特性，改變結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼特性以達(dá)到減緩結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。
有些建筑物對(duì)其室內(nèi)的濕度有嚴(yán)格的要求，如各類展覽館、博物館及美術(shù)館等，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統(tǒng)及復(fù)雜的布線等，其成本和使用維持的費(fèi)用都較高。日本學(xué)者研制的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的混凝土材料自身即可完成對(duì)室內(nèi)環(huán)境濕度的探測(cè)，并根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。這種混凝土材料帶來自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度功能的關(guān)鍵組分是沸石粉。其機(jī)理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對(duì)水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過對(duì)沸石種類進(jìn)行選擇，可以制備符合實(shí)際應(yīng)用需要的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的混凝土復(fù)合材料。它具有如下特點(diǎn)：優(yōu)先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關(guān)，溫度上升時(shí)放濕，溫度下降時(shí)吸濕。
1.3自修復(fù)智能混凝土
混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)是帶縫工作的。混凝土產(chǎn)生裂縫，不僅強(qiáng)度降低，而且空氣中的CO2、酸雨和氯化物等極易通過裂縫侵人混凝土內(nèi)部，使混凝土發(fā)生碳化，并腐蝕混凝土內(nèi)的鋼筋，這對(duì)地下結(jié)構(gòu)物或盛有危險(xiǎn)品的處理設(shè)施尤為不利，一旦混凝土發(fā)生裂縫，要想檢查和維修都很困難。自修復(fù)混凝土就是應(yīng)這方面的需要而產(chǎn)生的。在人類現(xiàn)實(shí)生活中可以見到人的皮膚劃破后，經(jīng)一段時(shí)間皮膚會(huì)自然長(zhǎng)好，而且修補(bǔ)得天衣無縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會(huì)自動(dòng)愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物組織，對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組分（如含有粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊）在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，模仿動(dòng)物的這種骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機(jī)理。采用粘結(jié)材料和基材相復(fù)合的方法，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復(fù)甚至提高材料性能的新型復(fù)合材料。在日本，以東北大學(xué)三橋博三教授為首的日本學(xué)者將內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下發(fā)生開裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結(jié)液流出并深人裂縫。粘結(jié)液可使混凝土裂縫重新愈合。美國(guó)伊利諾伊斯大學(xué)的CarolynDry在1994年采用類似的方法，將在空心玻璃纖維中注人縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基礎(chǔ)上CarolynDry還根據(jù)動(dòng)物骨骼的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理，嘗試制備仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸鈣水泥（含有單聚物）為基體材料，在其中加人多孔的編織纖維網(wǎng)。在水泥水化和硬化過程中，多孔纖維釋放出聚合反應(yīng)引發(fā)劑與單聚物聚合成高聚物，聚合反應(yīng)留下的水分參與水泥水化。這樣便在纖維網(wǎng)的表面形成大量有機(jī)與無機(jī)物，它們相互穿插粘結(jié)，最終形成的復(fù)合材料是與動(dòng)物骨骼結(jié)構(gòu)相似的無機(jī)與有機(jī)相結(jié)合的材料，具有優(yōu)異的強(qiáng)度及延性等性能。而且在材料使用過程中，如果發(fā)生損傷，多孔有機(jī)纖維會(huì)釋放高聚物，愈合損傷。
2智能混凝規(guī)究現(xiàn)狀和應(yīng)注意的問題
前面所述的自診斷、自調(diào)節(jié)和自修復(fù)混凝土是智能混凝土研究的初級(jí)階段，它們只具備了智能混凝土的某一基本特征，是一種智能混凝土的簡(jiǎn)化形式。因此有人也稱之為機(jī)敏混凝土。然而這種功能單一的混凝土并不能發(fā)揮智能混凝土作用，目前人們正致力于將2種以上功能進(jìn)行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。智能組裝混凝土材料是將具有自感應(yīng)、自凋節(jié)和自修復(fù)組件材料等與混凝土基材復(fù)合并按照結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行排列，以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷自診斷、自修復(fù)和抗震減振的智能化。
智能混凝土具有廣闊的應(yīng)用前景，但作為一種新型的功能材料，如果投入實(shí)際工程，還有很多問題需要進(jìn)一步地研究：如碳纖維混凝土的電阻率穩(wěn)定性、電極布置方式、耐久性等；光纖混凝土的光纖傳感陣列的最優(yōu)排布方式；自愈合混凝土的修復(fù)粘結(jié)劑的選擇。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解決上述一系列問題將對(duì)智能混凝土今后的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。為促進(jìn)智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點(diǎn)形成共識(shí)：
（1）開發(fā)應(yīng)有針對(duì)性。所謂針對(duì)性就是要針對(duì)混凝土性能發(fā)生惡化和結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞等現(xiàn)象，考慮不同的智能方法，如針對(duì)這些現(xiàn)象，設(shè)想開發(fā)出一種能應(yīng)對(duì)所有這些情況的手段是很困難的，因此，縮小智能化范圍，以某種功能為對(duì)象，從而開發(fā)出相對(duì)最適應(yīng)的方法是必要的。
（2）實(shí)施中應(yīng)具有可行性。澆注混凝土多在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，因而作為智能混凝土的施工方法，對(duì)其技術(shù)與工藝要求不能過高。應(yīng)以原有工藝為基礎(chǔ)開發(fā)相應(yīng)的較為簡(jiǎn)單的方法。選用的材料應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性，要有利于安全使用，不揮發(fā)任何有刺激的氣味和其它有害物質(zhì)，并能大量應(yīng)用而且成本較低。
（3）設(shè)計(jì)應(yīng)具有綜合性。采用智能化，雖然可以提高材料的耐久性，但也會(huì)帶來負(fù)面作用。如由于使用了某種材料雖然能對(duì)某種惡化現(xiàn)象進(jìn)行控制和改善，但是否會(huì)對(duì)強(qiáng)度等其它性能有所影響，所有這些正反兩方面的問題都必須在判斷和設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行綜合考慮和權(quán)衡。
瀝青混凝土攤鋪機(jī)主要是將瀝青或混凝土材料攤鋪在公路施工面上，采用的是恒速攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于負(fù)載改變、送料速度變化、油溫上升等因素都會(huì)導(dǎo)致攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度改變，使得攤鋪平面發(fā)生變化，影響路面的整體質(zhì)量，因此，攤鋪機(jī)的各結(jié)構(gòu)之間的配合和系統(tǒng)的控制就顯得非常重要。
1.1行走液壓泵
行走液壓泵是攤鋪機(jī)的主要?jiǎng)恿碓矗渲饕抢冒l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程中所產(chǎn)生的熱能和動(dòng)能，將這些能量轉(zhuǎn)化為壓力能，向液壓系統(tǒng)內(nèi)提供壓力油，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)械進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
1.2行走液壓馬達(dá)
該馬達(dá)屬于兩檔交變馬達(dá)，是將壓力油所提供的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能的重要結(jié)構(gòu)，通過傳動(dòng)軸的帶動(dòng)，使得機(jī)械產(chǎn)生了行駛的動(dòng)力，并將動(dòng)力附加在驅(qū)動(dòng)鏈輪上，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的整體運(yùn)動(dòng)。
1.3電液伺服閥
電液伺服閥是整個(gè)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)當(dāng)中的關(guān)鍵元件。當(dāng)液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓差達(dá)到一定程度時(shí)，電液伺服閥輸出壓力油流量和電流量呈正相關(guān)，如果輸入的電流是反向的，那么壓力油的輸出也必然是反向的。因此，攤鋪機(jī)的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向都是由電液伺服閥的輸出流量來進(jìn)行控制，使整個(gè)系統(tǒng)能夠被穩(wěn)定控制。
1.4電磁溢流閥
電磁溢流閥是整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的安全閥，主要被用來控制電-液系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓力，使其保持在一個(gè)恒定的范圍之內(nèi)，并對(duì)系統(tǒng)的最大輸出壓力值進(jìn)行限制，保證系統(tǒng)能夠在安全的情況下運(yùn)行，避免壓力過大損壞行走液壓系統(tǒng)。
1.5控制電路
攤鋪機(jī)的控制電路與其它機(jī)械的控制電路有著相同的作用，主要就是利用傳感器所發(fā)出的反饋信號(hào)向各結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸。控制電路負(fù)責(zé)輸入指令信號(hào)，借助控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的分析，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并產(chǎn)生控制信號(hào)，進(jìn)而操作攤鋪機(jī)的運(yùn)行。
2瀝青混凝土攤鋪機(jī)行走液壓系統(tǒng)的工作原理
在攤鋪機(jī)的行走液壓馬達(dá)上設(shè)有速度傳感器，當(dāng)液壓馬達(dá)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)速的信號(hào)就會(huì)被傳感器檢測(cè)到，并將其轉(zhuǎn)化為反饋信號(hào)發(fā)送到控制計(jì)算機(jī)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)接收到反饋信號(hào)后將其轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)，將相應(yīng)的速度指令進(jìn)行輸出，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器將信號(hào)放大，進(jìn)入到驅(qū)動(dòng)電液伺服閥當(dāng)中，通過伺服閥和電磁溢流閥來輸出和控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和攤鋪機(jī)的行走速度。當(dāng)所輸出的速度指令一定時(shí)，攤鋪機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度就會(huì)恒定，而傳感器接收和反饋出的電壓信號(hào)則一定，使得計(jì)算機(jī)分析出的偏差電壓恒定，這樣就能夠保證瀝青混凝土攤鋪機(jī)能夠保證在一定的速度內(nèi)進(jìn)行恒速運(yùn)動(dòng)，使得瀝青和混凝土的澆筑均勻，保證路面施工質(zhì)量。
3瀝青混凝土攤鋪機(jī)行走液壓系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)
攤鋪機(jī)本身屬于多系統(tǒng)所組成的耦合系統(tǒng)，其具有反應(yīng)速度快、精密度高等優(yōu)點(diǎn)，但授予電液伺服閥等結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生非線性參數(shù)，導(dǎo)致各類不確定因素影響系統(tǒng)的控制。因此，為了降低這些不確定因素所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，可以利用智能控制理念當(dāng)中的模糊控制來完善攤鋪機(jī)的行走液壓系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器，其主要由三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，包括處理輸入信號(hào)的模糊量化環(huán)節(jié)、處理輸出信號(hào)的模糊控制算法功能環(huán)節(jié)、負(fù)責(zé)輸出模糊化控制信號(hào)的模糊判決環(huán)節(jié)。在構(gòu)建模糊化控制器的過程中，最重要的就是將該系統(tǒng)的模糊控制算法建立起來，也就是制定模糊規(guī)則表，一般采用Mandani規(guī)則。在對(duì)控制量進(jìn)行選取的過程中一定要注意防止超調(diào)，以系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行作為大前提。假設(shè)系統(tǒng)實(shí)際采樣的誤差量為e，則誤差的變化率為ec，而模糊控制規(guī)則為R，由此得出的模糊控制量u=e*R。該公式屬于合成規(guī)則，在應(yīng)多不同變量的時(shí)產(chǎn)生的控制量公式為：un=e，通過該公式可以求得不同情況下的控制量，進(jìn)而得出模糊集合，根據(jù)這一集合數(shù)據(jù)就能夠應(yīng)對(duì)不同情況下系統(tǒng)的控制輸出信號(hào)，達(dá)到智能應(yīng)對(duì)目的。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：回彈-超聲-拔出綜合法；混凝土；強(qiáng)度；檢測(cè)
Abstract: in the theoretical analysis and test research, it established concrete rebound-ultrasound-pulled out of the synthesis detection artificial neural network model. Comparing the traditional regression algorithm, the artificial neural network model of concrete strength has higher precision.
Keywords: rebound-ultrasound-pull out the synthesis; Concrete; Strength; detection
中圖分類號(hào)： TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 引言
混凝土的強(qiáng)度可采用無損檢測(cè)的方法進(jìn)行推定，如采用回彈法、聲速法、拔出法或綜合法。綜合法由于采用多項(xiàng)物理參數(shù)，能較全面地反映構(gòu)成混凝土強(qiáng)度的各種因素，并且還能夠抵消部分影響強(qiáng)度與物理量相關(guān)關(guān)系的因素，因而它比單一物理量的無損檢測(cè)方法具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性[1]。通過試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐積累的檢測(cè)數(shù)據(jù)，建立了混凝土強(qiáng)度回彈-超聲-拔出綜合法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.1 試件制作
設(shè)計(jì)C15、C20、C25、C30、C35、C40六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)、三個(gè)齡期的混凝土，共制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)100×100×100mm立方體試件180組用于回彈法、超聲法檢測(cè)，制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)200×200×200mm立方體試件180組用于拔出法檢測(cè)，同時(shí)制作相同組數(shù)的自然養(yǎng)護(hù)試件。試件均采用機(jī)械攪拌、機(jī)械振搗。
2.2 混凝土配合比及原材料基本性能
混凝土配合比及設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
表1 混凝土配合比及設(shè)計(jì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表
3 回彈-超聲-拔出綜合法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與模型建立
3.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與說明
3.1.1輸入和輸出層的設(shè)計(jì)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出層數(shù)是完全根據(jù)使用者的要求來設(shè)計(jì)，問題確定下來，輸入輸出層也就確定了。
3.1.2隱含層單元的選擇
隱含層單元個(gè)數(shù)的選擇是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，目前尚沒有很好的解析表達(dá)式，隱含層單元的個(gè)數(shù)與問題的要求、輸入輸出單元的數(shù)量、訓(xùn)練樣本的數(shù)量等都有直接關(guān)系。當(dāng)隱含層單元的數(shù)量太少時(shí)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性能降低，即訓(xùn)練不出理想的結(jié)果。但隱含層單元個(gè)數(shù)太多又往往會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練時(shí)間過長(zhǎng)，且網(wǎng)絡(luò)的輸出誤差也不一定最小，因此目前主要依靠理論和經(jīng)驗(yàn)確立合適的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)[2]。下面公式作為選擇隱含層單元數(shù)的參考：
式中：n1為隱含層單元數(shù)，m為輸出層單元數(shù)，n為輸入層單元數(shù)，a為1-10之間的常數(shù)。
3.1.3初始值的選取
對(duì)于系統(tǒng)是非線性的，初始值對(duì)于學(xué)習(xí)是否達(dá)到局部最小和是否能夠收斂的關(guān)系很大，一個(gè)重要的要求是希望初始權(quán)在輸入累加時(shí)使每個(gè)神經(jīng)元的狀態(tài)接近于零，這樣可以保證開始時(shí)不落到那些平坦區(qū)域上。權(quán)一般取隨機(jī)數(shù)，而且要求比較小，這樣可以保證每個(gè)神經(jīng)元一開始都在它們轉(zhuǎn)換函數(shù)變化最大的地方進(jìn)行[3]。
3.1.4數(shù)據(jù)的歸一化處理
由于輸入數(shù)據(jù)的密集性，數(shù)據(jù)之間的差別太小，如超聲值；同時(shí)由于采集的各數(shù)據(jù)單位不一致，直接將數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練會(huì)引起混淆。因此，必須對(duì)輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理（Normalization Processing），使得輸入層的輸入值介于[-1,1]之間，而輸出層的輸出值介于[0,1]之間。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)束后，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行混凝土強(qiáng)度推測(cè)階段（即仿真階段），需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反歸一化處理。
3.2網(wǎng)絡(luò)算法改進(jìn)
3.2.1附加沖量(動(dòng)量)法
附加沖量法修正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)，不僅考慮誤差函數(shù)的梯度下降，而且考慮誤差曲面的變化趨勢(shì)。沒有附加沖量作用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可能陷入局部極小或進(jìn)入誤差曲面平坦區(qū)，而附加沖量則有可能使網(wǎng)絡(luò)跳出局部極小或滑過平坦區(qū)[4]。
3.2.2自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率
正確選擇學(xué)習(xí)速率不是一件容易的事情，通常對(duì)訓(xùn)練初期合適的學(xué)習(xí)速率，隨著訓(xùn)練的進(jìn)行會(huì)變得不合適，因?yàn)檎`差曲面是非常復(fù)雜的。為了解決這一問題，設(shè)法讓網(wǎng)絡(luò)具有這樣一種功能，根據(jù)自身的訓(xùn)練情況自動(dòng)調(diào)整學(xué)習(xí)速率，即采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率[5]。
3.2.3 S型函數(shù)輸出限幅算法
網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)和閥值的調(diào)節(jié)量都與中間層輸出b有關(guān)，當(dāng)bj=0或b=l時(shí)，vji=0或wji=0或θj=0，即當(dāng)bj=0或bj=1時(shí)，不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閥值進(jìn)行調(diào)整。
3.3 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和模型的建立
混凝土強(qiáng)度回彈-超聲-拔出綜合法神經(jīng)
網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練如圖1示。經(jīng)過訓(xùn)練，網(wǎng)絡(luò)模型如
圖2所示。
建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練函數(shù)為Trainlm。
輸入層數(shù)是3，即回彈值、超聲值、拔出力；
輸出層數(shù)是1，即混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。
隱含層是1層，單元數(shù)是5。初始學(xué)習(xí)速率
0.05，沖量系數(shù)0.9，允許學(xué)習(xí)次數(shù)3000，
學(xué)習(xí)樣本數(shù)168，計(jì)算樣本數(shù)15，初始權(quán)值和閾值為[-0.01，0.01]區(qū)間的隨機(jī)數(shù)，輸入層的輸入值介于[-1，1]之間，輸出層的輸出值介于[0，1]之間。網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)樣本見表2所示。
4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與回歸算法推測(cè)混凝土強(qiáng)度對(duì)比
4.1回歸模型選擇
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況擬選三種回歸公式，通過回歸指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)這三種回歸公式，然后選取既能反映混凝土實(shí)際工作狀況又較為簡(jiǎn)單的回歸公式作為綜合法的測(cè)強(qiáng)公式 。
擬選用以下幾種回歸公式模型[6，7]：
冪函數(shù)方程 ：
線性方程：
指數(shù)方程：
式中；—混凝土強(qiáng)度計(jì)算值(MPa)；F—拔出力(kN)；N—回彈值；V—超聲速度(km/s)；A、B、C、D—回歸系數(shù)
4.2 綜合法檢測(cè)回歸公式及試驗(yàn)結(jié)果分析
本次試驗(yàn)通過對(duì)576組150×150×150mm試塊和90根750×200×200mm小梁180組進(jìn)行拔出、回彈、超聲檢測(cè)。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Matlab進(jìn)行回歸分析，得到如下回歸方程和相應(yīng)的回歸指標(biāo)，見表3。
表3幾種回歸方程比較
關(guān)鍵詞：施工；機(jī)械化；智能化控制
1 機(jī)械化與智能化控制的優(yōu)點(diǎn)
隨著工程施工設(shè)備向自動(dòng)化、智能化發(fā)展，工程施工工藝、管理模式也隨之發(fā)生著改變，機(jī)械化、智能化的施工方式能夠提高工程質(zhì)量，使工程作業(yè)更加精細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)、可控。通過改善施工條件，提高了施工生產(chǎn)效率，促進(jìn)工程施工向安全、可靠，低耗、便捷、專業(yè)化發(fā)展。具體來說，機(jī)械化與智能化施工具有以下優(yōu)點(diǎn)。
第一機(jī)械化施工與智能化控制有利于提高工程質(zhì)量，例如施工中采用成套自動(dòng)數(shù)控鋼筋加工設(shè)備，解決了傳統(tǒng)設(shè)備無法完成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)尺寸和多角度精確加工的難題，批量生產(chǎn)、規(guī)格尺寸統(tǒng)一，為安裝質(zhì)量提供了條件；再例如對(duì)混凝土拌合站的智能化控制，改善了混凝土拌和質(zhì)量。
第二機(jī)械化施工與智能化控制有利于降低成本，雖然機(jī)械化施工與智能化控制在設(shè)備投入方面會(huì)產(chǎn)生一定費(fèi)用，但是之后能夠大大節(jié)約人力資源，勞務(wù)需求量變少，管理難度降低，使以往高投入、低產(chǎn)出的工程變?yōu)榧夹g(shù)型、低投入、高產(chǎn)出的工程。
第三機(jī)械化施工與智能化控制有利于縮短施工工期，我們以鋼筋籠的制作加工為例，傳統(tǒng)手工作業(yè)6個(gè)人一天才能加工一根27米長(zhǎng)的鋼筋籠，而采用鋼筋籠滾焊機(jī)，3個(gè)人4個(gè)小時(shí)便可完成加工制作。
第四機(jī)械化施工與智能化控制有利于提升施工管理能力。機(jī)械化、智能化控制對(duì)施工組織提出了更高的要求，從機(jī)械設(shè)備的選型、配套設(shè)計(jì)、調(diào)配、維修管理方面都必須樹立規(guī)范管理的理念，從接受、適應(yīng)、發(fā)展的角度，優(yōu)化管理制度和辦法。只有不斷提升施工管理能力，才能真正讓機(jī)械化、智能化發(fā)揮成效，才能使建設(shè)項(xiàng)目更加規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)。
2 機(jī)械化與智能化施工管理與控制
2.1 建立完善的機(jī)械化與智能化施工規(guī)章制度
機(jī)械化施工與智能化管理，對(duì)施工單位提出了更高的要求。只有健全規(guī)章制度，做到有章可依，有制度可約束，才能充分發(fā)揮設(shè)備效能，提高設(shè)備的利用率和完好率。同時(shí)保障高質(zhì)、高效、安全的進(jìn)行施工生產(chǎn)。
一方面來說要建立機(jī)械設(shè)備臺(tái)賬和技術(shù)檔案，按時(shí)收集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)日志和司機(jī)手冊(cè)，及時(shí)掌握設(shè)備動(dòng)態(tài)、技術(shù)狀況、使用、維修和安全狀況。新購(gòu)設(shè)備要收集機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品合格證、購(gòu)貨發(fā)票、新購(gòu)設(shè)備驗(yàn)收記錄單，特種設(shè)備使用許可證、機(jī)動(dòng)車保修單、設(shè)備外形照片、設(shè)備使用說明書及相關(guān)技術(shù)圖紙資料等。
另一方面要建立機(jī)械化施工管理責(zé)任制。按照工程施工內(nèi)容劃分施工單元和作業(yè)工班，項(xiàng)目部管理人員實(shí)行施工單元和作業(yè)工班管理承包責(zé)任制，對(duì)作業(yè)工班施工范圍的施工管理負(fù)責(zé)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，上報(bào)機(jī)械施工需求計(jì)劃至調(diào)度室，再由調(diào)度室結(jié)合所有工作面分配機(jī)械設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)施工員和工班長(zhǎng)對(duì)施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全分區(qū)管理。并建立考核機(jī)制，每月按時(shí)兌現(xiàn)獎(jiǎng)懲。
2.2 加強(qiáng)機(jī)械化與智能化操作人員的培訓(xùn)
機(jī)械設(shè)備，是項(xiàng)目管理三要素“人、材、機(jī)”之一，施工機(jī)械化與智能化又離不開人的管理管理，因此加強(qiáng)與之相關(guān)的人才培訓(xùn)是十分必要的。
首先來說要對(duì)施工操作人員進(jìn)行嚴(yán)格管理：機(jī)械操作員要熟知設(shè)備性能和安全操作規(guī)程，操作好、管理好、養(yǎng)修好機(jī)械設(shè)備，具備正確使用、良好養(yǎng)修、定期檢查，能排除故障的能力。并有權(quán)制止他人私自動(dòng)用自己操作的設(shè)備；對(duì)未采取防范措施或未經(jīng)主管部門審批，超負(fù)荷使用設(shè)備，有權(quán)停止使用；對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，超期不檢修，安全裝置不符合規(guī)定的設(shè)備，有權(quán)停止使用。
其次對(duì)機(jī)械調(diào)度員要進(jìn)行專業(yè)挑選。在施工機(jī)械化以及智能化控制過程中，機(jī)械調(diào)度員主要是協(xié)調(diào)安排好機(jī)械使用地點(diǎn)、部位、順序，對(duì)機(jī)械設(shè)備有效使用進(jìn)行掌控，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度員必須熟悉各種機(jī)械設(shè)備的類型、數(shù)量及配套組合，掌握設(shè)備的性能、用途、生產(chǎn)率等，這樣才能對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效管理，發(fā)揮機(jī)械施工的最大效率，使機(jī)械設(shè)備更好地為施工生產(chǎn)服務(wù)。
最后要重視機(jī)械維修員的培訓(xùn)，保證他們掌握各種設(shè)備構(gòu)造，能在平常巡查中發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，能排除故障，對(duì)設(shè)備管理員或操作員告知的設(shè)備問題及時(shí)進(jìn)行檢查、維修。對(duì)機(jī)械設(shè)備定期進(jìn)行保養(yǎng)，定時(shí)進(jìn)行巡查，對(duì)無法排除和解決的故障及時(shí)進(jìn)行報(bào)告，不耽誤、不拖延。
2.3 細(xì)化施工機(jī)械設(shè)備智能控制措施
在項(xiàng)目施工過程中，不同施工單位的施工設(shè)備有不同的作用，因此在智能化控制方面要進(jìn)行細(xì)化，發(fā)揮機(jī)械化與智能化的優(yōu)勢(shì)。
以混凝土工程為例，混凝土澆注后由于水化熱作用需要適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件，才能使混凝土強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)。若養(yǎng)護(hù)不到位，混凝土水分蒸發(fā)過快，容易形成脫水現(xiàn)象，內(nèi)部粘結(jié)力降低，或產(chǎn)生較大的收縮變形。所以，混凝土澆筑后初期階段的養(yǎng)護(hù)非常重要。為了提高混凝土初期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，就要采取合理的智能養(yǎng)護(hù)措施。
水泥混凝土智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)旨在通過一鍵實(shí)現(xiàn)全周期自動(dòng)養(yǎng)護(hù)。智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)由智能養(yǎng)護(hù)儀主機(jī)，無線測(cè)溫測(cè)濕終端，養(yǎng)護(hù)終端（包括噴淋管道和養(yǎng)護(hù)棚）組成。主要配件包括內(nèi)置吸水泵、壓力、溫濕度變送模塊、電磁閥、調(diào)速變頻器、PLC、配電系統(tǒng)等。一臺(tái)智能養(yǎng)護(hù)儀可供養(yǎng)護(hù)6片梁，其中噴淋管道采用的是180°可調(diào)節(jié)雙枝高霧噴頭，噴淋效果好。
水泥混凝土智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線傳感技術(shù)、變頻控制技術(shù)，通過控制中心根據(jù)不同配合比混凝土放熱速率、混凝土尺寸、周環(huán)境溫濕度自動(dòng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工。排除人為因素干擾，提高養(yǎng)護(hù)效率與養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，具體執(zhí)行系統(tǒng)可見圖1。
3 結(jié)束語
綜上所述，在項(xiàng)目施工過程中，推進(jìn)機(jī)械化、智能化施工，能有效解決傳統(tǒng)手工作業(yè)施工過程中的有關(guān)問題，實(shí)現(xiàn)工程施工效率的提升。同時(shí)通過先進(jìn)施工工藝進(jìn)行控制，更好地保障了工程的施工質(zhì)量和施工效益，確保工程施工的穩(wěn)定性與安全性。總之，推廣先進(jìn)施工生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，促使新材料，新工藝的不斷發(fā)展，對(duì)提高建設(shè)人才儲(chǔ)備，增強(qiáng)施工技術(shù)能力，提升施工企業(yè)實(shí)力，提高施工控制能力等，都有著積極的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]吳學(xué)松.引領(lǐng)施工機(jī)械化技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展――2016全國(guó)施工機(jī)械化年會(huì)勝利召開[J].建筑機(jī)械化，2016（10）.
土建工程施工項(xiàng)目的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在引發(fā)質(zhì)量問題的因素復(fù)雜，從而增加了對(duì)質(zhì)量問題性質(zhì)、危害分析、判斷和處理的復(fù)雜性。即使同一性質(zhì)的質(zhì)量問題，原因有時(shí)也截然不同。所以，在處理質(zhì)量問題時(shí)，必須深入地進(jìn)行調(diào)查研究，針對(duì)其質(zhì)量問題的特征作具體分析。土建工程施工項(xiàng)目質(zhì)量問題，輕者影響施工順利進(jìn)行，拖延工期，增加工程費(fèi)用，重者給工程留下隱患。同時(shí)，同類型的質(zhì)量問題，還有可能一再重復(fù)發(fā)生。
二、現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)技術(shù)分析
⒈結(jié)構(gòu)智能化
隨著科學(xué)的發(fā)展，人們開發(fā)出了在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)。它賦予傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)以在線監(jiān)測(cè)機(jī)制，從而為探知結(jié)構(gòu)內(nèi)部性能打開了窗口，使人員可以方便地了解結(jié)構(gòu)內(nèi)部物理、力學(xué)場(chǎng)的演變情況，這就是結(jié)構(gòu)智能化的第一層次。在在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的智能處理機(jī)制，使得結(jié)構(gòu)具有自感知、自診斷、自推理的能力，從而使結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)第二層次的智能化。
⒉現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)分類
⑴嵌入式現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)
在基體材料如鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中嵌入具有傳感、動(dòng)作和控制處理功能的材料或儀器，并集成進(jìn)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件軟件技術(shù)，由傳感元件采集和檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，并將處理結(jié)果通知控制處理器，由控制處理器指揮、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)元件執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。
屬于這種類型的智能結(jié)構(gòu)，只須對(duì)傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)即可，無須額外研究結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)力學(xué)性能，易于做到傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與智能結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)過渡，故而成為研究的焦點(diǎn)。
⑵基體、智能材料耦合結(jié)構(gòu)
某些結(jié)構(gòu)材料本身就具有智能功能，它們能夠隨著自身力學(xué)、物理狀態(tài)的改變而改變自身的一些其它性能。如：碳纖維混凝土材料能隨自身受力情況而改變其導(dǎo)電性能。只要探測(cè)到這一改變，便可以間接獲得結(jié)構(gòu)的內(nèi)部力學(xué)信息。
按照結(jié)構(gòu)智能化目的的不同，又可將其分為以下幾類：①具有裂縫自診斷和自愈合功能的智能混凝土結(jié)構(gòu)；②具有應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)自診斷功能的智能混凝土結(jié)構(gòu)；③具有變形、損傷自診斷功能的智能混凝土結(jié)構(gòu)；④具有疲勞壽命預(yù)報(bào)能力的現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)；⑤具有監(jiān)測(cè)鋼筋或鋼構(gòu)件銹蝕狀態(tài)能力的現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)；⑥具有感知和自我調(diào)節(jié)功能的智能減振（橋梁）結(jié)構(gòu)。
⒊現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容
⑴智能化設(shè)計(jì)
現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)的首要研究?jī)?nèi)容就是對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能化的概念設(shè)計(jì)策略性研究。需要針對(duì)結(jié)構(gòu)類型及其重要性的不同以及現(xiàn)有工藝技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)資金情況等多個(gè)方面因素，合理地確定智能化目標(biāo)，在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)節(jié)省的前提下采用合理功能層次的現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)。確定了智能化目標(biāo)以后，就需要著手做一些準(zhǔn)備工作：對(duì)結(jié)構(gòu)在使用中可能發(fā)生的各種行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)在力學(xué)物理環(huán)境下出現(xiàn)的各種反應(yīng)進(jìn)行預(yù)估，以確定結(jié)構(gòu)中需要實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控的部位，從而確定整體監(jiān)控方案。
⑵由傳感元件實(shí)現(xiàn)智能控制
感覺是現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它利用在傳統(tǒng)建筑材料中埋入傳感元件（或利用傳感、結(jié)構(gòu)耦合材料）來采集各種信息，經(jīng)過處理分析，才可實(shí)現(xiàn)自診斷、自驅(qū)動(dòng)等智能控制功能。有鑒于此，應(yīng)對(duì)傳感元件提出一些特殊要求如下：①尺寸細(xì)微，不影響結(jié)構(gòu)外形；②與基體結(jié)構(gòu)耦合良好，對(duì)原結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度影響很小；③性能穩(wěn)定可靠，耐久性好，與基體結(jié)構(gòu)有著相同的使用壽命；④傳感的覆蓋面要寬；⑤信號(hào)頻率響應(yīng)范圍要寬；⑥能與結(jié)構(gòu)上其它電氣設(shè)備兼容；⑦抗外界干擾能力強(qiáng)；⑧能在結(jié)構(gòu)的使用溫度及濕度范圍內(nèi)正常工作。
可列入研究范圍的元件有光導(dǎo)纖維，壓電陶瓷，電阻應(yīng)變絲，疲勞壽命絲，銹蝕傳感器，碳纖維等。
⑶作動(dòng)材料分析
【關(guān)鍵詞】智能化；建筑；電氣設(shè)備；建筑電氣
一.智能化建筑電氣發(fā)展概述
電氣產(chǎn)品的質(zhì)量和安全是保證建筑電氣行業(yè)持續(xù)發(fā)展的前提。電氣設(shè)備是建筑裝飾工程的重要組成部分，電氣設(shè)備的質(zhì)量、環(huán)保、安全水平是衡量裝飾工程舒適度的重要因素。對(duì)于電氣設(shè)備行業(yè)來說，產(chǎn)品要以終端智能化為目標(biāo)。建筑電氣產(chǎn)品的節(jié)能、安全，需要產(chǎn)品更新?lián)Q代，需要調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)大量的用戶終端離不開電氣產(chǎn)品。當(dāng)前，我國(guó)建筑電氣行業(yè)存在的主要問題是傳統(tǒng)的制造模式和傳統(tǒng)的銷售方式、以及粗放式的管理，還有能源的浪費(fèi)比較嚴(yán)重。隨著智能化建筑電氣系統(tǒng)開始應(yīng)用于現(xiàn)代建筑，智能化建筑電氣系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定也在加快進(jìn)行。因此，人們對(duì)建筑在信息交換、安全性、舒適性、便利性和節(jié)能性等諸多方面提出更高要求的同時(shí)，必須通過建筑物內(nèi)置的越來越多的基于高新技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、自動(dòng)控制等現(xiàn)代化建筑設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，這一切集中反映到建筑觀念和建筑實(shí)踐中，于是建筑中增加了各種智能化系統(tǒng)，智能建筑應(yīng)運(yùn)而生。
二.智能建筑電氣與傳統(tǒng)建筑電氣的對(duì)比
傳統(tǒng)的建筑每個(gè)子系統(tǒng)相互獨(dú)立、強(qiáng)弱電截然分立的建筑方式已經(jīng)不能適應(yīng)智能化建筑高速發(fā)展的要求。傳統(tǒng)建筑物中通常存在多套獨(dú)立的不同的布線系統(tǒng)，如電話系統(tǒng)使用普通平行線對(duì)、閉路電視系統(tǒng)使用同軸電纜、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)一般使用非屏蔽雙絞線、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)多使用屏蔽雙絞線、電視監(jiān)控系統(tǒng)使用視頻線纜等，這些布線系統(tǒng)的線纜、接插件及配線架等設(shè)備都各不相同，是不能互換使用的。另外，由于傳統(tǒng)的布線過程中要使用不同類型的電纜、電線以及接線設(shè)備，因此，這就導(dǎo)致了相互之間技術(shù)性能的較大差別，從而難以互通不能兼容的問題時(shí)有發(fā)生。
在以往進(jìn)行傳統(tǒng)的布線時(shí)，如果在布設(shè)施工中需要改變終端設(shè)備位置和數(shù)量時(shí)，同時(shí)也必須對(duì)纜線和其它設(shè)備進(jìn)行重新敷設(shè)，而且施工過程中還要面臨因更換線纜和設(shè)備帶來可能發(fā)生的臨線傳送信號(hào)中斷或質(zhì)量下降，從而造成增加工程投資以及延時(shí)完工的現(xiàn)象，因此，隨著傳統(tǒng)布線系統(tǒng)的限制，綜合布線系統(tǒng)得到飛速發(fā)展。綜合布線系統(tǒng)采用高質(zhì)量的材料和標(biāo)準(zhǔn)化部件，能夠保證智能化建筑系統(tǒng)的技術(shù)性能的優(yōu)良可靠，以及滿足今后可隨時(shí)進(jìn)行升級(jí)的智能建筑通信需要，雖然綜合布線系統(tǒng)初投資較高，但從綜合布線系統(tǒng)的整個(gè)使用期來看，比傳統(tǒng)布線更加經(jīng)濟(jì)。
相對(duì)于傳統(tǒng)建筑，智能建筑具有安全、舒適以及便捷的環(huán)境、節(jié)能、節(jié)省運(yùn)行維護(hù)的人工費(fèi)用、系統(tǒng)集成等等特點(diǎn)。智能建筑首先要實(shí)現(xiàn)和確保人、財(cái)、物的高度安全。其次，智能建筑的智能化系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和管理目標(biāo)就是以最少的資源、 最低的成本去確保建筑物內(nèi)設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行、更新。換句話說， 智能建筑安全、舒適、便利、節(jié)能、節(jié)省人工費(fèi)用等所有這些特點(diǎn)，必須依托集成化的建筑智能化系統(tǒng)才能得以實(shí)現(xiàn)。
三.建筑電氣與智能建筑系統(tǒng)的應(yīng)用分析
智能建筑本身就是傳統(tǒng)建筑技術(shù)與以信息技術(shù)為依托的新興技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，因此，隨著信息技術(shù)快速發(fā)展下“物聯(lián)網(wǎng)” 等一系列新技術(shù)和新應(yīng)用的產(chǎn)生，智能建筑的功能和智能化的系統(tǒng)性能都將進(jìn)一步地提升和增強(qiáng)。
隨著現(xiàn)代“3C” （即現(xiàn)代通信技術(shù)（Communication）、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer）以及現(xiàn)代控制技術(shù)（Control）統(tǒng)稱為3C技術(shù)）高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將進(jìn)一步提高樓宇控制精度以及達(dá)到提升建筑節(jié)能的效果。未來，智能建筑將會(huì)逐漸 成為“信息高速公路”上的站點(diǎn)，先進(jìn)的信息技術(shù)（以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為標(biāo)志）必然會(huì)很快在智能建筑中得到應(yīng)用。
隨著高新科技的發(fā)展，新的控制理論、控制技術(shù)以及新控制系統(tǒng)的不斷出現(xiàn)，如非線性控制、智能控制、自適應(yīng)控制、 模糊控制、分布式控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，在智能建筑中將越來越多地采用這些現(xiàn)代控制技術(shù)，智能建筑電氣必須依賴集成化的建筑智能化系統(tǒng)才能夠得以實(shí)現(xiàn)。
智能建筑的“智能化”主要是依靠以“3C”高新技術(shù)和各種建筑設(shè)備智能化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)前智能建筑建設(shè)中的 “智能”特征，還體現(xiàn)在對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的智能化以及建筑材料的智能化等方面。比如：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的智能化平衡： 以日本地區(qū)“竹中建筑公司”在東京市中心修建的一棟6層大樓為例，該棟建筑在模擬的多次強(qiáng)地震試驗(yàn)中，依然能夠安然無恙，這棟新建筑之所以能夠抗擊更高的地震在于其建筑結(jié)構(gòu)采用了液壓支架系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠減弱和抑制40%以上的震動(dòng)；另外，該棟建筑在大樓頂層安裝了重約9噸的滑板，一旦大樓受到颶風(fēng)或地震影響產(chǎn)生傾斜，這塊大的滑板就會(huì)依據(jù)計(jì)算機(jī)指令朝著反方向進(jìn)行移動(dòng)。另外，建筑材料的智能化主要體現(xiàn)在提高建筑結(jié)構(gòu)安全方面。比如進(jìn)行混凝土工程施工時(shí)可采用“自修復(fù)的智能混凝土”，其原理就是在常規(guī)混凝土中摻人一定量的樹脂空心纖維， 當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)超過允許值的裂縫時(shí)，從混凝土中溢流出來的樹脂就會(huì)對(duì)裂縫形成自動(dòng)封閉或者裂縫修復(fù)。當(dāng)前，智能化建筑發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)較為明顯，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一是智能建筑已從以往單一辦公寫字樓逐漸向各類公共建筑領(lǐng)域擴(kuò)展，這點(diǎn)從近年來我國(guó)的一些建筑都可見端倪。 如：“水立方” “鳥巢”館、上海世博會(huì)“中國(guó)館”等。第二，是隨著智能建筑建設(shè)領(lǐng)域的擴(kuò)大和建設(shè)數(shù)量的增加，智能建筑正向宏觀系統(tǒng)發(fā)展并接軌，比如智能建筑與“智能城市系統(tǒng)” “數(shù)字國(guó)家”和“數(shù)字地球”接軌。
4 結(jié)論
智能建筑是傳統(tǒng)建筑電氣與3C高新技術(shù)相結(jié)合下的建筑智能電氣產(chǎn)物，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)在智能建筑中的不斷應(yīng)用和發(fā)展，未來智能建筑智能化技術(shù)和性能都將不斷提升，未來智能建筑的“智能化”特征也將越明顯。
參考文獻(xiàn)
[1]李世博.基于智能化建筑電氣中關(guān)鍵技術(shù)的分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009 （21） 121-123.
關(guān)鍵詞：智能土木結(jié)構(gòu)，智能材料，自診斷智能土木結(jié)構(gòu)，智能控制，嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)
1.引言
建筑起初是為了滿足人類生活的舒適要求和安全要求而產(chǎn)生的。原始時(shí)代的建筑物是利用天然材料制造而成的能蔽風(fēng)雨防侵襲的封閉空間。隨著社會(huì)生產(chǎn)力水平的不斷發(fā)展，人類對(duì)建筑的要求也日益復(fù)雜和多樣化，結(jié)構(gòu)作為建筑的核心骨架，人們也對(duì)其提出了更高水平的要求。現(xiàn)代大型建筑物如高層建筑、大跨橋梁、大型水壩、地下建筑等都要求其土木結(jié)構(gòu)能提供更高的強(qiáng)度，以及更好的可靠性、耐久性及安全性。同時(shí)，在現(xiàn)代社會(huì)中，這些大型建筑物在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用已日益重要，這也尤其要求它們應(yīng)具有更強(qiáng)的防止災(zāi)害的能力。
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大多通過提高建筑材料的物理力學(xué)性能、采用合理的結(jié)構(gòu)形式、加強(qiáng)施工管理以及定期結(jié)構(gòu)評(píng)估與維護(hù)等傳統(tǒng)手段來達(dá)到并滿足這些要求。然而，這些傳統(tǒng)的手段均屬一種消極的、被動(dòng)的方式：一旦建筑物被建成并投入使用，人們便失去了對(duì)結(jié)構(gòu)的全面控制，結(jié)構(gòu)失效、結(jié)構(gòu)災(zāi)害的發(fā)生便不以其設(shè)計(jì)者、建造者、使用者的意志為轉(zhuǎn)移了，人們對(duì)它的預(yù)測(cè)及防范工作都將是一件十分困難的事情。另外，若單純地依靠以往那種要求保證結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度、強(qiáng)度及延性的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)理念，當(dāng)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境因素超越某種程度以后，就會(huì)將既不經(jīng)濟(jì)，又達(dá)不到預(yù)期的效果。
考察眾多建筑災(zāi)害實(shí)例，人們發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，都有可能發(fā)生結(jié)構(gòu)失效。其原因在于：
1）由于結(jié)構(gòu)抗力的衰減、正常范圍內(nèi)的損傷積累而致使的強(qiáng)度及可靠性的降低；
2）由于材料的老化、腐蝕及力學(xué)性能的劣化（如徐變等）而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)耐久性失效；
3）由于施工質(zhì)量和使用不當(dāng)而給結(jié)構(gòu)造成的隱患以及損害；
4）由于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期遭受動(dòng)荷載作用而造成的疲勞失效；
5）由于偶然的超載（如地震荷載、爆炸沖擊荷載等）造成的破壞。
以上這些原因都對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及安全性提出傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法滿足的要求。因而，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)而由結(jié)構(gòu)自身作出智能化反應(yīng)就顯得十分必要了。
2.智能土木結(jié)構(gòu)（IntelligentCivilStructure）概念的形成及研究現(xiàn)狀
2.1智能土木結(jié)構(gòu)（IntelligentCivilStructure）概念的形成
現(xiàn)代材料技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步促使了人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代，信息材料的生產(chǎn)業(yè)已實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。各種具有信息采集及傳輸功能的材料及元器件正逐漸地進(jìn)入土木工程師的視野。人們開始嘗試將傳感器、驅(qū)動(dòng)材料緊密地融合于結(jié)構(gòu)中，同時(shí)將各種控制電路、邏輯電路、信號(hào)放大器、功率放大器以及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)集成于結(jié)構(gòu)大系統(tǒng)中。通過力、熱、光、化學(xué)、電磁等激勵(lì)和控制，使結(jié)構(gòu)不僅有承受建筑荷載的能力，還具有自感知、自分析計(jì)算、自推理及自我控制的能力。具體說來，結(jié)構(gòu)將能進(jìn)行參數(shù)（如應(yīng)變、損傷、溫度、壓力、聲音、化學(xué)反應(yīng)）的檢測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，具有一定的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算處理能力，包括人工智能診斷推理，以及初步改變結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布、強(qiáng)度、剛度、形狀位置等能力，簡(jiǎn)言之，即使結(jié)構(gòu)具有自診斷、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自修復(fù)的能力。這就是智能土木結(jié)構(gòu)概念的形成過程。
文獻(xiàn)將智能結(jié)構(gòu)定義為：“將具有仿生命功能的材料融合于基體材料中，使制成的構(gòu)件（結(jié)構(gòu)）具有人們期望的智能功能，這種結(jié)構(gòu)稱之為智能材料結(jié)構(gòu)”。可見，智能結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能的升華。智能結(jié)構(gòu)在土木結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用便稱之為智能土木結(jié)構(gòu)。
2.2研究現(xiàn)狀
如前所述，智能土木結(jié)構(gòu)概念是為了解決評(píng)估結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、完整性、安全性及耐久性問題而提出的。對(duì)土木建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)，不僅會(huì)大大減小維修費(fèi)用，而且能增強(qiáng)預(yù)測(cè)的能力。近來出現(xiàn)的無損檢測(cè)技術(shù)均不能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也不能很好地預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)的破損情況和進(jìn)行完整性的評(píng)估。這些方法的致命缺點(diǎn)是預(yù)報(bào)方式是自外而內(nèi)的，從信息傳播角度看，難免會(huì)夾雜進(jìn)種種干擾信息，從而使檢測(cè)結(jié)果失真、低效率，甚至?xí)?dǎo)致完全錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果。在結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋入傳感器，組成網(wǎng)絡(luò)，就可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的性能，這就是智能土木結(jié)構(gòu)的自內(nèi)而外的預(yù)報(bào)方式。智能土木結(jié)構(gòu)在這些方面有很好的應(yīng)用前景，目前主要應(yīng)用于高層建筑、橋梁、大壩等工程領(lǐng)域。
美國(guó)80年代中后期開始在多座橋梁上布設(shè)監(jiān)測(cè)傳感器，用驗(yàn)證設(shè)計(jì)中的一些假定，監(jiān)視施工質(zhì)量和服役安全狀態(tài)，如在佛羅里達(dá)州的SunshineSkywayBridge橋上就安裝了數(shù)百個(gè)傳感器[2].英國(guó)80年代后期開始研究和安裝大型橋梁的監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備。在我國(guó)，香港的LantanFixedCrossingBridge、青馬大橋，以及大陸的虎門橋、江陰長(zhǎng)江大橋也都在施工期間裝設(shè)了傳感系統(tǒng)，用以于監(jiān)測(cè)建成后大橋的服役安全狀態(tài)[3].1993年加拿大在Calgary建造的BeddingTrail大橋上首次成功地布置了光纖布拉格光柵傳感器，用以監(jiān)測(cè)橋梁內(nèi)部的應(yīng)變狀態(tài)。
在其它土木工程領(lǐng)域，如在采油平臺(tái)、大壩、船閘等大體積混凝土結(jié)構(gòu)中也曾嘗試布置傳感器來構(gòu)建智能結(jié)構(gòu)。同樣，近年來發(fā)展起來的高性能、大規(guī)模分布式智能傳感元器件也為民用建筑及結(jié)構(gòu)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，智能大廈在我國(guó)已如雨后春筍般地涌現(xiàn)。在民用建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方面，對(duì)結(jié)構(gòu)的智能振動(dòng)控制方面的研究已有近30年的歷史了[4].
3.智能土木結(jié)構(gòu)理論的體系構(gòu)成
3.1結(jié)構(gòu)智能化歷程的層次劃分
傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)是一種被動(dòng)結(jié)構(gòu)，一經(jīng)設(shè)計(jì)、制造完成后，其性能及使用狀態(tài)將很大程度上存在著不可預(yù)知性和不可控制性，這就給結(jié)構(gòu)的使用和維護(hù)帶來不便。為了解決這一問題，發(fā)展出了在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，它賦予傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)以在線監(jiān)測(cè)機(jī)制，從而為探知結(jié)構(gòu)內(nèi)部性能打開了窗口，使人員可以方便地了解結(jié)構(gòu)內(nèi)部物理、力學(xué)場(chǎng)的演變情況，這就是結(jié)構(gòu)智能化的第一層次。在在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的智能處理機(jī)制，使得結(jié)構(gòu)具有自感知、自診斷、自推理的能力，從而使結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了第二層次的智能化。
進(jìn)一步在結(jié)構(gòu)中引入自適應(yīng)及自動(dòng)控制機(jī)制，即根據(jù)自診斷自推理的成果，由在結(jié)構(gòu)中耦合的作動(dòng)系統(tǒng)做出必要的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)智能控制結(jié)構(gòu)，這就是第三層次的智能化。比如，對(duì)結(jié)構(gòu)的開裂、變形行為，結(jié)構(gòu)的銹蝕、老化、損傷行為，以及結(jié)構(gòu)的動(dòng)力振動(dòng)行為做出抑制性控制，在更高層次上對(duì)結(jié)構(gòu)起到保護(hù)和維修作用。
可見，在結(jié)構(gòu)智能化演化過程中，按其智能化程度的不同可劃分為如下三個(gè)層次：
22第一層次：自感知土木結(jié)構(gòu)（Self-sensoryCivilStructure），它是智能結(jié)構(gòu)的最低級(jí)形式；
22第二層次：自診斷智能土木結(jié)構(gòu)（IntelligentSelf-diagnosticCivilStructure），具有對(duì)前一層次結(jié)果的智能化加工處理，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)部力學(xué)物理場(chǎng)的自我計(jì)算，對(duì)結(jié)構(gòu)特定目標(biāo)參數(shù)的自我診斷，以及以做出結(jié)構(gòu)自身行為的應(yīng)對(duì)策略為目標(biāo)的自我推理等功能。
22第三層次：智能控制土木結(jié)構(gòu)（IntelligentControlCivilStructure），它是智能土木結(jié)構(gòu)的最高形式。
3.23.2智能土木結(jié)構(gòu)分類
智能土木結(jié)構(gòu)按其材料可分為兩種類型，分述如下：
1）嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)：在基體材料如鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中嵌入具有傳感、動(dòng)作和控制處理功能的材料或儀器，并集成進(jìn)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件軟件技術(shù)，由傳感元件采集和檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，并將處理結(jié)果通知控制處理器，由控制處理器指揮、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)元件執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。其工作原理如圖（2）所示。
屬于這種類型的智能結(jié)構(gòu)只需對(duì)傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)即可，無須額外研究結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)力學(xué)性能，易于做到傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與智能結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)過渡，故而成為研究的焦點(diǎn)。
2）基體、智能材料耦合結(jié)構(gòu)：
某些結(jié)構(gòu)材料本身就具有智能功能，它們能夠隨著自身力學(xué)、物理狀態(tài)的改變而改變自身的一些其它性能。如碳纖維混凝土材料能隨自身受力情況而改變其導(dǎo)電性能，只要探測(cè)到這一改變，便可以間接獲得結(jié)構(gòu)的內(nèi)部力學(xué)信息。
按照結(jié)構(gòu)智能化目的的不同，又可將其分為如下幾類：
1）具有裂縫自診斷和自愈合功能的智能混凝土結(jié)構(gòu)；
2）具有應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)自診斷功能的智能混凝土結(jié)構(gòu)；
3）具有變形、損傷自診斷功能的智能混凝土結(jié)構(gòu)；
4）具有疲勞壽命預(yù)報(bào)能力的智能土木結(jié)構(gòu)；
5）具有監(jiān)測(cè)鋼筋或鋼構(gòu)件銹蝕狀態(tài)能力的智能土木結(jié)構(gòu)；
6）具有感知和自我調(diào)節(jié)功能的智能減振（橋梁）結(jié)構(gòu)；
3.3智能土木結(jié)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容
3.3.1智能化策略性研究
智能土木結(jié)構(gòu)的首要研究?jī)?nèi)容就是對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能化的概念設(shè)計(jì)策略性研究。需要針對(duì)結(jié)構(gòu)類型及其重要性的不同，以及現(xiàn)有工藝技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)資金情況等多個(gè)方面因素，合理地確定智能化目標(biāo)，在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)節(jié)省的前提下采用合理功能層次的智能土木結(jié)構(gòu)。確定了智能化目標(biāo)以后，就需要著手做一些準(zhǔn)備工作，它們是：對(duì)結(jié)構(gòu)在使用中可能發(fā)生的各種行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)在力學(xué)物理環(huán)境下出現(xiàn)的各種反應(yīng)進(jìn)行預(yù)估，以確定結(jié)構(gòu)中需要實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控的部位，確定整體監(jiān)控方案。
3.3.2傳感元件（Sensor）研究
另外一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容就是傳感元件。感覺是智能土木結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性功能，它利用在傳統(tǒng)建筑材料中埋入傳感元件（或利用傳感、結(jié)構(gòu)耦合材料）來采集各種信息，經(jīng)過處理分析，才可實(shí)現(xiàn)自診斷、自驅(qū)動(dòng)等智能控制功能。有鑒于此，應(yīng)對(duì)傳感元件提出一些特殊要求如下：
1）尺寸細(xì)微，不影響結(jié)構(gòu)外形；
2）與基體結(jié)構(gòu)耦合良好，對(duì)原結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度影響很小；
3）性能穩(wěn)定可靠，耐久性好，與基體結(jié)構(gòu)有著相同的使用壽命；
4）傳感的覆蓋面要寬；
5）信號(hào)頻率響應(yīng)范圍要寬；
6）能與結(jié)構(gòu)上其它電氣設(shè)備兼容；
7）抗外界干擾能力強(qiáng)；
8）能在結(jié)構(gòu)的使用溫度及濕度范圍內(nèi)正常工作。
可列入研究范圍的元件有：光導(dǎo)纖維，壓電陶瓷，電阻應(yīng)變絲，疲勞壽命絲，銹蝕傳感器，碳纖維等。
3.3.3作動(dòng)材料（Actuator）研究
智能土木結(jié)構(gòu)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的智能控制，而控制是由作動(dòng)材料實(shí)現(xiàn)的。利用某些存在物理耦合現(xiàn)象的材料，尤其是機(jī)械量與電、熱、磁、光等非機(jī)械量的耦合材料，作為結(jié)構(gòu)的作動(dòng)件。可以通過控制非機(jī)械量的變化來獲取結(jié)構(gòu)特性（形狀、剛度、位置、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、頻率、阻尼、摩阻等）的改變，從而達(dá)到作動(dòng)目的。對(duì)它的要求主要有：
1）與基體結(jié)構(gòu)耦合良好，結(jié)合強(qiáng)度高；
2）作動(dòng)元件本身的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度高；
3）驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)單安全，對(duì)基體結(jié)構(gòu)無影響，激勵(lì)能量小；
4）激勵(lì)后能產(chǎn)生高效穩(wěn)定的控制，反復(fù)激勵(lì)下性能穩(wěn)定；
5）頻率響應(yīng)范圍寬，響應(yīng)速度快，并可控制；
常用的作動(dòng)材料有記憶型合金、壓電材料、記憶聚合物以及聚合膠體等。目前有關(guān)作動(dòng)元件的研究正在一些領(lǐng)域展開，如董聰、Crawlay等人評(píng)述了幾種常用作動(dòng)/傳感材料的性能。
3.3.4智能結(jié)構(gòu)信息處理
智能土木結(jié)構(gòu)要成為有機(jī)的整體，還須借助于信息的流動(dòng)控制及加工處理。只有使信息在環(huán)境、結(jié)構(gòu)、傳感器、信息處理中樞及作動(dòng)系統(tǒng)之間有序地流動(dòng)，并同時(shí)進(jìn)行加工處理，方可使結(jié)構(gòu)具有智能功能。其信息流動(dòng)可如下圖所示：
由此可見，應(yīng)首先對(duì)數(shù)據(jù)采集予以研究。這包括各種傳感器信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)處理通訊接口軟硬件的研制[8].作為一種嘗試，筆者利用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)應(yīng)變儀與微機(jī)在線通訊的硬件組建及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接受軟件的開發(fā)，初步的結(jié)果表明，建立土木結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測(cè)是完全可以做得到的。
其次，應(yīng)著重研究輸入到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)的智能化處理算法，以及相應(yīng)軟件的開發(fā)。算法的核心目標(biāo)應(yīng)為對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部力學(xué)、物理場(chǎng)的全面計(jì)算。在此，應(yīng)注意算法的快速性，避免因算法過于復(fù)雜而失去了智能結(jié)構(gòu)的機(jī)敏、實(shí)時(shí)特性[9].
接著，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的健康診斷及安全評(píng)定方法予以研究。包括結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)建模，參數(shù)空間的模式識(shí)別，損傷評(píng)定，體系可靠性分析，以及人工智能的應(yīng)用。
最后需要研究的是結(jié)構(gòu)控制機(jī)理、結(jié)構(gòu)局部損傷修復(fù)方法、結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制機(jī)理等問題。
4.結(jié)論及研究建議
智能土木結(jié)構(gòu)是材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物。它涉及到結(jié)構(gòu)和建造的重大變革，涉及到當(dāng)今土木工程、材料科學(xué)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、信息通訊、人工智能等眾多領(lǐng)域內(nèi)的前沿技術(shù)。正如建筑業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門原動(dòng)力一樣，智能土木結(jié)構(gòu)及智能建筑不僅對(duì)于未來土木界的發(fā)展意義重大，而且對(duì)于目前主要的高科技領(lǐng)域而言也具有重要的意義，它的研發(fā)及實(shí)現(xiàn)必將進(jìn)一步帶動(dòng)其它高科技領(lǐng)域的進(jìn)一步提高，是土木工程界的知識(shí)經(jīng)濟(jì)。毋須置言，對(duì)它的研究工作應(yīng)首先要求結(jié)構(gòu)工程師投入極大的努力，更新觀念，注意吸取其它領(lǐng)域的思想，成為智能土木結(jié)構(gòu)研究的主體，同時(shí)還需結(jié)構(gòu)工程師同相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員緊密配合，建立科學(xué)化的研究管理機(jī)制，才能完成這個(gè)系統(tǒng)工程。
在具體的研究中，筆者給出了幾點(diǎn)建議，謹(jǐn)供業(yè)內(nèi)參考：
1）對(duì)于土木工程中普遍使用鋼筋混凝土（包括RC，PC，PPC）、鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，建議以嵌入式智能結(jié)構(gòu)的研究為重點(diǎn)。這樣做的好處在于能最大限度地利用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)理論知識(shí)，使研究的重點(diǎn)放在未知的附加智能化功能的研究上來，同時(shí)還能使智能化經(jīng)濟(jì)可行，也可做到工藝水平的傳統(tǒng)與未來的連續(xù)。另外，這種思路還可以利用現(xiàn)有土木結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的裝置和方法。
2）對(duì)嵌入式智能土木結(jié)構(gòu)，研究出一種高效、實(shí)時(shí)的力學(xué)計(jì)算算法將是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，只有利用監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)所得到的信息進(jìn)行全面實(shí)時(shí)計(jì)算，方可對(duì)結(jié)構(gòu)有全面及時(shí)的了解，才能為其后的信息流動(dòng)打下基礎(chǔ)。這就需要對(duì)復(fù)雜的非線性有限元加以改進(jìn)，使其勝任在線、實(shí)時(shí)、精確的計(jì)算工作。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代橋梁；橋梁材料；橋梁結(jié)構(gòu)；橋梁形式；智能仿生
中圖分類號(hào)： TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
前言
人類有目的、有計(jì)劃地模仿自然、模仿生物是一種人類特有的能力，可以達(dá)到提高生活質(zhì)量、提升生產(chǎn)力的目標(biāo)。進(jìn)入到20世紀(jì)60年代，仿生學(xué)正式被創(chuàng)建出來成為一門新興的學(xué)科，同時(shí)也就開始了各領(lǐng)域的科學(xué)化應(yīng)用。橋梁可以根據(jù)橋梁的功能要求和設(shè)計(jì)要求，將仿生學(xué)引入到設(shè)計(jì)工作中，不但能有效提高橋梁的實(shí)效性和功能性，而且還可以創(chuàng)造出更新、更美的橋梁結(jié)構(gòu)，使橋梁更加富于生命力、表現(xiàn)力和安全性。
1現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中材料仿生的應(yīng)用
材料仿生是現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)的主要標(biāo)志，是通過對(duì)生物長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)化過程的模擬而得出的材料方面的突破。仿生材料最常見的形式為鋼筋混凝土，在鋼筋混凝土的制作中就是模仿植物根系形成的交叉結(jié)構(gòu)而形成的穩(wěn)固形態(tài)，因此，法國(guó)人約瑟夫·莫尼埃嘗試用鐵絲模仿植物根系，再用沙子和水泥構(gòu)成的混凝土澆筑在一起，就形成了當(dāng)前的鋼筋混凝土前身。當(dāng)前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為現(xiàn)代橋梁中必不可少的組成部分，對(duì)于現(xiàn)代橋梁的安全、穩(wěn)定有著不可替代的作用。木材因?yàn)槔w維結(jié)構(gòu)而具有較強(qiáng)的抵御震動(dòng)和沖擊的能力，并具有輕質(zhì)、彈性、韌性等優(yōu)點(diǎn)，日本建筑業(yè)在普通混凝土中添加鋼絲，在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成了鋼絲的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鋼絲支撐著混凝土，混凝土包裹著鋼絲，這樣不但提高了鋼絲混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且提高了鋼絲混凝土的韌性，還提高了鋼絲混凝土對(duì)抗沖擊的能力，這對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來說有著比較好的適應(yīng)性，因此，在當(dāng)前現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中很多部位都采用鋼絲混凝土的結(jié)構(gòu)。珊瑚蟲生物有著外骨骼，并會(huì)隨著時(shí)間而生長(zhǎng)，可以通過將珊瑚蟲引種到跨海橋梁的基礎(chǔ)附近，通過珊瑚的結(jié)構(gòu)抵御風(fēng)浪對(duì)基礎(chǔ)的沖擊，這樣的設(shè)計(jì)可以有效提高防護(hù)效果，是對(duì)自然材料的科學(xué)化利用。
2現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)仿生的應(yīng)用
生物界里有很多質(zhì)地輕巧、曲度均勻的結(jié)構(gòu)，如蛋殼、顱骨，這些結(jié)構(gòu)可以在橋梁設(shè)計(jì)上應(yīng)用，設(shè)計(jì)出橋梁的薄殼結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可是實(shí)現(xiàn)外部力量的迅速擴(kuò)散，在簡(jiǎn)化橋梁自身結(jié)構(gòu)的同時(shí)，有保證了橋梁關(guān)鍵部位的強(qiáng)度。蜘蛛網(wǎng)能夠承受很大重量的問題，其原理是蜘蛛絲的特殊結(jié)構(gòu)和蜘蛛絲間的相互連接，在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中懸索橋和斜拉橋就是對(duì)蜘蛛絲的仿生學(xué)應(yīng)用，在懸索橋和斜拉橋的主要部位——鋼索中，就是采用與蜘蛛絲結(jié)構(gòu)相仿的鋼絲纏繞和綁束方式，這樣的設(shè)計(jì)不但可以提高懸索橋和斜拉橋的外觀美感，而且還可以有效降低橋梁的自重，并能夠提升懸索橋和斜拉橋的通行能力和安全性。
3現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中橋梁形式仿生的應(yīng)用
橋梁形式仿生是現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中最為常見的應(yīng)用，形式仿生可以設(shè)計(jì)出新穎的橋梁結(jié)構(gòu)，而且新型結(jié)構(gòu)有助于發(fā)揮出橋梁新結(jié)構(gòu)的體系作用。天津的大沽橋就是我國(guó)仿生形式橋的一個(gè)杰出代表,由兩個(gè)不對(duì)稱的拱圈構(gòu)成,形成不對(duì)稱外飄式聯(lián)合梁系桿拱橋,大拱圈面向東方,象征著太陽,小拱圈面向西方,象征著月亮。大沽橋的設(shè)計(jì)構(gòu)思為“日月雙輝”,在2006年國(guó)際橋梁大會(huì)上獲得了全球橋梁設(shè)計(jì)建造最高獎(jiǎng)———尤金·菲戈獎(jiǎng)。國(guó)外橋梁形式仿生的代表建筑之一就是引人注目的鹿特丹城市的埃拉斯穆斯橋梁,自1997年建成起就成為世人贊美的目標(biāo),該橋另一個(gè)別名就是“天鵝橋”,它運(yùn)用了仿生學(xué)原理,以美妙的天鵝姿態(tài)跨越了2600ft的距離。鋼索懸掛在塔門上,彎曲著抵抗拉力,支持著橋身。上述橋梁大師的作品無疑在橋梁形式創(chuàng)作中是值得借鑒的,只要我們善于觀察和吸收自然界中千變?nèi)f化現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律,我們就能有取之不盡的源泉，也就能夠形成傳世的橋梁建筑。
4現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中智能仿生的應(yīng)用
智能仿生是現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)的主要方向，是將橋梁賦予“智能”，具有主動(dòng)修復(fù)、自我調(diào)節(jié)和自我診斷的功能。現(xiàn)在部分復(fù)合材料已經(jīng)具備本征自感應(yīng)功能,可以有效地預(yù)報(bào)混凝土材料內(nèi)部的損傷。重慶市重點(diǎn)自然科學(xué)基金項(xiàng)目課題組模仿富含神經(jīng)元及神經(jīng)脈絡(luò)的動(dòng)物肌膚對(duì)創(chuàng)傷的感知機(jī)理,開發(fā)研制出混凝土橋梁裂縫仿生監(jiān)測(cè)BCM系統(tǒng),該系統(tǒng)能及時(shí)感知混凝土橋梁表面裂紋的位置、長(zhǎng)度及發(fā)展?fàn)顩r,裂紋監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率大于95%,已成功應(yīng)用于渝黔高速公路太平莊大橋跨中區(qū)段的長(zhǎng)期遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。自調(diào)節(jié)智能混凝土在受臺(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害期間,能夠調(diào)整承載能力和減緩橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng),但因混凝土本身是惰性材料,要達(dá)到自調(diào)節(jié)的目的,必須復(fù)合具有驅(qū)動(dòng)功能的組件材料,如形狀記憶合金(SMA)和電流變體(ER)等。在混凝土中埋入形狀記憶合金,當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到異常荷載干擾時(shí),通過記憶合金形狀的變化,使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力重分布并產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力,從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。佐治亞理工學(xué)院的土木工程學(xué)家們通過試驗(yàn)首次證明利用鎳鈦諾形狀記憶合金(SMA)制成的纜索能夠有助于抵御地震或者颶風(fēng)。它們可以像橡皮筋一樣彈回來,沒有任何損壞。因此,由SMA制成的超彈性纜索可以讓橋梁路面在連接處“彎曲”,地震消散后又很快恢復(fù)到支座支撐的位置。自修復(fù)混凝土是指在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組分(如含有粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊)在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),模仿動(dòng)物的這種骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機(jī)理。日本,以東北大學(xué)三橋博三教授為首的日本學(xué)者將內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中,一旦混凝土在外力作用下發(fā)生開裂,部分膠囊或空心玻璃纖維破裂,粘結(jié)液流出并深入裂縫。粘結(jié)液可使混凝土裂縫重新愈合。
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關(guān)鍵詞： 碳纖維碳纖維混凝土性能作用應(yīng)用研究
一、前言
混凝土是目前使用最廣的一種建筑材料，由于其在各方面的優(yōu)良性能， 自它誕生之日起就一直受到人們的關(guān)注。近兩年， 國(guó)家采取擴(kuò)大內(nèi)需保增長(zhǎng)政策， 全國(guó)各地都加大了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度， 每年混凝土用量數(shù)十億立方米， 規(guī)模之大， 耗資之巨， 居世界之首。 隨著現(xiàn)代材料科學(xué)的不斷進(jìn)步， 混凝土已逐漸向高強(qiáng)、 高性能、 多功能和智能化方向發(fā)展， 用它建造的混凝土結(jié)構(gòu)也趨于大型化和復(fù)雜化。 然而混凝土材料的固有缺陷是脆性大，在使用過程和周圍環(huán)境的影響下不可避免地會(huì)產(chǎn)生微開裂和局部損傷，而且混凝土的損傷通常是逐漸積累發(fā)展的， 從而會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的最終破壞。 為了改善混凝土抗拉性能差、 延性差等缺點(diǎn)， 可以通過在原材料中摻加各種纖維的辦法來配制纖維混凝土。目前， 在工程中應(yīng)用最廣的纖維混凝土主要有4種， 分別是鋼纖維混凝(SFRC)、 玻璃纖維混凝土(GFRC)、 碳纖維混凝土(CFRC)以及合成纖維混凝土( SNFRC)。在原材料中摻加碳纖維即
為碳纖維混凝土， 又稱為碳纖維增強(qiáng)混凝土， 它是一種智能型材料。本文論述了碳纖維的性能、碳纖維在混凝土中的作用以及碳纖維混凝土的應(yīng)用研究。
二、碳纖維的性能
碳纖維是一種含碳量在 90％以上的高強(qiáng)度、 高模量、 耐高溫纖維， 它重量輕 （密度約 1.8kg/m3）、 強(qiáng)度高、 尺寸穩(wěn)定、 抗疲勞阻尼特性好、 耐高溫、 耐酸堿腐蝕、 有導(dǎo)電性、 抗蠕變、 可傳熱、 熱膨脹系數(shù)小，既可作為結(jié)構(gòu)材料承擔(dān)荷載，又可作為功能材料發(fā)揮作用。 它強(qiáng)度比鋼的大、 密度比鋁的小、 比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、 又能像銅那樣導(dǎo)電， 具有許多寶貴的電學(xué)、 熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。碳纖維能顯著提高混凝土的 （抗拉、壓、彎） 強(qiáng)度， 韌性、 延性、 抗沖擊疲勞性能和變形模量。
由于碳的單質(zhì)在高溫下不能熔化(在 3000℃以上升華)， 而且在各種溶劑中均不溶解， 所以，目前人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維， 只能采用一些含碳的有機(jī)纖維(如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等)作原料，將有機(jī)纖維與塑料樹脂結(jié)合在一起，放在稀有氣體的氣氛中， 在一定壓強(qiáng)下強(qiáng)熱碳化而成。 現(xiàn)在市場(chǎng)上生產(chǎn)銷售的碳纖維絕大部分是用聚丙烯腈纖維的固相碳化制得的。 碳纖維有極好的纖度， 纖度的表示方法之一是 9000m長(zhǎng)的纖維的克數(shù)， 一般僅約為 19 g;碳纖維的拉力高達(dá) 300 kg/mm2， 同時(shí)還具有耐高溫、 耐腐蝕、 導(dǎo)電、 傳熱、膨脹系數(shù)小等一系列的優(yōu)異性能。目前幾乎沒有其他材料能像碳纖
維一樣具有如此多的優(yōu)異性能。
三、碳纖維在混凝土中的加固作用
1高抗拉強(qiáng)高彈性模量
碳纖維是一種柔性材料，可任意剪裁，設(shè)計(jì)自由度大，經(jīng)粘貼后其抗拉強(qiáng)度超過普通鋼板的10倍，彈性模量和鋼材相近，而其重量約為3mm厚鋼板的1/100。因此，在加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)中可以充分利用其高強(qiáng)度、高彈性模量的特點(diǎn)來提高混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性，改善其受力性能，達(dá)到加固修補(bǔ)的目的。
2施工方便，工作效率高
無需大型施工機(jī)具和輔助機(jī)械、模板，施工占用場(chǎng)地少，無濕作業(yè)，能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)強(qiáng)而不改變構(gòu)件外形尺寸，操作簡(jiǎn)單，施工速度快。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，粘貼碳纖維的加固工效是粘貼鋼板加固工效的4～8倍。
3耐腐蝕及耐久性能好
碳纖維材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，且還可以防水，可長(zhǎng)期經(jīng)受核輻射和紫外線照射，在-52～82℃溫度環(huán)境條件下使用，強(qiáng)度不降低；并易與外加防火涂層后有效地防火，可大大增強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)惡劣外部環(huán)境的適應(yīng)能力，如可免去了粘鋼加固所需的定期防銹維護(hù)，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命。
4不增加結(jié)構(gòu)自重
碳纖維材料重量輕（僅為200～300g/m2），厚度小，經(jīng)加固修補(bǔ)后的構(gòu)件，不會(huì)增加結(jié)構(gòu)體積，基本上也不增加原結(jié)構(gòu)的自重及尺寸。
5不影響結(jié)構(gòu)外觀
碳纖維片的厚度很薄粘貼固化后表面做高性能砂漿，不僅增加了混凝土保護(hù)層厚度，對(duì)防止混凝土鹽害侵蝕有較大作用，同時(shí)，不影響結(jié)構(gòu)的外觀。
6能有效地封閉混凝土的裂縫
碳纖維片粘貼在混凝土的表面，不僅封閉了混凝土的裂縫，碳纖維片高強(qiáng)模量的特性還約束了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的生成與擴(kuò)展，改變了裂縫的形態(tài)，使寬而深的裂縫變成分散的細(xì)微裂縫，從而提高了混凝土的整體剛度。
7適用范圍廣
可用于不同結(jié)構(gòu)類型(如建筑物、構(gòu)筑物、橋梁、隧道、涵洞等)、不同結(jié)構(gòu)形狀(如矩形、圓形、曲面結(jié)構(gòu)等)、不同材料的構(gòu)件如混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等)加固，也可用于構(gòu)件的不同部位(如梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)、拱、殼、墩等)及不同薄弱因素的加固。除此之外，碳纖維材料還有其他的一些優(yōu)勢(shì)，如透電磁波、絕緣、隔熱等。
四、碳纖維混凝土的應(yīng)用研究
碳纖維智能混凝土在今后將得到更加廣泛的應(yīng)用，但就目前來講， 碳纖維混凝土的廣泛應(yīng)用還受到很多限制。因此， 加強(qiáng)碳纖維混凝土的應(yīng)用研究，對(duì)其應(yīng)用過程中存在和出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行研究并找出合理解決方案， 將是碳纖維混凝土研究的一個(gè)重要方向， 主要有：（1） 改善攪拌工藝， 提高碳纖維在混凝土基體內(nèi)的分散均勻性。 美國(guó)在 20世紀(jì) 70 年代就開始研究用于自動(dòng)撕開纏裹成團(tuán)的鋼纖維，并以均勻而又可以調(diào)節(jié)的速度將纖維送進(jìn)混凝土攪拌裝置。國(guó)內(nèi)也做過大量這方面的試驗(yàn)研究，探索如何提高碳纖維在混凝土中的分
散性， 并從原材料選擇、 配合比設(shè)計(jì)、 拌合和澆注等方面著手提高纖維混凝土各項(xiàng)性能。（2） 改善碳纖維和基體材料的性能， 研究碳纖維與基體界面性能， 從而得到性能更好的纖維混凝土材料。（3） 高摻量碳纖維混凝土的研究， 在滿足施工和易性和保證強(qiáng)度的前提下， 通過使用外加劑和摻和料以獲得韌性明顯提高的碳纖維混凝土材料。（4）充分利用碳纖維混凝土的智能特性， 開發(fā)更實(shí)用的智能混凝土。（5）完善碳纖維生產(chǎn)工藝， 降低碳纖維價(jià)格， 從而降低建設(shè)成本。
五、結(jié)語
綜上所述，工民建混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，是目前建筑工程施工中較為普遍的現(xiàn)象，而裂縫的存在直接影響了工民建筑的正常施工和使用，而將碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工民建筑中，由于其具有施工簡(jiǎn)便、耐久性好、抗腐蝕、不增加結(jié)構(gòu)自重、原結(jié)構(gòu)的影響較小、能有效封閉混凝土裂縫等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高工民建混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和抗疲勞性能，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力，綜合加固效果顯著。且隨著碳纖維材料成本的降低及國(guó)內(nèi)外研究的不斷深入，該項(xiàng)技術(shù)在工民建混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，具有廣闊的發(fā)展前景。
1 防雷設(shè)計(jì)基本原則
1.1 智能建筑物體在進(jìn)行防雷措施設(shè)計(jì)的過程中，必須要針對(duì)建筑自身的實(shí)際情況，根據(jù)綜合性防雷措施要求對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。堅(jiān)持預(yù)防為主，安全第一的指導(dǎo)方針，為確保防雷設(shè)計(jì)的科學(xué)性，在設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)雷電環(huán)境進(jìn)行評(píng)估。
1.2 智能建筑物的防雷宜考慮環(huán)境因素、雷電活動(dòng)規(guī)律、建筑物內(nèi)設(shè)備的重要性，發(fā)生雷災(zāi)后果的嚴(yán)重程度，分別采用相應(yīng)的防護(hù)措施。
1.3 智能建筑物的防雷應(yīng)堅(jiān)持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。
1.4 智能建筑物內(nèi)的微電子設(shè)備的防雷應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、共用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。
1.5 智能建筑物內(nèi)的微電子設(shè)備應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級(jí)，設(shè)備放置在不同的雷電防護(hù)區(qū)，以及系統(tǒng)對(duì)雷電電磁脈沖的抗擾度，采用不同的防護(hù)措施。
2 智能建筑綜合防雷技術(shù)應(yīng)用分析
2.1 引下分流影響
引下分流所帶來的影響主要對(duì)是雷電的電流電壓進(jìn)行分散，其建筑內(nèi)部所安裝的引下線直接影響到了實(shí)際分流的效果。并且建筑內(nèi)部所安裝的引下線越多，那么雷電在不斷分流之后，其電流也會(huì)在這一過程中被不斷的分流，分流之后的電流在這一過程中所呈現(xiàn)出的感應(yīng)范圍也在逐漸的縮小，而不同引下線之間距離在這一過程中并不能超過相關(guān)間距規(guī)定，此外，還需要在建筑物體的內(nèi)部加裝上相應(yīng)的均壓環(huán)，均壓環(huán)所起到的主要作用就是最大限度的降低電感之間所存在的電流壓力，利用這一裝置，不但能夠使得建筑達(dá)到對(duì)雷電進(jìn)行分流的目的，還能夠降低電流的電壓，為各個(gè)電氣提供更為高效的安全保障。
2.2 均衡電位
均衡電位措施的目的就是為了讓建筑內(nèi)部每一個(gè)部位之間的電位都完全相同，也就是形成等電位。在建筑工程進(jìn)行修建的過程中，如果能夠使得其中的結(jié)構(gòu)鋼筋、金屬物體、金屬管線完全連接成為一個(gè)整體，讓整個(gè)建筑物的內(nèi)部形成一個(gè)完整、統(tǒng)一的導(dǎo)電體，形似完全封閉的金屬籠，那么在這樣的環(huán)境下，其建筑便能夠形成以小接地電阻、引下線阻抗、等電位作為主體防雷構(gòu)造的法拉第籠。當(dāng)建筑自身在這一過程中遭受到雷擊之后，便能夠起到極為良好的屏蔽作用，讓建筑內(nèi)部的電流壓力保持在一個(gè)較為安全的狀態(tài)之下，形成一個(gè)整體性的等電位，如此一來，建筑的內(nèi)部就不會(huì)出現(xiàn)危害性較大不同電位，最大限度的避免了雷電反擊和跨步電壓的危害。這一措施對(duì)于現(xiàn)代城市建筑內(nèi)部所存在的電器設(shè)備防護(hù)來說，起到了極其重要的作用。
3 智能建筑綜合防雷施工措施
3.1 接閃器對(duì)于智能建筑來說，屋面結(jié)構(gòu)一般采用現(xiàn)澆混凝土板，主要采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼敷設(shè)成帶狀或網(wǎng)狀作為接閃器。智能建筑一般屬于一級(jí)負(fù)荷，要按照一級(jí)防雷建筑物的保護(hù)措施設(shè)計(jì)施工，接閃器在屋頂組成不大于10m×10m的網(wǎng)格。由于較多系統(tǒng)的存在，智能建筑屋面的設(shè)備相比普通的建筑要多，常見的包括衛(wèi)星接收裝置、天線、冷卻塔、航空障礙燈、金屬裝飾架、廣告牌、旗桿、太陽能熱水器等。上述裝置多采用金屬構(gòu)架，為突出屋面建筑，一般在工程后期安裝，通常利用預(yù)埋地腳螺栓或采用膨脹螺栓固定在屋面板上，如果不采取有效的施工措施，與屋面避雷網(wǎng)的電氣連接很不可靠。
3.2 接地裝置一般鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)的建筑最好利用其樁基內(nèi)或底板基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置，并在整個(gè)基礎(chǔ)內(nèi)構(gòu)成統(tǒng)一的聯(lián)合接地體，智能建筑中的智能系統(tǒng)設(shè)備如無特殊要求，建筑物接地應(yīng)采取聯(lián)合接地。但是需要注意，有些鋼筋混凝土不能作為接地裝置，如防水水泥、鋁酸鹽水泥、礬土水泥、異丁硅酸鹽水泥等以人造材料水泥做成的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等。對(duì)避雷系統(tǒng)接地裝置的接地電阻值有一定的要求是無可非議的，因?yàn)榻拥仉娮柙叫。⒘髟娇欤淅孜矬w高電位保持時(shí)間就越短，危險(xiǎn)越小，以至于跨步電壓、接觸電壓也越小。
3.3 等電位聯(lián)結(jié)防雷規(guī)范給出等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)的基本形式：S型星型網(wǎng)絡(luò)、M型網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)及SM型混合網(wǎng)。前者網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)接地，特點(diǎn)是直流電流不能流人室內(nèi)鋼筋上，外部電流無通路。后者網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)接地，特點(diǎn)是接地阻抗低，但易引來直流電流和侵入電流。具體選用的取舍還應(yīng)研究信息系統(tǒng)設(shè)備信號(hào)頻率和電磁干擾頻率等。
3.4 電涌保護(hù)電涌保護(hù)器是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置
為了安全起見及使用和維護(hù)方便，電源系統(tǒng)的多級(jí)防雷原則上均選用并聯(lián)型電源電涌保護(hù)器。但考慮到我國(guó)電網(wǎng)電壓普遍不穩(wěn)定、波動(dòng)范圍大的實(shí)際情況，在盡量選擇殘壓較低的電源電涌保護(hù)器的同時(shí)，還必須考慮電涌保護(hù)器有足夠大的最大連續(xù)工作電壓。
關(guān)鍵詞：建筑技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用
Abstract: with the steady increase in China's overall strength, the rapid development of economic strength, and the acceleration of urbanization, the urban construction of our country on the trend of rapid development, the following is building number and scale of rapid surge, high-rise buildings in, with the current situation of the development, building new technology and new material also constantly applied in the construction engineering construction, which also greatly promote the building the pace of construction of the project, and, to some extent, also ensures the stability of the construction engineering and high quality, but some more specific and complex construction need more system, and the advanced construction technology to make promises, in order to ensure the safety and reliability of the construction project, this paper the author development of construction technology and application for a discussion.
Keywords: building technology; Development; application
中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
我國(guó)的建筑施工技術(shù)可謂是源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，而且門類也繁多，具有很強(qiáng)的豐富性和民族色彩及地域色彩，它與西方的建筑施工技術(shù)有本質(zhì)上的區(qū)別，可以說我國(guó)的建筑技術(shù)在世界上產(chǎn)生的影響力還是比較深遠(yuǎn)的，是世界建筑史上的一朵奇葩，建造出了許多讓人們嘆為觀止和為世界人們所稱奇的具有實(shí)用性和藝術(shù)性特點(diǎn)并存的建筑，比如萬里長(zhǎng)城、北京故宮、紫禁城、大雁塔、十三陵等一些恢宏壯闊的建筑，充分展現(xiàn)了我國(guó)的建筑技術(shù)。不同的地域所采用的建筑技術(shù)往往有很大的不同，建筑技術(shù)也處于不斷的發(fā)展與革新過程中，進(jìn)入新的階段，尤其是21世紀(jì)的今天，我國(guó)建筑技術(shù)的發(fā)展正逐步形成了完整和規(guī)范化的建筑體系，并且采用了最先進(jìn)的科技成果，呈現(xiàn)一種綜合化的發(fā)展趨勢(shì)。
一、建筑技術(shù)的內(nèi)涵
建筑技術(shù)包含了很多方面的知識(shí)，包括從整體規(guī)劃、建筑外觀設(shè)計(jì)、建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)再到施工工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等都屬于建筑技術(shù)的范疇，例如景觀設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)，室內(nèi)設(shè)計(jì)、人工挖土工藝、機(jī)械挖土工藝等也都屬于建筑技術(shù)，可以說建筑技術(shù)這個(gè)名詞具有非常豐富的內(nèi)涵。
二、我國(guó)建筑技術(shù)的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用
在建造具體有規(guī)格和要求的建筑工程項(xiàng)目時(shí)，需要綜合考慮到各方面的因素，以達(dá)到建筑工程的最大經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用性，在兼顧建筑經(jīng)費(fèi)和實(shí)用、安全可靠性的基礎(chǔ)上，我們可以大膽地創(chuàng)新建筑施工技術(shù)，使用新材料和新技術(shù)工藝等。下面筆者具體地來闡述我國(guó)建筑技術(shù)的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用情況：
（一）模板與腳手架技術(shù)
模板在建筑施工中發(fā)揮著重要的作用，它是混凝土結(jié)構(gòu)工程施工的重要工具，也是不斷推進(jìn)我國(guó)建筑技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)關(guān)鍵因素和重要內(nèi)容之一。在最近的幾年，我國(guó)的模板技術(shù)不斷地在進(jìn)步，不僅開發(fā)研制了一些通用性較強(qiáng)的組合式模板，同時(shí)還結(jié)合建筑工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點(diǎn)施工工藝要求，開發(fā)研制出了一些用于澆筑豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的大模板、爬升模板和滑動(dòng)模板以及用于澆筑大空間水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件的飛模或臺(tái)模、密肋樓蓋模殼等，還有可以同時(shí)澆筑樓蓋和墻體的隧道模等工具式的模板，從這些方面可以看出我國(guó)的模板技術(shù)在飛速發(fā)展。我國(guó)的腳手架技術(shù)也得到了發(fā)展，近年來，我國(guó)的腳手架技術(shù)貫徹和堅(jiān)持“以鋼代木”的原則和方針，腳手架的生產(chǎn)也實(shí)現(xiàn)了系列化和工廠化，腳手架的功能已經(jīng)發(fā)展為多樣化，另外，腳手架的設(shè)計(jì)計(jì)算、搭設(shè)和安裝也逐步向規(guī)范化的趨勢(shì)發(fā)展，并且已經(jīng)形成門架式、碗扣式、扣件式以及橋式、吊掛式、升降爬架式和懸掛式等多種工具式腳手架。眾所周知，腳手架是保證保證高空作業(yè)安全的重要設(shè)施，腳手架技術(shù)的發(fā)展可以進(jìn)一步為高空作業(yè)安全作保障。從這些可以看出模板和腳手架技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)工程施工和高空作業(yè)工程施工方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
（二）地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)。
我國(guó)的地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，在地基施工工藝上，目前已經(jīng)基本形成了加筋復(fù)合法、壓密固結(jié)法、注漿加固法和換填墊層法等四種相關(guān)方法，其中加筋復(fù)合法成為了地基施工的主導(dǎo)方法。地基基礎(chǔ)工程技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用有很廣闊的領(lǐng)域和前景，因?yàn)樗允俏覈?guó)應(yīng)用最廣泛的一種基礎(chǔ)形式，在混凝土灌注樁和混凝土預(yù)制樁中，由于混凝土灌注樁可以適用于任何土層結(jié)構(gòu)，而且其承載力也大，施工時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響較小，所以它的發(fā)展很快，有廣闊的應(yīng)用前景。
（三）混凝土技術(shù)
眾所周知，水泥混凝土是我國(guó)建筑工程的主要施工材料，近年來，我國(guó)建筑工程中常用混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)有所提高，從20-30MPa提高到了30-50MPa，強(qiáng)度等級(jí)為C50、C60的高強(qiáng)度混凝土越來越多，建筑施工時(shí)采用這種強(qiáng)度的混凝土也越來越多。而在混凝土澆筑時(shí)，泵送技術(shù)的發(fā)展，從一定程度上解決了大面積混凝土連續(xù)澆筑所產(chǎn)生的問題。高強(qiáng)度混凝土作為現(xiàn)代的主要混凝土技術(shù)，由于它的特性是在常規(guī)水泥、砂石的基礎(chǔ)上，依靠礦物摻合料和化學(xué)外加劑來降低混凝土的水灰比例，從而改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，使混凝土能夠更加密實(shí)，并獲得高強(qiáng)度的粘性，因此對(duì)混凝土的配置質(zhì)量要求較高，這從另外一個(gè)方面可以促金預(yù)拌混凝土的進(jìn)一步發(fā)展，也為混凝土技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用打開了領(lǐng)域，讓其有良好的應(yīng)用前景。
（四）現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的粗鋼筋連接技術(shù)
近年來，隨著高層建筑的增多，高層現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)也在增多，而現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)粗鋼筋的連接，成為了一個(gè)突出的問題，但隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)研制出了電渣壓力焊后，為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的粗鋼筋連接技術(shù)的研發(fā)作好了鋪墊，先后開發(fā)研制出了多種適合現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工的粗鋼筋連接新技術(shù)，如套筒徑向和軸向擠壓連接、錐螺紋連接和直螺紋連接等機(jī)械連接技術(shù)。這些技術(shù)的發(fā)展為高層建筑的施工提供了安全可靠的質(zhì)量保障，從側(cè)面可以說現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的粗鋼筋連接技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。
（五）鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)和大型結(jié)構(gòu)整體安裝技術(shù)
隨著我國(guó)建筑施工工藝的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)被更廣泛地應(yīng)用到建筑工程施工中，近年來，我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期，它所具備的抗震性能好、施工速度快等獨(dú)一無二的優(yōu)點(diǎn)被更多的建筑人士所認(rèn)可，并且更加廣泛地應(yīng)用在建筑工程的施工中。如今，我國(guó)的建筑工程鋼結(jié)構(gòu)種類更加繁多，鋼結(jié)構(gòu)已包括大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)（這種鋼結(jié)構(gòu)包括門式鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)）以及鋼和混凝土組合的結(jié)構(gòu)（包括鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和勁性混凝土結(jié)構(gòu)）等等，鋼結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)也在不斷發(fā)展，采用焊接（包括半自動(dòng)焊、手工焊、全自動(dòng)焊）、高強(qiáng)螺栓連接、栓焊和自攻螺釘連接等連接技術(shù)，這些技術(shù)從設(shè)計(jì)、制造再到施工等方面形成了比較成熟和系統(tǒng)的成套技術(shù)，在某些領(lǐng)域這些技術(shù)還處于領(lǐng)先地位。由此可見，我國(guó)的建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)和大型結(jié)構(gòu)整體安裝技術(shù)的發(fā)展勢(shì)頭迅猛，有廣闊的應(yīng)用前景。
（六）高效鋼筋和現(xiàn)代化預(yù)應(yīng)力技術(shù)
隨著我國(guó)建筑施工中混凝土結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，鋼筋用量大、造價(jià)高以及配筋稠密度問題也日漸突出，為了解決這些問題，進(jìn)一步提高鋼筋材質(zhì)的強(qiáng)度，改善其綜合性能是解決這些問題的出路，為此，近年來，我國(guó)加大了在鋼筋方面研發(fā)力度，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，在熱軋鋼筋方面開發(fā)研制出了400MPa的新III級(jí)鋼筋，較之以前的370MPaIII級(jí)的鋼筋性能更加優(yōu)良，同時(shí)還引進(jìn)生產(chǎn)了冷軋帶肋的鋼筋。我國(guó)不僅在高效鋼筋的研發(fā)上有發(fā)展，在現(xiàn)代化預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)上也得到了迅猛發(fā)展，目前，我國(guó)的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)同國(guó)際接了軌，而且低松弛高強(qiáng)度的鋼絞線的強(qiáng)度也已達(dá)到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)上的先進(jìn)水平，現(xiàn)代化預(yù)應(yīng)力技術(shù)，尤其是預(yù)應(yīng)力體外張拉技術(shù)，對(duì)于鋼材的節(jié)約和鋼材結(jié)構(gòu)剛度的提高，都具有十分重要的作用，由此可見，我國(guó)的高效鋼筋和現(xiàn)代化預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑工程施工中的發(fā)展勢(shì)頭良好，同時(shí)，這種技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域在未來的建筑行業(yè)中會(huì)更多地用到這種技術(shù)，所以，它具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。
三、不同領(lǐng)域的建筑技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用
前面筆者闡述了建筑工程中一些建筑技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況，不同領(lǐng)域有不同的建筑技術(shù)，下面筆者就簡(jiǎn)單談?wù)勔韵虏煌ㄖI(lǐng)域的建筑技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況。
（一）生態(tài)建筑技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，生態(tài)建筑越來越受到人們的關(guān)注，其特點(diǎn)就是要自然通風(fēng)、超低能耗、綠色建材、生態(tài)綠化等，所以也可稱之為綠色建筑，生態(tài)建筑的發(fā)展趨勢(shì)是達(dá)到降低能耗、減少污染的，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的，因此在建筑技術(shù)上的發(fā)展要跟上步伐，我國(guó)的生態(tài)建筑技術(shù)還處于發(fā)展階段，歐洲國(guó)家的建筑生態(tài)節(jié)能技術(shù)走在了世界的前列，他們的節(jié)能理念、技術(shù)都很先進(jìn)，在節(jié)能能耗上，從控制單項(xiàng)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的最低保溫隔熱指標(biāo)轉(zhuǎn)化為對(duì)建筑能量總消耗量的控制，同時(shí)采用遮陽、溫室效應(yīng)、余熱回收等技術(shù)進(jìn)行節(jié)能，在生態(tài)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用方面，廣泛應(yīng)用的生態(tài)建筑技術(shù)主要有：能量活性建筑基礎(chǔ)系統(tǒng)、呼吸式雙層幕墻系統(tǒng)、樓板輻射采暖制冷系統(tǒng)、置換式新風(fēng)系統(tǒng)、高效防噪聲系統(tǒng)、雙層架空地面系統(tǒng)以及水循環(huán)再生系統(tǒng)等，這些技術(shù)系統(tǒng)在生態(tài)建筑領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，其應(yīng)用前景良好。
（二）智能建筑技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
智能建筑是信息時(shí)代的產(chǎn)物，它是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)與建筑藝術(shù)有機(jī)結(jié)合，我國(guó)的智能建筑發(fā)展還處于初級(jí)階段，美國(guó)是最早誕生智能建筑的國(guó)家。智能建筑的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)、通信、控制三項(xiàng)技術(shù)作支撐，這三項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑樓宇的自動(dòng)化和智能化，智能建筑技術(shù)在未來將會(huì)有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
結(jié)束語
綜上所述，我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)正進(jìn)入階段,基礎(chǔ)設(shè)施和建筑工程建設(shè)也進(jìn)入了新的建設(shè)時(shí)期,建筑技術(shù)隨著時(shí)代的進(jìn)步而進(jìn)步，在建筑工程施工上發(fā)揮著重要的作用，為我國(guó)建筑工程的質(zhì)量作技術(shù)支撐和安全可靠性保障，建筑業(yè)必須與相關(guān)的高新建筑技術(shù)相結(jié)合，才能達(dá)到最高的建筑使用效益，同時(shí)我國(guó)還應(yīng)該在不同的建筑領(lǐng)域研發(fā)出更多的建筑技術(shù)，使我國(guó)的建筑行業(yè)健康向上地發(fā)展。
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