张宝丰
葫芦岛东北金城建设有限公司 辽宁 葫芦岛 110000
摘要：土木工程中智能结构体系的研究是当前建筑领域的热门话题。本文着重分析了土木工程智能结构体系的研究与未来发展方向：土木工程智能结构体系提升智能驱动工艺的研究与应用力度；土木工程智能结构体系提升对智能集成工艺的探讨与研究力度；提升对信息传输与处理方面的探讨与研究力度。不断研究和开发土木工程智能结构将为人们带来经济和社会利益。
关键词：土木工程；智能结构体系；发展前景
引言
我国幅员辽阔，面积广阔，地质条件复杂，含有多种不同的地质板块，这也使我国成为地震等自然灾害频发的国家之一。然而，对于土木工程结构体系而言，地震对其造成的危害性最为严重，还会危及人们的生命安全与财产安全。土木工程包含很多基础性建设，这些基础性建设在人们的生产与生活当中，发挥着重要的作用，所以，如何提升土木工程结构对于地震等自然灾害的抵御能力，提高其安全稳定性，成为我们关注的重要问题。正是基于这种考虑我们对于智能结构体系的研究及其发展显得更为重要。
1土木工程智能结构体系及其材料的构成
1.1构成体系
通常，智能系统的体系结构由三个元素组成：传感器，信号处理器，控制器。其设计原则基于仿生学，根据生物体对外部环境中的感知和识别模式实现建筑物技术结构的内部信息收集，传输，处理和收集，当系统收集到危险信号时，讯号处理模块处理后，将处理结构反馈给控制功能模块，以抵抗外部地震，达到抗地震的目的。中国幅员辽阔，地质条件复杂，是导致中国频繁发生地震或其他自然灾害的因素之一。地震对于土木工程结构来说，会造成巨大破坏，使人们的生命和财产受到威胁。土木工程包含许多基础建设，基础设施建设对居民的生活起着重要作用。如何改善工程建筑结构对地震等自然灾害的抵抗力，并提高安全性和稳定性是一个值得思考的问题，基于这样的思想，智能结构系统的研发更为重要。本文以土木工程智能结构体系及相关材料存在的问题提出解决方案。
1.2智能体系的构成材料
构成智能体系的材料通常可以划分为两大类。其一，用于实现控制功能的材料，例如，外形记忆类材料、压电材料以及各类功能性凝胶等。这一系列材料主要用于实现该体系中控制器相关功能，其可以依据各种外部环境指标的变化，而改变本身特性，比如，它会随着外部温度、磁场强度的变化，而使自身外形、架构以及频率等特性发生改变，从而适应外界变化，降低对自身的伤害。其二，感知类材料，这部分材料主要用来实现该体系中传感器相关功能，例如，应变合成金属、具有自动愈合特性材料以及光导纤维等。
2土木项目建设中对智能结构的应用
2.1压电材料的应用
在现有系统中，使用压电材料不仅可以实现静态形变和噪声控制，而且还可以执行维护、安全管理、状态监视等任务，并提高了抗风和抗震能力。压电锥工艺一般在建筑中被广泛使用，以提高抗地震措施并取得良好的效果。智能材料可以分为两类：一是受生产材料的驱动，包括各种形状记忆材料和磁流变体材料。
这些材料中最重要的是利用温度和电场，磁场的大小，位置和频率形成适应功能。二是传感器元件的，其特征在于材料的内部和外部结构刺激材料的强度和张力，这就是为什么它也被称为压电材料。该材料主要用于光纤，亚聚合物合金和压电陶瓷。该材料对当前用途非常重要。材料可以通过温度、电场和磁场的变化而改变其结构的形状、位置和频率，以此来创建某些力学性能。所以，可以生产特殊的材料和驱动元件来合成。
2.2愈合凝胶原料的具体运用
在建筑进程中按照一定的比例在混凝土架构中掺入愈合原料（例如聚丙烯纤维等），可以使建筑结构在受到地震等危害而出现损伤时，可以得到迅速的修复。这种方案是目前克服混凝土架构损伤的最好方式。但是，这项技术还在完善当中，当该技术成熟后，必定拥有很大的应用空间。
2.3光导纤维的具体运用
在体系中，对地震响应进行主动控制的传感器一般是由光导纤维制作而成的，对建筑物的结构健康起到诊断作用。它的作用机理是：在建筑时，向正常混凝土架构当中加入一定的光导纤维，由其构成传导元器件，就可以实现自检以及测控等相关功能，对建筑架构的形变、损伤、强度以及震动等指标进行实时监测，进而构成智能结构体系，使土木工程建筑物具有自我检测与自动修复的功能。
3土木工程智能结构未来发展趋势
从目前的情况来看，土木工程领域在应用智能结构方面已经取得了很多显著的成就，然而，随着科学技术的不断发展，应用到土木工程领域的智能结构必然会愈发完善，功能也会越来越多。对于土木工程领域而言，智能结构系统属于核心技术，很多其他智能材料功能的实现都要依赖于智能传感系统。受到资源的影响，目前土木工程领域的工作范围已经延伸到一些具有极端条件的环境下，这就对现有的智能传感元件提出了更高的要求，不仅要保证其能应用到一般的工作环境下，同时还要求其能在一些极端条件下可以发挥出效能，并具有足够长的使用寿命。确保信息传输的速度和信息的完整性也是智能结构材料未来发展的方向。大数据、云计算等技术的产生和发展为提高智能结构元件信息传输速度奠定了基础，同时也可以保证信息的完整性。提高智能结构的抗干扰能力不但是保证信息传递安全性、完整性的重要基础，同时也是提高结构元件使用寿命的重要保证，所以提高智能结构材料抗干扰能力将成为土木工程智能结构未来发展方向之一。
结语
由上可知，土木工程智能结构体系是目前建筑行业中正在使用的主要技术，也是未来重要的研究方向。其对提升建筑物安全性方面有一定作用。在未来人类科技会不断提高，会发现很多新材料，因此，需要我们主动拥抱未来，加大研究力度，不断优化智能结构体系，为提升建筑物的安全性、提升建筑物抗震能力、保障人们生命与财产安全而持续奋斗。
参考文献
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