建筑工程土建技術(shù)施工探析

　　現(xiàn)代材料技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步促使了人類社會進(jìn)入了信息時代，信息材料的生產(chǎn)業(yè)已實(shí)現(xiàn)設(shè)計制造一體化。下面是小編為大家分享建筑工程土建技術(shù)施工探析，歡迎大家閱讀瀏覽。

　　1.現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)的概念

　　現(xiàn)代材料技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步促使了人類社會進(jìn)入了信息時代，信息材料的生產(chǎn)業(yè)已實(shí)現(xiàn)設(shè)計制造一體化。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)動材料緊密地融合于結(jié)構(gòu)中，同時將各種控制電路、邏輯電路、信號放大器、功率放大器以及現(xiàn)代計算機(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))的檢測及檢測數(shù)據(jù)的傳輸，具有一定的數(shù)據(jù)實(shí)時計算處理能力，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。這就是現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)概念的形成過程。

　　2.建筑工程土建技術(shù)常見的問題

　　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,從而增加了對質(zhì)量問題的性質(zhì)、危害的分析、判斷和處理的復(fù)雜性。比如盲目套用圖紙,結(jié)構(gòu)方案不正確,計算簡圖與實(shí)際受力不符;荷載取值過小,內(nèi)力分析有誤,結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性差;施工偷工減料、不按圖施工、施工質(zhì)量低劣;或是建筑材料及制品不合格,擅自代用材料等原因所造成。由此可見,即使同一性質(zhì)的質(zhì)量問題,原因有時截然不同。所以,在處理質(zhì)量問題時,必須深入地進(jìn)行調(diào)查研究,針對其質(zhì)量問題的特征作具體分析。例如建構(gòu)筑物的不正常沉降,地基的容許承載力與持力層不符;也可能是未處理好不均勻地基,產(chǎn)生過大的不均勻沉降等;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。同時同類型的質(zhì)量問題,還有可能一再重復(fù)發(fā)生。

　　3.現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

　　3.1結(jié)構(gòu)智能化

　　傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)是一種被動結(jié)構(gòu)，一經(jīng)設(shè)計、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)測結(jié)構(gòu)，它賦予傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)以在線監(jiān)測機(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)測結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加了監(jiān)測數(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。

　　3.2現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)分類

　　現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)按其材料可分為兩種類型，分述如下。

　　3.2.1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、動作和控制處理功能的材料或儀器，并集成進(jìn)現(xiàn)代計算機(jī)硬件軟件技術(shù)，由傳感元件采集和檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息，由計算機(jī)對這些信息進(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、激勵驅(qū)動元件執(zhí)行相應(yīng)動作。

　　屬于這種類型的智能結(jié)構(gòu)只需對傳統(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)。

　　3.2.2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);

　�、诰哂袘�(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)報能力的現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu);

　�、菥哂斜O(jiān)測鋼筋或鋼構(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)。

　　3.3現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容

　　3.3.1智能化設(shè)計

　　現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)的首要研究內(nèi)容就是對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能化的概念設(shè)計策略性研究。需要針對結(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，它們是：對結(jié)構(gòu)在使用中可能發(fā)生的各種行為進(jìn)行預(yù)測，對結(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由傳感元件實(shí)現(xiàn)智能控制

　　另外一項(xiàng)重要研究內(nèi)容就是傳感元件。感覺是現(xiàn)代土木結(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)動等智能控制功能。有鑒于此，應(yīng)對傳感元件提出一些特殊要求如下：

　�、俪叽缂�(xì)微，不影響結(jié)構(gòu)外形;

　�、谂c基體結(jié)構(gòu)耦合良好，對原結(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;

　�、軅鞲械母采w面要寬;

　�、菪盘栴l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;

　�、呖雇饨绺蓴_能力強(qiáng);

　�、嗄茉诮Y(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作動材料分析

　　現(xiàn)代土木結(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)的作動件�？梢酝ㄟ^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)到作動目的。

　　對它的要求主要有：

　�、倥c基體結(jié)構(gòu)耦合良好，結(jié)合強(qiáng)度高;

　�、谧鲃釉�件本身的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度高;

　　③驅(qū)動方法簡單安全，對基體結(jié)構(gòu)無影響，激勵能量小;

　　④激勵后能產(chǎn)生高效穩(wěn)定的控制，反復(fù)激勵下性能穩(wěn)定;

　�、蓊l率響應(yīng)范圍寬，響應(yīng)速度快，并可控制;常用的作動材料有記憶型合金、壓電材料、記憶聚合物以及聚合膠體等。目前有關(guān)作動元件的研究正在一些領(lǐng)域展開，如董聰、Crawlay等人評述了幾種常用作動/傳感材料的性能。

　　4.結(jié)論

　　正如建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門原動力一樣，現(xiàn)代土木結(jié)構(gòu)及智能建筑不僅對于未來土木界的發(fā)展意義重大，而且對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)一步帶動其它高科技領(lǐng)域的進(jìn)一步提高，是土木工程界的知識經(jīng)濟(jì)。

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