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摘要：
近几年来，地震灾害不断，对广大人民的生命财产安全造成了极大的威胁。为了解决这个困境，我们要大力发展土木工程智能结构体系，它能够有效地降低自然灾害的影响。如今，加强智能化技术的研究和应用是当前建筑学的热点问题和发展方向。本文从土木工程智能结构的原件及材料构成入手，对今后智能结构研究的关键性问题提出合理的解决建议，希望能为广大的同行们带来一点启示。
关键词：
土木工程；智能结构体系；现状与发展
一般来说，大型土木工程结构的使用寿命少说几十年，甚至有使用上百年的。但是，近几年来，地震灾害不断，对广大人民的生命财产安全造成了极大的威胁。因此，为了解决这个困境，我们要大力发展土木工程智能结构体系，它能够有效地降低自然灾害的影响。虽然最近我国土木工程智能结构的研究从被动转变为主动，但是因其起步较晚，还是有很多需要完善的方面。所以，加强智能化技术的研究和应用是当前建筑学的热点问题和发展方向。本文从土木工程智能结构的原件及材料构成入手，详细分析了在土木工程中对智能材料的具体应用，进而对今后智能结构研究的关键性问题提出合理的解决建议，希望能为广大的同行们带来一点启示。
1土木工程智能结构的原件及材料构成
1.1土木工程智能结构的系统组成
土木工程智能结构体系由信号处理器、传感器和控制器3个部分组成。在该系统中，传感器和信号驱动元件的稳定性能都比较好，他们二者将有机地结合在一起进行工作。如果发现该智能结构体系中存在危险，那么传感器会立即开始工作，利用外部传输系统将这些不安全的信息传送到控制器中。控制器一旦接收到信号后就立刻被激活开始进行工作，促使建筑工程做好减震的准备。与此同时，建筑物本身配备了适应装置而具有传导性。当建筑物受到地震等灾害的侵袭时，这个适应装置就可以随着外界环境的改变来调整建筑物的结构，从而达到安全性的目的。
1.2土木工程智能材料的组成
土木工程智能结构的材料一般来说由以下两大类构成。第一，形状记忆材料、电（磁）流变体材料、电致磁致伸缩材料、功能凝胶等等。这些材料用于智能结构系统中的控制器材料，因为这些材料可根据温度、电磁场的变化来改变自身的形状、结构、尺寸、频率、位置或刚性，所以这些材料对于环境的改变损害较小。第二，主要包括光导纤维、应变合金、愈合材料等特种传感器材料。这些材料用于智能结构系统中的传感器材料。
2在土木工程中对智能材料的具体应用
2.1应用形状记忆合金
由于形状记忆合金的相变回复力十分高，因此可以利用该特性研制出被动耗能控制系统，这个系统可以进行土木工程结构的被动耗能抗震控制。其工作原理是通过耗能器感受到建筑结构的层间变形，从而达到消耗地震能量的目的。
2.2应用电（磁）流变体
应用电（磁）流变体主要是进行结构振动控制，目前利用该材料已经研发出了多种减振控制器，对土木工程结构进行振动控制。在建筑结构中使用减振控制器可以显著减小结构的层间位移与扭转，从而保证建筑物的安全稳定性。
2.3应用压电材料
如今，利用压电材料主要应用于土木工程结构的噪声主动控制、静变形控制、自适应修复、健康监测、安全评定以及抗震抗风等方面[1]。这其中在建筑结构中利用压电堆技术可以有助于建筑物主动进行抗震控制，并且取得了很好的控制效果。
2.4应用磁致伸缩材料
磁致伸缩材料的主要应用范围在于驱动器的制造方面，该研究目前还在主动隔振有效性试验中。虽然试验取得了有效的控制效果，但是还仅仅对实验室阶段的小型结构有效。如果想要应用于大型土木工程结构中，还需要一段时间的研究。
2.5应用光导纤维
光导纤维材料是地震响应主动控制中传感器的主要制造材料，有利于土木工程结构的健康诊断。其工作原理是在传统的混凝土中埋入光纤作为传感元件进行结构强度、损伤、变形、振动等方面的自动诊断、监测及控制，形成具有智能功能的混凝土结构，从而达到建筑结构的自检测和自修复的目的。
2.6应用愈合材料
在混凝土结构中加入愈合材料，有利于建筑物在受到损伤后能够进行快速的修复，是解决土木工程结构中混凝土材料损伤的最佳途径。然而，该项技术还处于研究阶段，相信在不久的将来一定能够得到广泛的应用。
3智能结构的关键性问题和研究建议
3.1提高智能传感技术
智能传感技术是整个智能体系中最重要和最核心的技术，利用适当的材料可以明显的提高传感元件的敏感性和稳定性，对于整个建筑结构体系的实时检测功能有着巨大的帮助和作用。除此之外，提高智能传感技术还要充分结合如电磁学、仿真学等多门学科，综合多门学科的特点及优点，可以从整理上来提高传感技术[2]。
3.2推广智能驱动技术
智能驱动技术主要用于土木工程结构形状的控制及修复上。这项技术的工作原理主要是如果出现外界条件的改变时，驱动元件可以改变自身结构来适应外部环境的变化，从而保证建筑物结构的稳定性。今后我们可以多从智能结构本身出发，利用该技术在第一时间内自动的改变外界环境对于结构整体的影响。
3.3发展智能控制集成技术
智能控制集成技术最大的特点就是集成化处理模式，通过高效的内部集成系统对各个部件进行集中、综合的管理，这也将成为未来的主要研究方向之一。
3.4提高信息处理与传输技术
信息处理与传输技术是整个智能体系的重要辅助成分，他们相当于整个体系的桥梁，一旦出现问题，那么会产生巨大的影响[3]。因此对于如何同时进行数据传输也将成为一个重点研究的对象。
4结束语
综上所述，土木工程智能结构体系可以说是目前该行业中较为热门的研究重点，该体系如今已经被广泛地应用到各个工程之中。对于智能结构体系的研究，能在很大一定程度上提高建筑物的安全性。然而，随着科学进步，不断有新材料和新技术的出现，这就要求我们一定要与时俱进，用发展的眼光和创新的技术来武装自己，结合智能材料的优点，实事求是的开展结构设计，大力推动土木工程智能结构体系的研究与发展。
作者：宣磊 单位：沈阳世昌建筑工程有限公司
参考文献：
[1]富维信,张志新,卢木林,刘建国,张晓琪.智能材料结构系统在土木工程中的应用与发展现状[J].地震工程与工程振动,2012(13):21-24.
[2]王菲,李晓贵.土木工程中智能材料所起到的作用研究[J].科技论坛,2011(11):32-33.
[3]程显文,关群.智能材料在土木工程中的应用[J].工程与建设,2006,20(1):69-71.
