引言：易發(fā)表網(wǎng)憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇土木工程的技能范例。如需獲取更多原創(chuàng)內(nèi)容，可隨時聯(lián)系我們的客服老師。

第1篇

關(guān)鍵詞： 土木工程 本科教育 計算能力 實踐環(huán)節(jié)

1.引言

土木工程專業(yè)的大學(xué)生開設(shè)課程多，對理論和計算能力要求高。隨著最近十年各大專院校逐年擴招及擴充專業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計有三分之一的高校開展了土木工程本科教育，學(xué)生人數(shù)是十年以前的十幾倍，土木工程專業(yè)本科學(xué)生以前就業(yè)以設(shè)計院、科研單位、高校為主，動手計算工作專業(yè)分工明確，但現(xiàn)在學(xué)生的就業(yè)以施工企業(yè)一線為主，要求土木專業(yè)學(xué)生有更強的綜合動手計算能力，要求既能夠紙上驗算也能利用計算機進行計算，小到規(guī)范驗算，大到利用軟件數(shù)值計算都應(yīng)該比較熟練。計算能力已經(jīng)成為土木工程專業(yè)學(xué)生所必須的素質(zhì)，提高在校學(xué)生的計算能力已經(jīng)成為亟待解決的問題。

2.提高土木工程學(xué)生計算能力的途徑

根據(jù)日常教學(xué)和工程實踐提出以下幾條提高土木工程專業(yè)學(xué)生計算能力的有效途徑，對往屆該專業(yè)學(xué)生工作后追蹤表明實際計算能力的培養(yǎng)顯得尤為重要。

2.1 注意基本計算方法的練習(xí)

教學(xué)中每個專業(yè)都有自己的主干課，比如土木工程專業(yè)課中的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程，它的力法和位移法解題，比如鋼筋混凝土工程中的彎、壓、剪、扭解題方法，對于該類課程中的計算方法和經(jīng)典范例專業(yè)老師應(yīng)該重點講解，做到每個學(xué)生聽得懂，理得清，更重要的是會計算，課堂上留有答疑時間，課后作業(yè)應(yīng)該向這個方向傾向，考試過程中有所體現(xiàn)，從而增加學(xué)生對這方面的重視。

土木工程專業(yè)教師本身應(yīng)該多參與工程實踐，參加國家規(guī)范和行業(yè)規(guī)程類的職業(yè)培訓(xùn)，提高自己的見識，通過土建類相關(guān)的職業(yè)資格考試來驗證自己的計算能力，盡量具有教師和工程師雙重身份，從而比較順利的掌握工程計算的側(cè)重點和未來走向，讓學(xué)生計算能力的提高有的放矢，適應(yīng)幾年以后的畢業(yè)后工作實際。

2.2 重視畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)

土木工程專業(yè)設(shè)置了大量的實踐環(huán)節(jié)教育，一般四年時間內(nèi)會有三次實習(xí)還會利用大約一個學(xué)期的實踐來進行畢業(yè)設(shè)計。很多學(xué)生甚至學(xué)校對實踐環(huán)節(jié)走過場現(xiàn)象嚴重，畢業(yè)設(shè)計抄襲較多。這種行為嚴重影響了本科生的培養(yǎng)質(zhì)量，出現(xiàn)了學(xué)生似懂非懂，可能理論頭頭是道，但是接觸到實際問題不知如何下手。

對于從事畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)的老師要真正負起責任，每個教師指導(dǎo)本科生數(shù)量控制在五個以內(nèi)比較合適，畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)，從宏觀處把握知識，設(shè)計過程應(yīng)該熟練，知道先做什么后做什么，能把專業(yè)課程串聯(lián)起來，加深學(xué)生對專業(yè)的深刻認識。畢業(yè)設(shè)計老師要做到每天有指導(dǎo)，學(xué)生要每周有驗收，靜下心來進行計算，借鑒相關(guān)實例，很多內(nèi)容在計算中出現(xiàn)錯誤，推倒了重來，計算的印象更加深刻。堅決杜絕畢業(yè)設(shè)計期間長期外出實習(xí)，看似學(xué)到一些知識，實際上從提高計算能力的角度屬于本末倒置。

2.3 重視課程作業(yè)和課程設(shè)計

土木工程專業(yè)學(xué)生需要利用理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)解決工程實際問題，掌握鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等的設(shè)計方法，在開設(shè)這些課的同時，對應(yīng)的隨課作業(yè)還是比較重要的，它是理論知識在課堂以下的一種重現(xiàn)和反饋，課程作業(yè)應(yīng)杜絕抄襲現(xiàn)象，對課程中應(yīng)該隨機設(shè)置習(xí)題課，糾正計算中的共性問題，對于該種共性問題在考試題目中應(yīng)該有所體現(xiàn)，給學(xué)生計算的動力。

對于主干專業(yè)課，比如混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、單層廠房、地基基礎(chǔ)等都會相應(yīng)的設(shè)置課程設(shè)計，課程設(shè)計是提高計算能力的基石，它從微觀處著眼學(xué)生的紙面驗算能力，這種能力在實際工程中應(yīng)用很多，給個具體工程背景，參照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程進行設(shè)計和驗算，解決學(xué)生上手具體問題比較困難的能力，課程設(shè)計的真題真做很重要。作為專業(yè)教師在具體指導(dǎo)過程中應(yīng)該正確引導(dǎo)，做到一人一題，類似題目數(shù)字也要變化，防止學(xué)生抄襲，能手寫的設(shè)計盡量手寫，抄一遍也會增加學(xué)生的印象，在時間允許的條件下盡量做到課程設(shè)計答辯制度。

2.4 提高計算機應(yīng)用能力

計算機應(yīng)用已經(jīng)成為一門基本技能，此處在工程上的應(yīng)用是借助計算機軟件平臺提高解決工程實際問題的能力。從辦公軟件EXCEL中公式的編輯到利用計算機語言實現(xiàn)一些算法，從CAD輔助制圖到CAE輔助工程，從結(jié)構(gòu)力學(xué)的力學(xué)求解器到MATLAB和PKPM軟件的使用，甚至利用大型計算軟件ANSYS計算與分析結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)期間都應(yīng)該根據(jù)專業(yè)方向和學(xué)習(xí)興趣由熟悉到精通的學(xué)習(xí)，對于工作中計算方面獨當一面大有裨益。

計算機應(yīng)用能力往往是土木工程專業(yè)學(xué)生的軟肋，學(xué)習(xí)中正常的計算機應(yīng)用還可以，比如CAD畫圖，但是其他軟件計算方面存在缺陷。當然原因是多方面的，其中最主要的是當今高校在人才培養(yǎng)、課程設(shè)置上和實際工程存在偏差，應(yīng)該多開設(shè)一些計算機應(yīng)用方面的課程，如果必修課的形式在時間上不允許，可以在課余時間開設(shè)一些選修課，當然對教師自身計算機應(yīng)用的水平提出了要求。最后的畢業(yè)設(shè)計推薦使用手算示范和整體軟件計算相結(jié)合的方式。

3.結(jié)語

針對土木工程專業(yè)學(xué)生計算能力的要求越來越高，從基本方法練習(xí)環(huán)節(jié)、畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)、課程作業(yè)和課程設(shè)計環(huán)節(jié)、計算機應(yīng)用能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)提出了提高該專業(yè)學(xué)生計算能力的途徑，希望對土木專業(yè)教育工作者有所幫助。

參考文獻

[1]鄒北驥.理工類計算機基礎(chǔ)教育應(yīng)面向工程計算能力培養(yǎng)[J].學(xué)科建設(shè)與教學(xué)研究

[2]趙玲.土木專業(yè)大學(xué)生計算機應(yīng)用能力研究[J].高等建筑教育

第2篇

論文關(guān)鍵詞：土木工程；畢業(yè)設(shè)計；創(chuàng)新能力；實踐

高等院校的培養(yǎng)目標要求本科畢業(yè)生掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，具有分析與解決實際問題的能力，具有從事本專業(yè)工作的能力和初步的科學(xué)研究能力。近年來，我國建筑經(jīng)濟發(fā)展較快，社會對高等學(xué)校土木工程專業(yè)的人才需求量增大，對其質(zhì)量的要求也逐步提高。土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計是反映學(xué)生綜合運用大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識獨立分析和解決問題的能力，及進行工程設(shè)計和科學(xué)研究的能力。如何抓好畢業(yè)設(shè)計這一實踐環(huán)節(jié)，提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，應(yīng)引起高校專業(yè)課教師的高度重視。為提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，更好地適應(yīng)社會，各項教學(xué)改革均應(yīng)考慮畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)效果，并采取相應(yīng)的改革措施，使畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。在畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)工作中，還存在一些問題。

一是教師自身創(chuàng)新能力有限，責任心不夠。教師課堂教學(xué)任務(wù)繁重，投入到畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)的時間遠遠不夠，更無精力要求學(xué)生畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新。

二是畢業(yè)設(shè)計過程中忽視對學(xué)生進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計選題及內(nèi)容單一，不靈活。

三是畢業(yè)設(shè)計模式僵化，學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維的條件受限。僅局限于校內(nèi)做畢業(yè)設(shè)計，反對校企結(jié)合的模式，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的拓展。

四是畢業(yè)設(shè)計過程檢查和考核評價體系有待創(chuàng)新。畢業(yè)設(shè)計開題報告、中期檢查等環(huán)節(jié)只注重形式，沒有起到應(yīng)有的作用，畢業(yè)設(shè)計成績給定標準需要細化。

一、實施方案和實施方法

1.提高教師自身的創(chuàng)新能力和責任感

高校教師自身的創(chuàng)新能力對創(chuàng)新教育起著重要作用。在這方面，學(xué)校應(yīng)積極支持并出臺鼓勵教師進行創(chuàng)新的政策，鼓勵專業(yè)課教師深入現(xiàn)場，解決社會生產(chǎn)實際中的具體問題，在教學(xué)和科研中提高創(chuàng)新能力，養(yǎng)成創(chuàng)新的良好教風，不斷積累開展創(chuàng)新教學(xué)工作的經(jīng)驗。鼓勵教師積極申報國家級、省級教學(xué)改革及科學(xué)研究項目，充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，并帶動學(xué)生把畢業(yè)設(shè)計融入到科研項目中。畢業(yè)設(shè)計不像課堂教學(xué)，它可以巧妙加入個人對以前所學(xué)知識的充分理解。在這個過程中，教師思路靈活，思維開闊，不斷創(chuàng)新才能帶動學(xué)生有更開闊的思路。另外，高校教師應(yīng)把創(chuàng)新教育當作一種責任教育，充分認識到創(chuàng)新給學(xué)生帶來的效益。學(xué)校在安排教學(xué)任務(wù)時，盡量減輕有指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計教師的課堂工作量；或者課堂教學(xué)任務(wù)重的教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計學(xué)生數(shù)盡量控制在可指導(dǎo)的范圍內(nèi)。保證教師有足夠的時間指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計并進行創(chuàng)新能力發(fā)揮。

2.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，抓好畢業(yè)設(shè)計選題工作，發(fā)揮教師和學(xué)生的創(chuàng)新能力

畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)教育最后一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，必須更好地體現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練。在進行專業(yè)課教學(xué)計劃過程中，結(jié)合認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)及課程設(shè)計，一方面由各專業(yè)教師結(jié)合自己參加的科研課題，組織學(xué)生參加本專業(yè)的科研活動，進行創(chuàng)新能力和實踐能力的鍛煉；另一方面在進行畢業(yè)設(shè)計之前，利用4周的畢業(yè)實習(xí)時間，由學(xué)生結(jié)合畢業(yè)實習(xí)基地，在專業(yè)教師的指導(dǎo)下，結(jié)合專業(yè)方向?qū)ν聊竟こ唐髽I(yè)單位和設(shè)計院的新材料和新技術(shù)進行調(diào)研，學(xué)生自己選題后，由指導(dǎo)教師根據(jù)選題和研究的內(nèi)容是否具有創(chuàng)新性而確定是否開題。這樣可以有效調(diào)動學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新能力的積極性和主動性。

有計劃的提前進行設(shè)計也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種途徑。為了使學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計緊密結(jié)合，可以在專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)實習(xí)過程中就逐步引入畢業(yè)設(shè)計。例如，在第八學(xué)期讓學(xué)生熟悉和掌握畢業(yè)設(shè)計所涉及的相關(guān)專業(yè)知識，明確設(shè)計任務(wù)，查閱相應(yīng)文獻資料，提前進入畢業(yè)設(shè)計工作狀態(tài)，學(xué)期末做出初步設(shè)計方案。提前進行畢業(yè)設(shè)計某種程度上變相延長了畢業(yè)設(shè)計時間，使學(xué)生有足夠的時間進行創(chuàng)新思考，為正式的畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)，也有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，既有利于專業(yè)課學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高，也促進學(xué)生增加對畢業(yè)設(shè)計工作的投入。提前進入畢業(yè)設(shè)計也可以使學(xué)生與專業(yè)教師有較多的接觸機會，有更多的時間向教師請教設(shè)計方法和設(shè)計思路，有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

畢業(yè)設(shè)計選題是否合適，對畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量、學(xué)生能力的發(fā)揮以及學(xué)生知識水平的提高有很大影響。總結(jié)起來，選題應(yīng)符合以下要求：（1）選題要符合培養(yǎng)目標要求，覆蓋專業(yè)主干課程內(nèi)容；（2）選題要聯(lián)系生產(chǎn)實際，或者結(jié)合教師的科研項目，提高就業(yè)后的科研能力；（3）選題應(yīng)新穎，不要局限于歷年的單一模式，可以擴展到本專業(yè)相近的專業(yè)題目，例如施工組織設(shè)計、建筑概預(yù)算等，如果工作量不夠可以增加部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算作為補充。設(shè)計結(jié)束后學(xué)生創(chuàng)新能力有明顯的提高。

3.改革畢業(yè)設(shè)計模式，校企結(jié)合，設(shè)計與就業(yè)相結(jié)合，營造良好的創(chuàng)新條件

為了適應(yīng)社會的快速發(fā)展，必須改變傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計模式。在教學(xué)過程中，教師可以與建筑工程企業(yè)或者設(shè)計院相結(jié)合，采取統(tǒng)一安排、學(xué)生根據(jù)就業(yè)意向自主安排的模式，一方面可以使理論更好地聯(lián)系實際，另一方指導(dǎo)教師和學(xué)生可以學(xué)到一些課本上涉及不到的專業(yè)具體細節(jié)問題。結(jié)合現(xiàn)場做畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生可以在建筑公司相關(guān)專業(yè)技術(shù)負責人的指導(dǎo)下進行畢業(yè)設(shè)計工作，不僅可以拓寬知識面，還可以解決具體的生產(chǎn)實際問題。但需要教師嚴格把關(guān)，要求學(xué)生定期匯報畢業(yè)設(shè)計的階段性成果，對這些學(xué)生的要求要比在校學(xué)生更高，對學(xué)生具有一定的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性。這可以改善學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中被動接受自己不感興趣的課題的現(xiàn)狀，從而最大限度開發(fā)了學(xué)生潛在創(chuàng)新能力。

同時，學(xué)校和學(xué)院應(yīng)加快土木學(xué)院產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合步伐，鼓勵教師通過校友及有渠道的學(xué)生與大型建筑企業(yè)或者設(shè)計院聯(lián)系，建立合作關(guān)系，學(xué)院主動與這些單位磋商，達成聯(lián)合辦學(xué)，簽訂學(xué)生在單位進行畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計的有關(guān)協(xié)議。這樣的改革措施可以為專業(yè)課程設(shè)置，教學(xué)內(nèi)容改革方向提供依據(jù)，也可以縮短學(xué)校教學(xué)與企業(yè)需求之間的差距。

4.加強畢業(yè)設(shè)計過程檢查和成績考核體系的創(chuàng)新

畢業(yè)設(shè)計進行過程中，指導(dǎo)教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，組織管理是保障。畢業(yè)設(shè)計應(yīng)是嚴格的、規(guī)范化的過程。

（1）教師編寫畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書和任務(wù)書。任務(wù)書應(yīng)明確設(shè)計題目范圍、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計進度安排及對設(shè)計成果的要求等。指導(dǎo)教師應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力、查閱和使用工具書的能力，教師按設(shè)計進度，有針對性地對學(xué)生進行啟發(fā)式輔導(dǎo)。

（2）定期檢查。畢業(yè)設(shè)計開始一周后，要求每位學(xué)生寫好開題報告和設(shè)計計劃，并向指導(dǎo)教師匯報，教師要對設(shè)計方案、工作計劃、進度安排等進行全面指導(dǎo)，提出明確要求。校、院可以對開題的情況進行抽查。在畢業(yè)設(shè)計全過程中，指導(dǎo)教師要保證有足夠的時間與學(xué)生直接見面，應(yīng)對本組學(xué)生每周進行一次工作進程和質(zhì)量的抽查。每月進行一次階段檢查，提出指導(dǎo)意見。畢業(yè)設(shè)計的中期檢查對扎實開展畢業(yè)設(shè)計工作，減少“前松后緊”的現(xiàn)象，起到督促和推動作用。

（3）嚴格答辯程序，客觀評定設(shè)計成績。學(xué)院要成立答辯工作領(lǐng)導(dǎo)小組和答辯委員會，下設(shè)答辯小組，分別由4～5名教師組成。答辯前，學(xué)生將獨立完成的畢業(yè)設(shè)計交給指導(dǎo)教師審閱，指導(dǎo)教師給出評語和成績后由評閱教師評閱，然后決定是否可以進入答辯程序。這些順序決不能任意調(diào)整，流于形式，也不能減少任一程序。對不遵守紀律、抄襲他人或者下載網(wǎng)上設(shè)計的學(xué)生，取消畢業(yè)答辯資格，絕不姑息。學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計成績由開題報告成績、中期檢查成績、指導(dǎo)教師評定成績、評閱教師評定成績和答辯成績五部分組成，各部分所占比例建議分別為5 %、5 %、50 %、15 %、25 %。對畢業(yè)設(shè)計成績評定要求科學(xué)、嚴格、客觀、公正，標準統(tǒng)一。對畢業(yè)設(shè)計進行客觀、合理的考核，對促進學(xué)生充分發(fā)揮積極性和主動性，對做好畢業(yè)設(shè)計和提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量起到重要激勵的作用。

第3篇

【關(guān)鍵詞】土木工程；節(jié)能環(huán)保技術(shù)；應(yīng)用

1引言

現(xiàn)階段，隨著土木工程施工數(shù)量的增加以及對施工質(zhì)量的高要求，引發(fā)了一系列環(huán)境污染問題，然而一直也無法找到十分合理的解決辦法，導(dǎo)致土壤資源和自然生態(tài)環(huán)境遭到了嚴重破壞。把節(jié)能環(huán)保技術(shù)運用到土木工程施工中，不僅可以有效地控制環(huán)境污染，通過使用環(huán)保材料和技術(shù)使土木工程的施工朝著生態(tài)化、綠色化方向發(fā)展，還可以有效地保證土木工程施工的質(zhì)量。

2節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中應(yīng)用的重要意義

1）改善環(huán)境污染問題。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市的集中化構(gòu)建，大量的土木工程項目實施雖然可以給人們的學(xué)習(xí)生活提供很多方便，但也產(chǎn)生了大量的污染源，比如固體有害品、粉塵顆粒等。為了有效地改善土木工程施工給環(huán)境造成的污染和破壞，我們需要合理地將節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到土木工程中，同時強調(diào)自然資源的科學(xué)分配，減小能源的浪費。2）有利于土木工程施工的現(xiàn)代化和環(huán)保化。針對現(xiàn)實生活中的土木工程施工任務(wù)，由于其耗時長、成本高的特征，一般來說土木工程的質(zhì)量不易控制。節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中的普遍使用，不僅可以有效地控制土木工程的成本預(yù)算及質(zhì)量，還可以為土木工程制定低消耗、高效率的發(fā)展方向，符合當代社會現(xiàn)代化和環(huán)保化的發(fā)展戰(zhàn)略要求。3）提升生活質(zhì)量。由于經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，人們對于自己的居住環(huán)境也有了更高的要求。節(jié)能環(huán)保技術(shù)的使用可以給人們的生活環(huán)境帶來巨大的轉(zhuǎn)變作用，通過在土木工程施工過程中采用一些新型的環(huán)保材料，減輕傳統(tǒng)的工程材料產(chǎn)生的污染，為人類構(gòu)建一個低碳、節(jié)能、綠色的家園。4）提倡節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。為了提高創(chuàng)新企業(yè)的管理水平，制定企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標，這就要求在土木工程的施工任務(wù)中必須采用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，并學(xué)會合理運用，發(fā)揮其優(yōu)勢。科學(xué)合理的使用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，緩解土木工程施工時出現(xiàn)的高損耗、質(zhì)量良莠不齊的問題，在一定程度上降低施工成本，積極響應(yīng)政府政策，堅持傳播節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。

3節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中應(yīng)用面臨的問題

目前來說，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用前景非常良好，但由于我國傳統(tǒng)的土木工程企業(yè)數(shù)量較多，再加上對節(jié)能環(huán)保技術(shù)的了解不夠全面，一時很難轉(zhuǎn)換角色，所以限制了節(jié)能環(huán)保技術(shù)在施工中的普遍應(yīng)用，施工質(zhì)量也不能得到有效的保障。

3.1缺乏節(jié)能環(huán)保意識

想要將節(jié)能環(huán)保技術(shù)廣泛地應(yīng)用于土木工程的施工過程中，需要使整個土木工程行業(yè)充分了解到節(jié)能環(huán)保技術(shù)的優(yōu)勢以及產(chǎn)生的積極作用。但是，在現(xiàn)實情況中，一部分施工單位對節(jié)能環(huán)保的理念并不足夠了解，缺乏節(jié)能環(huán)保意識，仍然習(xí)慣沿用原先的工程技術(shù)和材料，而忽視了給周圍環(huán)境造成的惡劣影響，從而影響著土木工程施工的可持續(xù)發(fā)展。

3.2缺乏完善的節(jié)能環(huán)保管理機制

一些施工單位在進行土木工程項目施工時，只是單純地使用了節(jié)能環(huán)保技術(shù)和環(huán)保材料，而沒有考慮到如何提高節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中應(yīng)用的效率，缺乏一個完善的節(jié)能環(huán)保管理機制，比如施工細節(jié)不完善、工作范圍劃分不清等問題，導(dǎo)致有一些施工人員在實際施工過程中，可能并沒有嚴格根據(jù)節(jié)能環(huán)保技術(shù)標準和規(guī)定進行施工，這樣就極大地影響了節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用的效果，進而影響了土木工程的施工質(zhì)量。

3.3缺乏對施工材料的控制

由于土木工程的施工過程中所使用的施工材料種類較多、數(shù)量較大，同時建筑工程的功能性和舒適度的體現(xiàn)都與施工材料有著密不可分的聯(lián)系，選擇合適的環(huán)保施工材料，不僅可以增強建筑物的恒溫性、隔熱性、防水性和堅固性，還可以減小對環(huán)境造成的污染。假如在土木工程施工時采用了質(zhì)量不達標的施工材料，必然會極大地降低建筑物的性能，嚴重影響到施工單位的信譽，另外還會給附近環(huán)境帶來一定的污染問題。

4節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中應(yīng)用的有效策略

1）提高節(jié)能環(huán)保意識。為了加快節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中的普遍應(yīng)用，需要讓施工單位更加全面的了解節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中應(yīng)用的巨大影響作用，提高所有相關(guān)人員的節(jié)能環(huán)保意識。一方面，針對施工單位的所有相關(guān)施工人員，要加強對節(jié)能環(huán)保技術(shù)的相關(guān)概念的傳播力度，定期對員工進行節(jié)能環(huán)保技術(shù)的培訓(xùn)和考核，提升其對節(jié)能環(huán)保技術(shù)的關(guān)注度。另一方面，針對社會大眾，開展一些與節(jié)能環(huán)保技術(shù)相關(guān)的講座，使人們更好地認識到節(jié)能環(huán)保的重要性，進而督促施工人員的施工過程，有利于土木工程質(zhì)量的提升。2）建立完善的節(jié)能環(huán)保管理機制。為了加強對土木工程施工中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)的監(jiān)管，施工單位需要建立一個完善的節(jié)能環(huán)保管理機制，第一，要從不同人員的角度出發(fā)，考慮到每個職位、每個施工人員的相關(guān)工作，進而保證土木工程施工的正常運轉(zhuǎn)。第二，由于土木工程的復(fù)雜性、動態(tài)性的特點，需要對施工的整個過程進行細化，要將管理機制落實到每一個點上。第三，施工單位可以聘用專門的監(jiān)管人員，對節(jié)能環(huán)保的應(yīng)用進行有效的監(jiān)督管理，提高施工效率。3）嚴格控制施工材料的選擇。隨著土木工程行業(yè)的快速興起，建材市場中施工材料的品牌越來越多，質(zhì)量參差不齊。在具體的施工材料挑選時，首先要對土木工程的施工項目進行實地考察，考慮到各種因素及情況，根據(jù)分析結(jié)果購買性價比高的的環(huán)保施工材料。傳統(tǒng)的土木工程使用的施工材料一般為石頭、木材等，這些材料會給周圍的環(huán)境帶來嚴重的粉塵顆粒污染，不利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。所以，在選擇施工材料時，優(yōu)先選擇采用一些高分子復(fù)合環(huán)保施工材料，從而確保施工的質(zhì)量。

第4篇

關(guān)鍵詞：土木工程；建筑節(jié)能；經(jīng)濟發(fā)展

一、引言

當前，我國正處在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化快速發(fā)展的重要時期，面臨著來自各方面的挑戰(zhàn)和矛盾。其中，能源問題已經(jīng)成為了影響發(fā)展進程的重要問題之一。而據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，無論是在發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，建筑能耗在總能耗中所占的比重達到了25%～40%。因此，開展建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究，加強土木工程建筑節(jié)能措施的貫徹落實具有重要的現(xiàn)實意義。

二、建筑耗能

建筑能耗主要是指建筑消用能耗，具體來說包括采暖、熱供和照明等方面。而土木工程建筑節(jié)能主要是指在確保居住地方的舒適環(huán)境之下，在恰當?shù)氖褂煤图夹g(shù)進步的基礎(chǔ)上，通過一些途徑比如經(jīng)濟結(jié)構(gòu)上的合理化以及科學(xué)的管理模式，加上對新型保溫材料的采用從而有效地降低建筑能耗。一般來說，土木工程建筑物具有壽命長、穩(wěn)定性高等特點，建成之后就比較難改變其主體結(jié)構(gòu)和基本功能設(shè)施，所以要想對建筑物進行節(jié)能改造是很困難的。因此，需要在土木工程建筑開始建設(shè)之前就要充分考慮其本身的能耗問題，并采取相應(yīng)的措施才最大限度地降低建筑物的能耗，包括建筑物的設(shè)計、構(gòu)造的處理和相應(yīng)的環(huán)境控制設(shè)備系統(tǒng)等方面。只有這樣，才能既發(fā)揮出建筑本身的功能，又減少對居住環(huán)境的影響，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

三、我國建筑節(jié)能方面的主要問題

3.1、對建筑節(jié)能的認識和重視程度不夠

這是目前一個普遍存在的問題，在很大程度上制約和影響了我國建筑節(jié)能措施的應(yīng)用范圍和節(jié)能目標的實現(xiàn)。在房地產(chǎn)行業(yè)快速發(fā)展的大環(huán)境下，我國大部分城市的土木建筑發(fā)展迅速、層出不窮。然而，有的開發(fā)商對建筑節(jié)能的認識不夠，導(dǎo)致其不夠重視，主觀積極性也不夠高。這在一定程度上影響了建筑節(jié)能領(lǐng)域相關(guān)措施的推廣和技術(shù)進步。另一方面，有的開發(fā)商在自身經(jīng)濟利益的趨勢下，盲目地追求建筑本身樣式上的新奇，過分注重建筑風格，使得很多建筑脫離了當?shù)氐膶嶋H情況和自然條件，造成了建筑物在節(jié)能方面的局限性和相關(guān)無法彌補的不足。

3.2、建筑節(jié)能技術(shù)還存在一定的不足

應(yīng)該說建筑節(jié)能本身是一項綜合性和專業(yè)性很強的系統(tǒng)工程，涉及到多個學(xué)科的多方面的知識，對其相關(guān)理論和技術(shù)的研究也是一個相對長期的過程。建筑節(jié)能貫穿于土木功能建筑的全過程，包括設(shè)計、施工、維護、材料、人員、裝備等。一方面，我國在建筑節(jié)能方面起步較晚。這不光使得我國在建筑節(jié)能的技術(shù)上與發(fā)達國家存在較大的差距，并且這種差距在短時間內(nèi)還會越來越大；同時，也造成了國民對建筑節(jié)能的認識程度還有待提高，需要繼續(xù)大力宣傳和普及建筑節(jié)能方面的知識。另一方面，我國從事建筑節(jié)能的研究人員和施工管理人員還比較缺乏，專業(yè)人員不足使得相應(yīng)的科研成果較少，而施工管理人員的缺乏又造成了建筑節(jié)能監(jiān)管的不到位。這些都在一定程度上嚴重制約了我國土木建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。

四、開展土木工程建筑節(jié)能的措施

4.1、加大宣傳力度，普及建筑節(jié)能知識

目前，我國大多數(shù)人對土木建筑節(jié)能在認識上存在的一定的誤區(qū)，認為建筑節(jié)能往往是開發(fā)商或者一些單位部門應(yīng)該考慮的事情，并且往往是以犧牲個人的生活標準和層次為代價。這種錯誤的認識不但嚴重影響了建筑節(jié)能的理念在我國的傳播，為營造建筑節(jié)能氛圍制造了障礙，還在一定給建筑節(jié)能工作的開展和節(jié)能措施額影響帶來了諸多不便。為此，我們要加大宣傳的力度，樹立以人為本的觀念，普及建筑節(jié)能知識。建筑節(jié)能不是要降低建筑標準和使用水平。因此，將建筑節(jié)能片面地理解為“低標準”和“簡易房”的認識是完成錯誤的。相反，建筑節(jié)能是國家大力提倡和開展的一項能源政策，它不光適應(yīng)了社會發(fā)展對能源提出的新要求，而且是構(gòu)建社會主義和諧社會、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的重要途徑。建筑節(jié)能主張在保證居住條件和環(huán)境安逸舒適的基礎(chǔ)之上，采取新技術(shù)新方法，科學(xué)合理地利用能源，降低和避免一些不必要的能源消耗。這不僅降低了生活成本，還從側(cè)面提高了我們的生活層次和質(zhì)量。

4.2、加快技術(shù)創(chuàng)新，開展建筑節(jié)能措施的研究

土木工程建筑節(jié)能技術(shù)的實現(xiàn)要緊緊依靠發(fā)達的科學(xué)技術(shù)，充分利用現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新，只有這樣才能在最短時間內(nèi)提高建筑的性能和節(jié)能水平，達到國家可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)指標，真正做到建筑過程中不浪費，實現(xiàn)資源的最大利用程度，保護能源。從建材的選擇開始，就要考慮到節(jié)能性，提高資源的利用率；在材料的生產(chǎn)積累和使用過程中，要科學(xué)合理的對節(jié)約型資源運用技術(shù)新途徑，降低資源消耗，對于那些不能再生資源盡可能做到不用或者少用。在使用高性能材料時，要在高效率條件下運用資源。應(yīng)用在土木工程中的結(jié)構(gòu)材料要有較好的強度和持久性，圍護結(jié)構(gòu)要有良好的保溫隔熱性能。禁止使用污染材料，對有害物質(zhì)進行有效的排放和控制，并在最大程度上使用清潔能源。在建筑過程中，建材的使用等要盡量選擇技術(shù)含量最高的方案，節(jié)約材料的消耗，爭取在建筑過程中少用甚至不用不可再生的資源，充分利用綠色能源。利用性能良好的建筑能源，是現(xiàn)實能源高效利用的前提和保障。節(jié)能建材要求具有相當?shù)膹姸群湍托裕⑶夷軌驅(qū)崿F(xiàn)良好的保溫隔熱效果。在建筑中使用的水管等都要求配備防水，隔聲等專用功能。要實現(xiàn)土木工程建筑節(jié)能，堅決不能使用具有污染性的建材，清潔能源是首選，土木工程施工過程中，要嚴格控制有毒有害物質(zhì)的排放。

4.3、加強管理機制，確保建筑節(jié)能措施的落實

國家制定了一些列的建筑節(jié)能指標，并且也有配套的法律法規(guī)進行監(jiān)控和控制，但是由于建筑節(jié)能提出時間較短，國內(nèi)仍然存在著執(zhí)行不力，監(jiān)管不嚴的問題。國家也未能建立完善的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新鼓勵和扶持政策。目前，我國的土木工程建筑節(jié)能進程比較緩慢，這很大程度上是由相應(yīng)的法制體系和鼓勵政策決定的。因此，制定推進土木工程建筑節(jié)能政策成了當務(wù)之急。當然，還需要嚴格按照法律法規(guī)執(zhí)行相應(yīng)的節(jié)能標準，政府對現(xiàn)有的建筑節(jié)能法律體系進行完善，并建立強大的監(jiān)督約束體系。抓緊建設(shè)政策扶持和技術(shù)服務(wù)支持體系。結(jié)合我國國情，吸收利用國外的建筑節(jié)能成功經(jīng)驗。對于那些提前實現(xiàn)我國建筑節(jié)能標準或是超額完成建筑節(jié)能要求的施工單位給予物質(zhì)上的獎勵和政策上的扶持。國家可以設(shè)定相應(yīng)的節(jié)能建筑標志制度。

五、結(jié)束語

現(xiàn)階段國內(nèi)建筑市場的發(fā)展情況，建筑部門對結(jié)構(gòu)設(shè)計在安全性上的管理還有很大的缺失，和國外結(jié)構(gòu)設(shè)計在安全性上的管理比起來還有較大差距。在土木建筑中提倡使用節(jié)能措施不僅能夠提高人們的生活水平和層次，加快社會經(jīng)濟發(fā)展，還能夠改善大氣環(huán)境，降低環(huán)境污染，極大地緩解當前能源消耗上的緊張局面，實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。不僅要認識到在建筑節(jié)能領(lǐng)域與發(fā)達國家的巨大差距，加快技術(shù)創(chuàng)新，還要大力普及節(jié)能措施，使新技術(shù)及時惠及人們的生活。

參考文獻

[1] 胡偉祥.土木工程建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)分析[J].煙臺職業(yè)學(xué)院學(xué)報.2015（02）

[2] 李滿宇.淺析土木工程建筑節(jié)能措施研究[J].門窗.2014（03）

第5篇

關(guān)鍵詞：智能材料；土木工程；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

中圖分類號：O434 文獻標識碼： A

一、土木工程建設(shè)項目智能材料的特征和概念

針對土木工程建設(shè)項目當中所應(yīng)用到的智能材料的種類、特性和基本的概念進行分析，是加強技術(shù)操作水準的一個首要步驟。在上個世紀七十年代，美國率先的提出了關(guān)于在建筑項目之中使用智能材料的理念和想法，并且通過試驗測試，得出材料的基本特性。而在今后的幾十年發(fā)展當中，隨著技術(shù)的不斷改進以及各大部門對建筑項目研究的重視程度增加，先后的出現(xiàn)了機敏材料、建筑結(jié)構(gòu)自適應(yīng)材料以及智能材料等項目。

首先，當前針對建筑項目當中的智能材料并沒有一個統(tǒng)一的、標準的定義。總體的來講，在土木工程施工當中應(yīng)用的智能材料指的是可以對外界的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境進行感知的、可以以此來對建筑進行準確的處理分析和判定的、具有適度相應(yīng)的智能材料。智能材料是高分子材料、人工合成材料、天然材料等之后出現(xiàn)的一種新型建筑施工材料，并且在今后的建筑行業(yè)當中將發(fā)揮出巨大的效應(yīng)。另外還需要明確的是土木工程施工建設(shè)當中所使用到的智能材料的基本特征，一般的來講，智能材料特性有以下幾點：反饋功能、傳感功能、自診斷功能、相應(yīng)功能、信息的積累以及識別功能、建筑結(jié)構(gòu)的自我修復(fù)功能、自適應(yīng)功能等。

而當前所使用的智能材料還具有以下幾個方面的特性：第一，在土木工程建設(shè)施工項目當中應(yīng)用的智能材料可以對外界的環(huán)境進行準確的感知，可以精準的檢測出環(huán)境當中的刺激和刺激所產(chǎn)生的強度，諸如應(yīng)變量、應(yīng)力、光、熱能以及核輻射和化學(xué)能等；第二，智能建筑材料還具有一定的驅(qū)動能力，可以對外界的變化進行適當?shù)南鄳?yīng)；第三，智能材料可以按照事前設(shè)計好的方式，來對自身的相應(yīng)進行控制，同時還可以選擇相應(yīng)的具體方式；第四，智能建筑材料對于外界刺激所產(chǎn)生的反應(yīng)非常的快捷，并且非常恰當：最后，智能材料受到外界的刺激并且當刺激消除之時，可以迅速的、在短時間之內(nèi)恢復(fù)至最初始的狀態(tài)。

二、土木工程中智能材料的應(yīng)用

1、形狀記憶合金的應(yīng)用

形狀記憶合金是具有形狀記憶效應(yīng)的一種智能合金材料，作為新型功能性材料，最主要的優(yōu)點就是在激發(fā)材料的形狀記憶效應(yīng)過程中，材料可以產(chǎn)生高于700兆帕的回復(fù)應(yīng)力及8%左右的回復(fù)應(yīng)變，同時具有較強的能量傳輸儲存能力。該特性的應(yīng)用能夠?qū)⒉牧现糜诟鞣N結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自我診斷、增韌、增強與適應(yīng)控制的應(yīng)用研究，而且還可以將材料研制為智能型驅(qū)動器，在結(jié)構(gòu)變形、損傷、裂縫及振動等方面開展應(yīng)用研究工作。相變偽彈性與相變滯后性能是形狀記憶合金的另一個優(yōu)點，在加卸載過程中其應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)成環(huán)狀，表明材料在此過程中能夠吸收耗散較多的能量。形狀記憶合金具有高達400兆帕的相變回復(fù)力，結(jié)合該特性能夠研制開展形狀記憶合金被動耗能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)相變偽彈性性能，可在土木工程結(jié)構(gòu)中用于耗能抗震的被動控制。通常在結(jié)構(gòu)層間或底部安置形狀記憶合金被動耗能控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)耗能系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)的層間變形的感知，進而起到消耗地震能量的作用。有關(guān)研究結(jié)果顯示，耗能器安裝形狀記憶合金結(jié)構(gòu)后，耗能器可吸收約為三分之二的地震能量，并顯著抑制結(jié)構(gòu)的位移。

2、壓電材料的應(yīng)用

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中集成壓電體，采用壓電傳感元件對結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)進行感知，利用其輸出結(jié)果，采取適宜控制算法對壓電體的輸入進行確定，以主動控制結(jié)構(gòu)振動的實現(xiàn)，是開展壓電類智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究的一個較為前沿的領(lǐng)域。很多研究人員在任意復(fù)雜激勵下，采用壓電陶瓷作為加速度傳感器與驅(qū)動體開展基于壓電層合結(jié)構(gòu)的主被動阻尼及主動振動控制等相關(guān)問題的研究工作，隨著近年來不斷發(fā)展的壓電材料與堆技術(shù)，使研究應(yīng)用壓電類智能結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域更為廣泛。主要應(yīng)用在土木工程結(jié)構(gòu)的噪聲主動控制、靜變形控制能、安全評定、健康監(jiān)測等眾多領(lǐng)域都獲得良好的控制效果。

3、光導(dǎo)纖維的應(yīng)用

光導(dǎo)纖維由外包層與內(nèi)芯構(gòu)成，是一種纖維狀光通信介質(zhì)材料，該材料采用先進的信息傳輸技術(shù)起初用于通信傳輸系統(tǒng)，由于作為信息載體的光子在速度與容量上高于電子，因此得到較為迅速的發(fā)展。光子所具有的高并行處理能力與高信息率，潛力在信息容量與處理速度得到充分發(fā)揮。光纖材料在監(jiān)測、傳感及信息遠距離傳輸?shù)确矫娴玫綉?yīng)用，將光纖作為傳感元件埋入傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)中針對結(jié)構(gòu)方面各項指標實現(xiàn)自動監(jiān)測、診斷、控制、預(yù)報及評價等功能，而且將形狀記憶合金等驅(qū)動元件埋入，有機結(jié)合信息處理系統(tǒng)與控制元件，使混凝土結(jié)構(gòu)具有智能功能，進而實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自我診斷與修復(fù)。在土木工程結(jié)構(gòu)診斷及主動控制地震響應(yīng)中，光纖材料一直作為設(shè)計傳感器的一種比較理想的材料，我國目前也已將其用于檢測評定三峽大壩。

4、壓磁材料的應(yīng)用

在外加磁場作用下，磁流變液懸浮體系的各項流變性能會產(chǎn)生明顯的可逆變化。同時在外加場強高于臨界值后，磁流變液將迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，在顯微鏡下能夠觀察到磁流變液的分散相顆粒在磁場作用下結(jié)成沿磁場方向的鏈狀結(jié)構(gòu)。在介于固液體之間可根據(jù)磁流變液特點具有的快速、可控及可逆性質(zhì)，控制流體特性實施時需要較低的能量，因此在智能結(jié)構(gòu)中通常將磁流變液作為動器件的主要材料。在土木工程領(lǐng)域，電視塔、高層建筑、大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)中都采用該材料用于實現(xiàn)對地震的半主動控制。此外，磁致伸縮智能材料也在相關(guān)研究中日益的得到重要關(guān)注。磁致伸縮智能材料具有強烈的磁致伸縮效應(yīng)，電磁/機械能能夠進行逆轉(zhuǎn)換。在智能材料領(lǐng)域中應(yīng)用前景較為廣闊，該材料可用于大功率超聲器件、聲納系統(tǒng)、精密定位控制等多個領(lǐng)域。

三、智能材料的前景

目前在土木工程領(lǐng)域內(nèi)，智能材料的研究主要在以下三方面的應(yīng)用研究最受重視：（1）結(jié)構(gòu)健康的實時檢測與監(jiān)控。這主要是指將先進的傳感元件和驅(qū)動元件集成在傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)中，利用它們構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)對結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態(tài)進行實時監(jiān)測和控制，以確保重大土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠，降低其維修費用。（2）形狀自適應(yīng)材料與結(jié)構(gòu)。智能材料的研究與出現(xiàn)不僅可使土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合這一重大的學(xué)科研究發(fā)展方向。自適應(yīng)結(jié)構(gòu)既具有承受荷載和傳遞運動的能力，同時還兼有檢測（應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫、損傷、溫度等）、動作（改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變分布和結(jié)構(gòu)外形及位置等）和改變結(jié)構(gòu)特性（結(jié)構(gòu)阻尼、固有頻率、光學(xué)特性、周圍電磁場分布）諸多智能功能，因此其應(yīng)用前景非常廣闊。（3）結(jié)構(gòu)減振抗震抗風降噪的自適應(yīng)控制。結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)一直是土木工程設(shè)計中的一個非常重要的問題，特別是對于高層建筑和橋梁等大型土木工程結(jié)構(gòu)的抗震抗風問題更是如此，而智能材料的開發(fā)與應(yīng)用就可為之提供一個更為有效的新途徑，從而使結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)控制成為可能。目前，雖然智能材料還有這樣或那樣的不足，但是，隨著研究的深入，智能材料的性能將得到進一步的改善。智能材料在許多領(lǐng)域都具有巨大的潛在應(yīng)用前景，其研究涉及材料科學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、生物、微電子技術(shù)、分子電子學(xué)、計算機控制、人工智能等學(xué)科與技術(shù)。

結(jié)束語

綜上所述，隨著智能材料的廣泛應(yīng)用，同時元件逐漸向小型化、多功能化及高功率化方向發(fā)展，在建筑結(jié)構(gòu)中復(fù)合控制、傳感、驅(qū)動系統(tǒng)及耦合/連接元件，建筑結(jié)構(gòu)將發(fā)展成為主動式智能建筑結(jié)構(gòu)，對于有效利用太陽能、抵御地震、風振等嚴重自然災(zāi)害影響具有重要作用，為人們工作生活提供更為舒適安全的環(huán)境，對于提高土木工程結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]閻平，智能材料在土木工程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè).2013.

第6篇

關(guān)鍵詞：土木工程；節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀

土木工程建筑的施工在我國經(jīng)濟改革的帶動下已經(jīng)逐漸的走向了成熟，隨著我國與世界的全面接軌，我國的各行各業(yè)都開始與世界各種發(fā)達企業(yè)進行了信息的交通。在土木建筑工程施工結(jié)束之后的建筑耗能中，能源的消耗已經(jīng)成為了我們必須關(guān)注的一項主要問題。由于世界各國在本世界的發(fā)展趨勢都相對較強，這就對世界資源的利用出現(xiàn)了前所未有的真空消耗。面對著世界能源及資源的大規(guī)模使用，其實際的價值也得到了迅猛的提升。只有在發(fā)展過程中重視建筑節(jié)能技術(shù)的使用，才能夠促進社會的長久發(fā)展。

1 建筑節(jié)能技術(shù)進行推廣應(yīng)用的重要意義

建筑物的建成其基本的實用意義就是為了滿足人類在生產(chǎn)生活過程中的舒適性，是人類生存過程當中安身的場所。在實際的使用過程中，由于季節(jié)的不同我們對建筑物內(nèi)部環(huán)境的要求也是相對的不同。由于人類的生存基本上大部分時間都在建筑物里面度過，所以屋內(nèi)是否能夠滿足住戶的要求就十分的重要。建筑的室內(nèi)環(huán)境主要由相關(guān)的溫度、濕度等因素影響，控制他們的決定性因素就是建筑供能的問題。

1.1 有助于改善建筑室內(nèi)環(huán)境

節(jié)能技術(shù)的使用能夠幫助我們合理的優(yōu)化室內(nèi)的環(huán)境，改善室內(nèi)環(huán)境對居住人員的影響。良好的節(jié)能技術(shù)能夠有效的發(fā)揮能源的利用率，提高產(chǎn)出，使我們的室內(nèi)減少潮氣、濕氣、發(fā)霉等問題的存在。保證了室內(nèi)環(huán)境的良好的濕度，促進了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的提高。

1.2 有助于建筑項目綜合效益的提高

建筑物在建設(shè)過程當中難免會投入較大的人力、物力，進而對我們的施工成本造成追加。但是良好的節(jié)能技術(shù)的使用，在建筑物落成之后將會給我們帶來可觀的效益。由于能源價格的不斷上漲。節(jié)能技術(shù)的良好發(fā)揮能夠最大效益的提高建筑物能源的利用效率，減緩后期成本的提升，彌補前期施工的高投入。

2 土木工程中建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

土木工程中建筑節(jié)能技術(shù)的使用是在當代中國與世界接軌的過程當中逐漸的成長利用起來的，由此可見，我國的建筑節(jié)能技術(shù)并不是非常的健全，在實際的應(yīng)用發(fā)展過程當中依舊存在著與國外同期技術(shù)較大的實際差距，并且在我國的實用發(fā)展過程當中并不是非常的樂觀。

2.1 缺乏對建筑節(jié)能技術(shù)的全面認識

我國建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與世界建筑的發(fā)展史相比較只能夠算是其中的一個微小的分支而已，在我國建筑產(chǎn)業(yè)的成長過程當中，隨著技術(shù)的不斷完善我國相關(guān)建筑產(chǎn)業(yè)也逐漸注意到了國外的發(fā)展模式。但是，由于國內(nèi)建筑業(yè)相關(guān)的建筑人員在建筑節(jié)能方面的認識不夠，態(tài)度不夠謙虛，往往依仗老一輩的施工技術(shù)夜郎自大，最終造成了相關(guān)的承建事業(yè)單位缺乏對建筑節(jié)能的全面認識。

2.2 應(yīng)用范圍相對有限

我國建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與推廣，開始有上世紀末，到目前為止只有十幾年的時間，雖然取得了很好的效果，但是節(jié)能技術(shù)的水平與發(fā)達國家相比，還有一定的差距，應(yīng)用范圍還是相當有限，主要是集中在外墻保溫材料.門窗和屋面等環(huán)節(jié)。由于實際現(xiàn)狀的制約，我國相關(guān)的承建技術(shù)單位在節(jié)能技術(shù)的使用方面就出現(xiàn)了相對真空狀態(tài)，這就限制了我國建筑節(jié)能技術(shù)在土木建筑工程中的實際應(yīng)用。

2.3 管理體制有待進一步完善

建筑節(jié)能技術(shù)措施的實際應(yīng)用實際上與我們的管理制度是密不可分的，在實際的管理過程當中，我們對于節(jié)能技術(shù)的使用以及相關(guān)設(shè)備的使用維護都需要進行相關(guān)管理體制的制定，由于管理體質(zhì)的疏忽，往往會造成技術(shù)使用上的漏洞。所以建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與推廣，是一項系統(tǒng).復(fù)雜而又十分艱巨的任務(wù)，具體實踐過程中會涉及到很多專業(yè)和部門之間的協(xié)調(diào)問題，需要有健全完善的管理體制作保障。

3 土木工程中建筑節(jié)能措施

土木工程建筑施工節(jié)能措施的使用使我們在當今社會發(fā)展過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)，建筑節(jié)能措施的實際應(yīng)用不應(yīng)該局限在某一個概念。只有強化建筑人員對于建筑節(jié)能措施的認識，改善其對于建筑節(jié)能措施的實際看法，通過國家的正確領(lǐng)導(dǎo)，以及正確的使用建設(shè)技術(shù)及方法，才能夠有效的發(fā)展下去。

3.1 加強建筑節(jié)能技術(shù)的管理

現(xiàn)在首要的是根據(jù)我國的實際情況建立促進建筑節(jié)能的體制，通過政府部門的監(jiān)督和鼓勵政策，使建筑行業(yè)得到規(guī)范，政府根據(jù)節(jié)能標準，逐漸加快法律體系的完善，制定有針對性的監(jiān)管制度，從而能夠加強建筑節(jié)能的監(jiān)管，使能源消耗得到改善，加快了建筑節(jié)能技術(shù)建設(shè)的進程。

3.2 建筑節(jié)能要從我們每個人做起

建筑使用的主體是現(xiàn)代生活的人類，所以在使用建筑的過程當中要想解決建筑節(jié)能的問題，就要從每一個人的節(jié)能意識的挖掘做起。只有提高了當代生活人均的節(jié)能意識才能夠有效的促進我國建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。一昧的降低建筑施工的成本只會使建筑物節(jié)能的方式變得越來越劣質(zhì)。所以提高人類節(jié)能意識，加強建筑施工質(zhì)量才是建筑節(jié)能的有效途徑。

3.3 對于建筑的相關(guān)人員進行專業(yè)知識的提高

建筑物的建設(shè)施工在實際的操作過程當中實際上是相關(guān)的建設(shè)人員進行施工建造的，要想提高節(jié)能技術(shù)在土木建筑工程中的應(yīng)用，就必須提高相關(guān)人員對于土木工程建筑節(jié)能措施主業(yè)知識的掌握，只有提高了相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)才能夠使建筑中節(jié)能技術(shù)措施的應(yīng)用得到更加廣泛的推廣。

3.4 堅持以人為本的原則

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，社會公眾的節(jié)能意識必將進一步增強，節(jié)能技術(shù)的推廣必須堅持以人為本的基本原則，不能降低建筑物的綜合性能和舒適度，確保土木工程的整體建設(shè)質(zhì)量和水平。

4 結(jié)語

承建事業(yè)土木工程建筑節(jié)能技術(shù)措施的發(fā)展以及應(yīng)用在國家的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展建設(shè)當中起著重要的作用，只有嚴格的按照標準執(zhí)行合理的節(jié)能技術(shù)措施，才能夠有效的提高節(jié)能技術(shù)在土木工程建筑中的實際應(yīng)用。只有不斷的改善技術(shù)、注意細節(jié)才能真正的做到建筑的節(jié)能應(yīng)用。

第7篇

關(guān)鍵詞：土木 工程 建筑 節(jié)能

中圖分類號：S969文獻標識碼： A

正文：

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國目前有90%以上的建筑屬于高能耗建筑，這些建筑不僅造成了大量的能源浪費，還給環(huán)境帶來了巨大的壓力。這些問題在建筑設(shè)計之初就是存在的，也就是說在建筑最初的設(shè)計中就應(yīng)將這些能耗問題考慮在內(nèi)，那么當整個建筑完成之后，能耗也就較少，對環(huán)境等的影響也會減少。在建筑設(shè)計當中應(yīng)用相應(yīng)的節(jié)能措施，提高建筑設(shè)計的水平，從而能使企業(yè)更加適應(yīng)當下的建筑行業(yè)發(fā)展趨勢，提高企業(yè)的核心競爭力。由此可見，在建筑設(shè)計中應(yīng)用節(jié)能措施具有十分重要的意義。

1.土木工程建筑節(jié)能的現(xiàn)狀

我國現(xiàn)行的建筑節(jié)能設(shè)計標準確實是不高，還有待進一步發(fā)展和提高，對建筑護結(jié)構(gòu)熱工性能的規(guī)定性指標一般都比較低，都達不到相關(guān)標準，水平很低，僅僅是實現(xiàn)現(xiàn)階段的節(jié)能目標百分之五十，距離我們宏遠的目標還相差很多，距離我們原來所要求的舒適性指標還相差甚遠，更別提與發(fā)達國家的差距了。隨著我國近幾年來的不斷發(fā)展，有關(guān)節(jié)能設(shè)計的標準都將分階段來進行修改，而且建筑外的圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能也會慢慢提高。一般建筑的使用年限都比較長，等真正到期的時候再按新標準對已有建筑實施節(jié)能改造是非常困難的，所以我們必須要提前注意到這點，早些做出改造和修補。充分貫徹超前性原則，使其建筑護結(jié)構(gòu)的熱工性能都可以提高一個層次，其指標也應(yīng)該突破節(jié)能措施規(guī)定的最低要求，并且還應(yīng)該給予適當?shù)募訌娞幚恚刂坪脙?nèi)外的溫差程度，使之達成一定的標準溫度。

2.土木建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1土木建筑空間布局

在空間布局的設(shè)計上，最能體現(xiàn)一個建筑的節(jié)能措施，因此可以最大限度應(yīng)用建筑節(jié)能理念。建筑節(jié)能首要考慮的是立面與平面兩個方面，首先要滿足通風的目的。 而立面的設(shè)計則首先要考慮建筑物的上部設(shè)置出風口，提高建筑物的良好通風效果。 在具體的施工中可以在建筑物中設(shè)置上下貫通的垂直空間，出風口要高于建筑物屋面。平面設(shè)計要考慮到：盡可能的滿足室內(nèi)空氣對流，房間的門窗位置與窗戶朝向要安排合理，形成過堂風，增加房間內(nèi)的空氣流通，改善空氣質(zhì)量。其次要考慮加大出風口的面積，選擇好窗戶的開啟方式，保證室內(nèi)穩(wěn)定的風速與空氣的對流通暢，改善室內(nèi)舒適度。

2.2房屋節(jié)能工程施工技術(shù)

（1）保溫隔熱屋面

關(guān)于保溫隔熱層面的施工需要在一定的科學(xué)施工方案指導(dǎo)下展開，具體的要求如下：選擇的板材要平順、整齊、結(jié)實穩(wěn)定、不存在粘結(jié)縫隙；對于松散材料則需要嚴格壓實，并分層鋪設(shè)，確保具有整體平整，而且具有正確的坡度朝向。需要在保溫隔熱層完工以后開展防水層施工，這樣才能有效確保保溫效果。

（2）架空隔熱層面的節(jié)能施工

在這一環(huán)節(jié)需要注意的問題：一般具有充分通風效果的建筑比較適合用架空隔熱房屋，如果是氣候低寒以及閉塞的建筑，則需要使用另外的隔熱方法，要確保架空板能夠被結(jié)實、平順、整齊地鋪置，一旦出現(xiàn)空隙則要利用砂漿以及水泥進行填補，根據(jù)房屋的高度以及坡度來決定架空屋面的高度。

2.3房屋地面的節(jié)能施工技術(shù)

（1）地面節(jié)能保溫施工要想一次性保證施工質(zhì)量，減少事后變更二次修復(fù)的麻煩，就要加強對地基基底的設(shè)計與施工，確保施工質(zhì)量。

（2）保護層以及防潮層的施工一定要確保保護層與防潮層達到相關(guān)標準，只有這樣才能有效保護保溫層的牢固質(zhì)量，防止其受潮，以便增強其抵御沖擊的能力。在具體的施工中，可以采用以下方法預(yù)防潮濕：地表使用含有微微空隙的面層材料，免除潮濕空氣流向地面。在保證室內(nèi)空氣濕度的同時，也保證了舒適度。

2.4墻體保溫節(jié)能施工技術(shù)措施

在進行房屋的修建時，對墻體進行保溫施工是整個墻體施工的重要環(huán)節(jié)，在進行墻體保溫施工的時候可以實行節(jié)能措施，使得建筑工程的節(jié)能措施更加的具有可行性。在對墻體進行保溫層的施工時，可以選擇是在墻體的外部還是墻體的內(nèi)部進行，一般墻體的內(nèi)部保溫較外部來說施工的技術(shù)措施更加的簡單，但是保溫的效果不如外部。在外部進行墻體保溫的施工可以比內(nèi)部更加節(jié)省材料，但是可能會因為施工的不當引起保溫材料的開裂、脫落甚至是使用壽命的減短。在外部進行保溫施工的費用比內(nèi)部施工更加的多。在進行墻體保溫施工時一般都是采用噴涂、粘貼或者是復(fù)合的方式來進行。在具體的施工時要根據(jù)不同的保溫材料和不同的施工方法來使用不同的施工技術(shù)措施。在進行保溫的施工時，一般都是將一些較輕的骨料和水泥、石灰或者是石膏進行攪拌，并且在里面加入少量的助劑來形成保溫砂漿，一般都會采用抹灰的方式來進行施工。但是進行保溫施工一定要以墻體必須通過驗收合格為前提，這樣施工的時候才能達到最好的效果。在施工的時候還要注意溫度對施工的影響，不適宜在溫度過高或者過低的時候進行施工。

2.5采暖節(jié)能工程施工技術(shù)

（1）防潮層與保溫層的施工

要保證防潮層的牢固、良好，不能存在縫隙、褶皺等不良現(xiàn)象，而且需要內(nèi)部封存嚴密；要確保保溫材料無論是厚度、大小都符合設(shè)計規(guī)格。要確保保溫管殼平整鋪設(shè)、牢固穩(wěn)定、防止松動、斷裂的現(xiàn)象發(fā)生，總之就是要確保保溫材料沒有任何的破損和縫隙。

（2）散熱器的設(shè)置

在對這一系統(tǒng)進行安裝時，需要多加注意其與墻體之間的空隙，要盡量使用方便拆卸與安裝的鏈接零件來連接管道與散熱器。而且要確保支撐散熱器的架子對稱設(shè)置、整齊而緊密地排列開來。

2.6門窗節(jié)能工程施工技術(shù)

（1）外部門窗框的安裝

可以利用密封膠來封存外門窗框與洞口，也可以使用彈性材料來填充孔隙。

（2）門窗玻璃的安裝

在沒有裝設(shè)玻璃之前，需要鋪設(shè)一定規(guī)模的底油灰，并嚴格依照規(guī)范進行操作，一定要全面確保施工質(zhì)量，在安裝玻璃時需要在窗框內(nèi)定準位置，確保窗框內(nèi)外間隙平等。

（3）門窗保溫密封條施工

要根據(jù)門窗縫隙的尺寸來科學(xué)選擇密封條的規(guī)格，需要將門窗縫隙周圍的贓物清除，確保沒有污塵存在時再粘貼封條。

2.7使用太陽能等新能源的利用

2.7.1 節(jié)能理念在建筑施工過程中的應(yīng)用

在建筑施工過程中，離不開對各種新能源的利用，離不開對各種新型節(jié)能設(shè)備的采用。在遵循建筑節(jié)能理念的基礎(chǔ)上，要根據(jù)建筑所在地的實際情況，綜合對各種清潔能源進行開發(fā)利用，比如可以安裝太陽能熱水器、太陽灶，進行太陽能的開發(fā)，水能、地熱能、風能比較豐富的地區(qū)可以安裝相關(guān)設(shè)備加強對各種新能源的利用效率。本文將從太陽能建筑技術(shù)的應(yīng)用做出分析。

2.7.2 太陽能建筑技術(shù)的應(yīng)用

在建筑施工節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中，對太陽能進行充分的利用是現(xiàn)階段節(jié)能應(yīng)用發(fā)展的主要方向之一。太陽能技術(shù)的應(yīng)用具有眾多優(yōu)點，具體有以下幾個方面。首先，在建筑頂層設(shè)置太陽能發(fā)電設(shè)備，能夠充分利用建筑的空間，然后將太陽能轉(zhuǎn)化為電能與熱能供用戶進行使用。對于剩余的能源，也可以儲存在太陽能電池中，以備不時之需。太陽能轉(zhuǎn)化為電能之后，可以滿足用戶日常照明、供電設(shè)備等方面的使用；太陽能轉(zhuǎn)化為熱能之后，也能夠滿足用戶日常暖氣供應(yīng)、熱水供應(yīng)方面的需求。這樣能夠充分的利用太陽能，降低建筑內(nèi)部對電力能源的消耗，在保證建筑內(nèi)部良好運轉(zhuǎn)的同時，起到了節(jié)能環(huán)保的作用。其次，太陽能的采集與轉(zhuǎn)化已經(jīng)有了較為完善的系統(tǒng)，能夠一定程度上滿足建筑節(jié)能發(fā)展的需求，并且太陽能采集轉(zhuǎn)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)經(jīng)過多次優(yōu)化，施工成本也較為低廉，適合在建筑節(jié)能領(lǐng)域進行普及與應(yīng)用。

3.結(jié)語

建筑節(jié)能是關(guān)乎我國國計民生的重大問題。我國是一個消耗能源并且資源緊缺的大國，我國經(jīng)濟的發(fā)展離不開能源的廣泛使用，在我國需求量十分巨大的建筑方面實行節(jié)能環(huán)保更是我國各項工作中的重中之重。針對于這樣嚴峻的現(xiàn)狀，節(jié)約能源是刻不容緩的，只有真正的做到這一點，才能夠避免我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展受到嚴重的制約。

參考文獻

第8篇

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測光纖傳感器混凝土應(yīng)變壓電傳感器；

中圖分類號：TN818文獻標識碼： A 文章編號：引言

通常情況下，土木工程作為基礎(chǔ)設(shè)施對任何國家來說是都是一筆不小的開支，屬于國家資產(chǎn)的一部分。并且，與其他商品相比，土木工程建筑壽命較長，一旦竣工，維修和重建代價甚高。另外，土木工程包括不同的建筑，建筑結(jié)構(gòu)不同，建筑材料、設(shè)計方案和施工方式都會迥然不同。最重要的建筑結(jié)構(gòu)包括橋梁、高層建筑、電力、核能和大壩。所有民用建筑都會隨著時間老化和損壞，主要原因是材料的老化、持續(xù)使用、過載、過多暴露在有害環(huán)境、保護力度不夠以及沒有使用正確的檢測方式。一旦受到內(nèi)或外部侵害或二者同時作用，所有這些因素都會導(dǎo)致建筑材料和結(jié)構(gòu)的老損并加重受損程度。

為保證建筑物的完整性和安全性，必須對建筑進行結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測（SHM），通過自動化體系，對建筑物結(jié)構(gòu)進行可持續(xù)的監(jiān)和受損部位的檢測。行之有效的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)可及時檢測到各種受損部位并監(jiān)測其壓力和溫度，從而優(yōu)化建筑物維護效果，確保建筑物的安全，延長使用壽命。通常情況下典型的建筑安全監(jiān)測系統(tǒng)包括三個主要組成成分：傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)采集、傳輸和儲存）和安全評估系統(tǒng)（包括診斷演算和信息管理）。要建立該系統(tǒng)，首先應(yīng)使該系統(tǒng)具有一個穩(wěn)定且可靠的結(jié)構(gòu)傳感系統(tǒng)。因此，本文主要討論結(jié)構(gòu)安全監(jiān)視系統(tǒng)的第一個組成部分：由智能裝置/傳感器組成的傳感系統(tǒng)。智能裝置/傳感器：如光纖傳感器(FOS)、壓電傳感器、磁致伸縮傳感器和自診纖維增強結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，都具有非常重要的功能，可感應(yīng)各種建筑結(jié)構(gòu)安全方面的物理和化學(xué)參數(shù)。

光纖傳感器（FOS），由于體積小，不會影響土木工程結(jié)構(gòu)物本身的特點。通過使用多路復(fù)用或分布式傳感技術(shù)，僅需一個光纖便可以對不同地區(qū)建筑的結(jié)構(gòu)性能進行有效監(jiān)測。并可避開電磁干擾的影響。光波適合在信號較弱的情況下進行長距離傳輸。壓電和磁致傳感器既可以作傳感器，又可以作致動器，使結(jié)構(gòu)安全監(jiān)視成為一個積極的監(jiān)測系統(tǒng)。此外，他們大小各異，便于存放，就算是放在較遠的地方，也可對各種類型的結(jié)構(gòu)進行積極監(jiān)督。

過去幾年人們對結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測日益關(guān)注和重視，文本將重點評析智能裝置/傳感器在土木工程上的不同運用。本文涵蓋光纖傳感器，壓電傳感器、自我診斷纖維增強復(fù)合材料和磁致伸縮傳感器的主要方面。

2.光纖傳感器（FOS）

光纖傳感器有諸多分類方式。第一種是按照待測參數(shù)經(jīng)調(diào)制后得到的光特性（強度、波長、相位或極化等）進行的分類。第二種則是根據(jù)光發(fā)生調(diào)制的位置位于光纖內(nèi)部還是外部（內(nèi)部或外部）進行分類。光纖傳感器還可根據(jù)傳感范圍分為點式（法布里-珀羅光纖傳感器或長標距光纖傳感器等），積分式（光纖布喇格光柵傳感器）和分布式傳感器（布里淵分布式光纖傳感器）。本文主要討論這種分類方法。光纖傳感器一般都安裝在現(xiàn)成結(jié)構(gòu)表面，或嵌入新建土木結(jié)構(gòu)中，包括橋梁、建筑物和大壩，顯示應(yīng)力（靜態(tài)和動態(tài)）、溫度、損害（分層、裂紋和腐蝕）和氯離子濃度等信息。獲得的數(shù)據(jù)可被用來評估新建和修復(fù)結(jié)構(gòu)，診斷損害部位和損害程度。本節(jié)主要探討光纖傳感器在監(jiān)測土木工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移和損害方面的應(yīng)用。

2.1.監(jiān)測應(yīng)變和位移

實驗研究已闡明光纖傳感器被應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)后所表現(xiàn)的基本傳感特性。在對混凝土橫梁樣本進行測試的實驗中，與應(yīng)力計輸出信號相比，法布里-珀羅光纖傳感器輸出信號更加良好。與應(yīng)力計相比，光纖傳感器有更好的信噪比。對嵌入混凝土中的法布里-珀羅光纖傳感器的性能進行評估。

圖1：混凝土應(yīng)變與各種傳感器的對比

圖1是壓力高于混凝土抗壓強度40%時，光纖傳感器與絲式應(yīng)變儀、電測應(yīng)變儀和線性差動變壓器測量結(jié)果對比圖。由圖可見，光纖傳感器的測量壓力、電測應(yīng)變儀、線性差動變壓器的測量壓力具有高度一致性。在嵌入光纖傳感器的混凝土平板上進行重復(fù)加載試驗。頻率為2 Hz-3 Hz，加載周期達四百萬次。傳感器在振幅為兩千、加載周期為四百萬的情況下仍可使用，且對動態(tài)加載反應(yīng)良好。復(fù)合型波形傳感器可以使光纖和混凝土的強度相互融合。如此一來，不僅應(yīng)力大為減少，而且不用考慮理論校準因素。這個傳感器還實現(xiàn)了對混凝土的持久粘連，并可在任何接觸環(huán)境對伸縮裝載給予相應(yīng)的響應(yīng)。

使用一種單模式光纖，又叫布里淵分布式光纖，對1.65m強化混凝橫梁的壓力進行測試。布里淵分布式光纖可同時測量溫度和壓力。結(jié)果顯示，在5cm的可分解距離內(nèi)，壓力精確度達到± 5 με 。基于電纜中電磁波的電動時域反射計對兩種分布傳感器進行比較。將他們置于80%的橫梁鋼筋混凝土表面。試驗結(jié)果表明，電纜傳感器可以測量壓力的局部巨大變化，而分布式光纖傳感器可測量出長距離情況下壓力的緩慢變化。電纜傳感器在幾秒甚至更短時間內(nèi)就可測得應(yīng)變分布，因而適用于動態(tài)信號監(jiān)測。相比之下，光纖傳感器完成測量任務(wù)需要數(shù)分鐘的時間。安裝了布里淵分布式光纖傳感器以評估完全預(yù)應(yīng)力下混凝土橫梁的性能。同應(yīng)變計的測量結(jié)果相比，光纖傳感器更能很好地顯示拉伸應(yīng)變的測量結(jié)果。然而，光纖傳感器對壓縮應(yīng)變的測量誤差很大，這點在壓縮應(yīng)力很小的時候尤為明顯。加拿大的卡爾加里貝丁頓的索道橋是世界上第一個引用光纖光柵傳感系統(tǒng)，也是第一個在部分橋梁處使用碳纖維增強聚合物復(fù)合材料的構(gòu)筑物。這座橋的部分鋼筋在1993年經(jīng)過預(yù)應(yīng)力后，配上了光纖布拉格光柵傳感器，總計18個。經(jīng)過對預(yù)應(yīng)力處理后的鋼筋在混凝土收縮徐變、橋面恒載和橋梁后張等各種破壞力共同作用下的松弛狀態(tài)進行評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋼筋預(yù)應(yīng)力后的混凝土梁松弛度高于碳纖維復(fù)合材料的松弛度，并且在開放通行8個月后，這座橋的所有梁都存在著持續(xù)松弛的現(xiàn)象。另一動態(tài)測試表明，雖然這些傳感器在6年后仍在工作，卻沒有監(jiān)測到任何結(jié)構(gòu)問題。首先，研究的重要價值在于該項目表明結(jié)合光傳感技術(shù)、創(chuàng)新性電纜強化材料和結(jié)構(gòu)工程所能帶來的優(yōu)勢和益處。對纖維增強材料組成成分進行實時監(jiān)測能夠增強將這些材料用于混凝結(jié)構(gòu)中的信心，因為目前就纖維增強材料來說，還沒有設(shè)計標準出臺。另一方面，光傳感器可以嵌入纖維鋼筋的表面，既保護了傳感器及其線纜，又便于對這一類的土木工程結(jié)構(gòu)進行控制和監(jiān)測。

當前，世界上的很多橋梁都裝有光纖傳感器。法布里-珀羅光纖傳感器用于加拿大魁北克若夫爾橋梁的修復(fù)工程。將這些傳感器綁在由碳纖維復(fù)合材料制成的欄桿和鋼梁上，以監(jiān)測纖維復(fù)合塑料結(jié)構(gòu)的性能、橋板和橋梁的應(yīng)變。結(jié)果表明，大橋通行情況下，溫度是影響應(yīng)變的最重要因素。橋通行一年后，又進行了現(xiàn)場觀測。使用3輛25噸校準卡車對纖維增強塑料加固處進行應(yīng)力評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維增強塑料加固處的應(yīng)力小于20με,，鋼梁應(yīng)力小于120με。這就解釋了加拿大聯(lián)邦大橋嵌入光纖光柵傳感器，但是并沒有收到來自傳感器的任何數(shù)據(jù)的原因。在泰勒大橋上，將63個光纖增強傳感器、26個電測計加載在預(yù)應(yīng)力處理后的碳纖維復(fù)合欄桿上，監(jiān)測加固處在承受負荷時的最大應(yīng)力。但是即使應(yīng)變計密封良好，60%的電測計仍不能正常工作，原因是蒸汽養(yǎng)護后的混凝土梁橋濕度過大。當36噸重的卡車通過橋面時，纖維增強傳感器記錄的應(yīng)力小于15με。

光纖光柵傳感器被應(yīng)用在瑞士兩個橋梁上的實驗情況：在溫特圖爾，將光纖光柵傳感器捆置于碳纖維增強聚合物復(fù)合材料電線上來測量吊索的應(yīng)變情況。截止1999年3月，光纖光柵傳感器已經(jīng)在2000με的應(yīng)力下穩(wěn)定工作了三年。另一個實驗則是對一座行人天橋展開的。天橋的鋼索是由碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成的預(yù)應(yīng)力鋼索，具體過程就是在碳纖維復(fù)合材料擠壓過程中將光纖維嵌入到碳纖維混合材料中。大多數(shù)的光纖光柵傳感器都可以承受170–190◦C的高溫樹脂固化處理和8000 με,的預(yù)應(yīng)力處理，只有兩個由于脫落失敗。錨圈和索具在預(yù)應(yīng)力處理過程中和其后的一年時間，都有令人滿意的應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果。

使用長標距電纜傳感器得到橋梁整體變形和曲率的方法：將96根4m的長標距傳感電纜嵌入維何斯瓦大橋的兩端。根據(jù)提出的物理模式，當在橋面進行靜態(tài)載重實驗時，可測量總長度為一百米以上的橋的整體橫向和縱向變形情況。并且測量結(jié)果非常吻合。

跨越佛蒙特州的沃特伯里的威努斯基河67米長的鋼桁梁安裝光纖光柵傳感器，46個光纖光柵傳感器被嵌入橋板，只有一個傳感器損壞。并研制出了一種基于頻域的多路復(fù)用傳感器同時進行應(yīng)力和振動的測量的工作。美國佛蒙特州威努斯基河的水力發(fā)電廠就是應(yīng)用的這種光纖光柵傳感器。對發(fā)電設(shè)備進行首次低功耗測試監(jiān)測時，監(jiān)測到了一個異常頻率，這表明，傳動系中的某個主要齒輪失圓了。

光纖光柵應(yīng)用于中國，哈爾濱理工大學(xué)的橋梁監(jiān)測工作的情況報告表明，光纖光柵傳感器被裝在10座以上的橋梁上以監(jiān)測應(yīng)變、應(yīng)力和溫度。例如，中國天津的永和大橋上就安裝了40個光纖光柵應(yīng)變傳感器、10個光纖光柵溫度傳感器，以及96個光纖光柵電纜傳感器用于對主梁的應(yīng)變、預(yù)應(yīng)力鋼筋和鋼索的應(yīng)力的監(jiān)測。同時一種結(jié)構(gòu)安全檢測系統(tǒng)用于監(jiān)測第一座橫跨中國長江的斜拉橋，并成功運行光柵光纖超載車輛識別系統(tǒng)和遠程實時鋼索應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。

準分布式光柵光纖傳感器嵌入巖石錨栓以監(jiān)控固定錨固長度內(nèi)巖石的應(yīng)變。為了提高德國埃德爾大壩的穩(wěn)定性，對大壩進行了垂直錨固。這種準分布光柵光纖傳感器的制作過程是沿著光纖每隔一段距離就插入纖維拼接，使每一段都可充當應(yīng)變計。配有光纖光柵傳感器的桿被放置在錨的中心。光纖光柵傳感器的數(shù)據(jù)表明，10m固定錨索長度中只有2-2.5m可以起作用并且這個值隨水位變化而變化。傳感系統(tǒng)在錨力為4500 kN的環(huán)境中仍然有效。

光纖監(jiān)測系統(tǒng)也可用于極端暴露條件下的土木結(jié)構(gòu)。例如，碼頭大廳的光纖光柵安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)位于浪花區(qū)和潮汐區(qū)，并受從冬天-35◦C到夏天+ 35◦C溫度的影響。令人遺憾的是，光纖光柵傳感器的實用性并不高。傳感器嵌入后的一年，17個傳感器中的10個已經(jīng)無法運作。傳感器失效的主要原因是連接器失效。制造缺陷、鹽晶體或其他污物導(dǎo)致了粘接劑連接器無法繼續(xù)粘合連接器外皮和光纖電纜。

一般土木建筑的應(yīng)用：將光纖光柵傳感器安裝在一個五層65000平方英尺的混凝土結(jié)構(gòu)上，主要用于施工階段應(yīng)力監(jiān)測、混凝土養(yǎng)護以及內(nèi)部裂縫傳感。使用布里淵分布式光纖光柵傳感器對一幢建筑進行溫度分布監(jiān)測。將1400米的光導(dǎo)纖維安裝在建筑物的表面。其表面的溫度變化一天之內(nèi)通常維持在4◦C。

圖2：試件底部光纖的“交錯”布置

2.2 缺陷檢測

光纖傳感器用于土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測涉及對諸如裂縫、腐蝕和剝離等缺陷的檢測。裂縫檢測的依據(jù)是光傳輸?shù)膿p失和以光纖傳感器為基礎(chǔ)的超聲波。腐蝕、酸堿值和氯化物含量的檢測則主要借助調(diào)色法實現(xiàn)。

使用光纖監(jiān)控混凝土的裂紋尖端的形狀。其操作方法依據(jù)的原理是當纖維發(fā)生斷裂，混凝土中會出現(xiàn)裂縫并且裂縫程度會擴大，最終會影響光學(xué)纖維。然而,這個方法的適用范圍是有限的,因為裂縫區(qū)域纖維的聚合物涂層必須在混入混凝土中之前被移去，如果不能提前獲悉裂紋的位置則很難做到。

監(jiān)測混凝土梁彎曲裂縫的方法：將光學(xué)纖維“交錯”置于混凝土梁底部(參見圖2)。當建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫，除了90度以外，其他角度的交叉光學(xué)纖維都出現(xiàn)了彎曲。對混凝土標本的初步實驗結(jié)果顯示，該方法能檢測到裂縫寬度小于0.1mm的裂縫。最近,此方法被用來監(jiān)視靜態(tài)加載下的多重彎曲裂縫、循環(huán)荷載下的裂縫和混凝土梁中應(yīng)力作用下的收縮裂縫。然而,這種方法并不適用于檢測平行于建筑物表面的裂縫。還有一種基于光纖傳感器的技術(shù)，可以用來監(jiān)測平行于建筑物表面的剝離情況。這個方法將單頻激光干涉儀置于物體表面，對被測試梁進行移動負載實驗。干涉儀的輸出代表了光學(xué)相移，且沿嵌入纖維和綜合應(yīng)力成正比，當加載位置移動時，便可測得位移的曲線與負載的位置。實驗發(fā)現(xiàn)，位移與剝離位置和剝離程度密切相關(guān)。

光纖傳感器也可以被當作超聲波/聲學(xué)傳感器來檢測裂縫。利用分布式光纖傳感定位系統(tǒng)監(jiān)測混凝土梁中的缺陷的方法，通過壓電陶瓷傳感器生成壓力波。光纖傳感器被置于梁的表面以監(jiān)測超聲信號回聲。初步實驗研究表明，基于共振法，發(fā)現(xiàn)梁中有兩處模擬缺陷。

光纖傳感聲學(xué)傳感器可以監(jiān)聽到混凝土結(jié)構(gòu)裂縫中發(fā)射出的聲音信號。實驗表明，光纖光柵傳感器已經(jīng)能夠接收到超聲波。

總的來說，這一領(lǐng)域的主要研究成果都是源于初步實驗。提出的方法要求預(yù)先了解裂紋的位置。超聲波方法不受裂紋方向的影響。以往的研究表明了超聲波能夠檢測混凝土結(jié)構(gòu)中的剝離、空隙及裂紋現(xiàn)象。

關(guān)于腐蝕檢測，報告表明使用光纖傳感器的鋼筋腐蝕檢測技術(shù)是以顏色調(diào)制為基礎(chǔ)。當纖維極度接近（

光纖氯化物感應(yīng)器用鉻酸銀粉末固定在光纖末端。在氯化物把紅褐色的鉻酸銀轉(zhuǎn)變成白色的氯化物的情況下適合使用這種感應(yīng)器。顏色的變化增強了擴散在纖維中的光的強度。試驗結(jié)果顯示了氯化物濃度與光輸出斜率及時間曲線圖成比例。然而這種傳感器的缺點在于其并不是一種雙向傳感器，因此很難檢測不斷增加或減少的氯化物濃度。

分布式濕度和酸堿度檢測方法使用了表面貼裝了凝膠聚合物涂層和光纖的電纜。由于凝膠吸附水在水介質(zhì)中膨脹，所以需要調(diào)制光纖維的損失。系統(tǒng)是在模擬實驗中測試的，目的是為了檢驗灌入后張混凝土結(jié)構(gòu)鋼管道中的水泥漿的范圍。試驗可以確定出無水的空心區(qū)域。這種類型的傳感器通過選擇恰當?shù)哪z系統(tǒng)作為響應(yīng)酸堿度變化的指示劑，能檢測出水泥漿酸堿度降低的區(qū)域。酸堿度的降低可能會造成鋼的腐蝕。光線傳感器系統(tǒng)用于測量混凝土中的酸堿度，這里的混凝土是指含有固定在高親水聚合物基質(zhì)上的酸堿指示劑染料。酸堿度的變化由染料/聚合物系統(tǒng)的顏色變化來表示。即使在酸堿度12-13的腐蝕介質(zhì)中，這種傳感器系統(tǒng)也表現(xiàn)出了穩(wěn)定性。

2.3 光纖傳感器總結(jié)

與局部的準分布式（或多路復(fù)接）及分布式傳感器一樣，光纖傳感器在實驗室及實地測試中都有傳感能力。光纖傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)中的各種應(yīng)用，如檢測應(yīng)力、位移、震動、裂縫、腐蝕和氯離子濃度等都已得到開發(fā)。尤其是對橋梁、水電站項目及一些民用建筑的實地測試都證明了它的有效性。光纖傳感器可以在惡劣的自然環(huán)境中使用，有著較大的傳感范圍及較低的傳感損耗，并且具備抗電磁干擾功能，所以在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面很有優(yōu)勢。但是，因為土木工程結(jié)構(gòu)中所用的光纖傳感器的研究都是比較近期的，最早的報告始于1989年，所以在現(xiàn)場實驗條件下是否會因老化影響長期感應(yīng)能力有待進一步研究。光纖傳感器在一些結(jié)構(gòu)中比較脆弱，而且一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會難以修復(fù)。使用光纖傳感器檢測缺陷及損壞的現(xiàn)場試驗還未經(jīng)過充分的研究和記錄。

3. 壓電傳感器

根據(jù)電氣到機械的改革，壓電材料展示了其同步傳動裝置/傳感器的性能。壓電材料有很多不同種類，包括壓電陶瓷、壓電聚合物和壓電復(fù)合材料。最近，作為一個基于測量電抗阻和彈性波的主動傳感技術(shù)，壓電傳感器被引入到土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中。

3.1電抗阻的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方法

當工程結(jié)構(gòu)上的壓電陶瓷片由一個固定不變的交變電場驅(qū)動時，壓電陶瓷片與其連接的結(jié)構(gòu)中會產(chǎn)生微小的變形。由于激振頻率很高，所以只在非常接近傳感器的局部區(qū)域出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。局部區(qū)域?qū)C械振動的響應(yīng)以電氣響應(yīng)的形式轉(zhuǎn)回壓電陶瓷片。因此，可以通過測量壓電陶瓷感應(yīng)器的電抗阻來直接檢測結(jié)構(gòu)損傷。

通過使用壓電陶瓷片在鋼筋混凝土（RC）橋樣品上進行以抗阻為基礎(chǔ)的安全監(jiān)測及損傷檢測。在橋的關(guān)鍵位置上裝有11個壓電陶瓷片。在裝入過程中掃描陶瓷片，以獲得不同階段的阻抗數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示表面貼裝的壓電陶瓷片對其附近混凝土中裂紋的形成很敏感，但對那些離遠一點的混凝土中裂紋的形成則不敏感。對裝有壓電陶瓷片傳感器的混凝土梁（1000mm×100mm×500mm）執(zhí)行兩套實驗測試。電導(dǎo)納抗實數(shù)部分的均方根差（RMSD）隨著樣件表面或內(nèi)部損傷面積的增加而增加。一項新方法用于識別測定的導(dǎo)納特征中的等效結(jié)構(gòu)參數(shù)（硬度、質(zhì)量和阻尼器），經(jīng)識別的參數(shù)用于描述損傷特性。這個方法被用于檢測桁架、橫梁和混凝土塊中的損傷。傳統(tǒng)的均方根差相只暗示了很少一部分損傷基質(zhì)的性質(zhì)情況，這個方法可更深入地了解損傷機制。測量壓電陶瓷片的等效電路參數(shù)，如靜態(tài)柔量、靜態(tài)電阻、動態(tài)電感、動態(tài)電阻與動態(tài)柔量等，以監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和溫度。

3.2彈性波的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方法

初步研究，在鋼筋上粘有壓電陶瓷片的情況下，監(jiān)測加強筋與混凝土之間的脫粘現(xiàn)象。在執(zhí)行器上使用了峰值為200V的5峰脈沖超聲波，并記錄分析了振幅和第一峰值的到達時間。發(fā)現(xiàn)接收信號的振幅以線性比例的方式增長至使鋼筋從混凝土上脫粘為止。當鋼筋是彈性的時，到達時間保持不變，而當鋼筋斷裂時，到達時間增長。同時使用了壓電及超聲波分析（PZFlex）軟件模擬傳感器的反應(yīng)，以此作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的參數(shù)，如裂紋寬度、脫粘尺寸及不同鋼筋的位置。數(shù)值模擬表現(xiàn)出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的裂紋不會影響傳感器的輸出。當結(jié)構(gòu)中同時存在脫粘損傷和裂紋時，脫粘損傷控制著輸出信號。

通過將壓電傳感器粘到混凝土砌塊表面的方法，可以研究無損檢測的可行性。通過在檢測樣品表面放置不同質(zhì)量的物品來模擬結(jié)構(gòu)損傷。實驗結(jié)果表明模擬損傷的尺寸和位置與其轉(zhuǎn)移函數(shù)的振幅變化及自然頻率的變化密切相關(guān)。這些信號中的異常現(xiàn)象是可重復(fù)的，而且損傷導(dǎo)致的異象會有明顯的性質(zhì)差異。

損傷主動質(zhì)詢（ADI）技術(shù)：以監(jiān)測修復(fù)混凝土與碳纖維復(fù)合材料（CFRP）之間的分層現(xiàn)象。如圖3所示，將壓電陶瓷傳感器連在碳纖維復(fù)合材料薄片上。橫梁尺寸為100×150×900mm,上面設(shè)10×25×100mm的凹口用于開始及加快分層過程。這個損傷主動質(zhì)詢系統(tǒng)通過傳感器的寬帶激發(fā)主動質(zhì)詢結(jié)構(gòu)。傳感器信號可轉(zhuǎn)化成數(shù)字資料，則轉(zhuǎn)移函數(shù)、累加平均δ和執(zhí)行器/傳感器的損傷指數(shù)就可以計算出來了。圖4顯示了損傷指數(shù)與負載的關(guān)系。當負載增加時，區(qū)域1中的損傷指數(shù)明顯增加了，而區(qū)域2和區(qū)域3中的損傷指數(shù)開始分別增至160kN和200kN。從而檢測了分層過程。且損傷的定位誤差只有0.67%。

圖3：粘在混凝土梁上的碳纖維材料上壓電陶瓷片的位置

圖4：隨外加負載的增加，區(qū)域1、2、3損傷指數(shù)的變化

可根據(jù)連續(xù)波分析基礎(chǔ)上不同的中心頻率彈性波能量來計算損傷指數(shù)，損傷指數(shù)可以準確表示出鋼筋混凝土梁中裂紋的產(chǎn)生和擴展。相比基于阻抗的方法，基于彈性波的方法可以檢測更大面積的區(qū)域。此外，基于彈性波的方法還可利用波傳播的更多信息來確定損傷，如轉(zhuǎn)移函數(shù)的振幅和相位、頻率的變化、振幅和到達時間。這種方法和基于電阻抗的方法都是主動傳感方法，但大部分結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)都是以依賴被動傳感器測量值的被動傳感診斷法為基礎(chǔ)，從而確定結(jié)構(gòu)條件或環(huán)境中的變化。然而，還需要進一步研究以驗證其可行性，從而通過結(jié)合其他技術(shù)，如無線通信、檢測損傷位置與嚴重性算法等來檢測混凝土構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的不同缺陷。

4. 自診纖維增強復(fù)合物

水泥或復(fù)合物基質(zhì)中的自診（或自監(jiān)測）纖維增強復(fù)合材料包含導(dǎo)電相，如碳纖維和導(dǎo)電粉等。這些復(fù)合材料能夠監(jiān)測其自身的張力、損傷及溫度。研究表示碳纖維增強水泥可通過其電阻的變化來傳感張力和損傷。電阻在從高應(yīng)力幅直至失效的過程中大大增加了。碳纖維復(fù)合材料與碳纖維增強水泥有類似的特性。將具有張力的碳纖維增強水泥的電阻變化分成三個階段：可逆?zhèn)鞲须A段、平衡階段（電阻在這個階段幾乎不發(fā)生變化）及快速增長階段，這三個階段與加載過程中碳纖維增強水泥中裂紋擴展的不同階段相對應(yīng)。

迄今為止，只有一些小規(guī)模的實驗室研究了碳纖維增強水泥和碳纖維復(fù)合材料。將碳纖維增強水泥涂層應(yīng)用到受彎水泥漿梁的受拉和受壓側(cè)面上。在循環(huán)加載和卸載條件下，每個循環(huán)的受壓面上的涂層電阻出現(xiàn)可逆性降低，而在除第一循環(huán)的其他循環(huán)的受拉面上的電阻出現(xiàn)可逆性增長。由此可以看出，碳纖維增強水泥張力傳感涂層可用于水泥結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測中。碳纖維增強水泥-加強鋼筋混凝土梁的極限載荷與硬度略大于原始狀態(tài)鋼筋水混凝土梁的極限載荷與硬度。通過對電阻變化的測量，有較厚碳纖維增強水泥層的鋼筋混凝土梁對應(yīng)力損傷和疲勞損傷的敏感度更高。還將含有短碳纖維的碳纖維復(fù)合材料涂層應(yīng)用到砂漿試塊上，以此測量出張力。研究發(fā)現(xiàn)，超過了這些極限值，就會導(dǎo)致涂層內(nèi)損傷。因此，可以很明顯看出，碳纖維復(fù)合材料涂層不能滿足實際應(yīng)用的需要，不能夠在現(xiàn)實生活中監(jiān)測水泥結(jié)構(gòu)的性能。

碳纖維玻璃纖維增強型復(fù)合材料（CFGFRP）被設(shè)計用作一種極限伸長值較小的導(dǎo)電碳纖維與極限伸長值較大的中空玻璃纖維的混合物。在拉伸加載過程中，電阻會出現(xiàn)顯著的變化，這表明碳絲束失效。于是，因載荷受剩余的高伸長率玻璃纖維的維持， CFGFRP不會突然斷裂。因此CFGFRP有可能具有自診功能，而不會出現(xiàn)突發(fā)的失效。可預(yù)先報警構(gòu)件的災(zāi)難性故障，并通過使用具有不同極限伸長值的碳纖維來監(jiān)測高張力值。CFGFRP已被用于安全系統(tǒng)，放置在具有發(fā)現(xiàn)和阻止盜竊功能的安全墻上。

使用自診纖維增強復(fù)合物為傳感器的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)是一項簡單的技術(shù)。這類智能材料的最明顯的優(yōu)勢之一是它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料又可作為傳感材料。碳纖維復(fù)合材料與玻璃纖維增強塑料可被用作水泥的加固元素。與素混凝土相比，含有少量短纖維的碳纖維增強水泥具有較高的硬度和抗張強度以及較少的干燥收縮。實驗研究表明了這些纖維能夠監(jiān)測自身的張力、損傷及溫度。與碳纖維玻璃纖維增強型復(fù)合材料（CFGFRP）相比，散布在玻璃纖維增強型塑料中的碳粉（CPGFRP）和混合碳纖維復(fù)合材料（HCFRP）有更好的敏感度。但是，迄今為止還未開發(fā)出這種材料在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面的現(xiàn)場應(yīng)用。此外，還需要提高自診纖維增強復(fù)合物的傳感重復(fù)性。有很多因素影響著自診纖維增強復(fù)合物的重復(fù)性，包括：（1）導(dǎo)電材料在矩陣中的分布狀態(tài)；（2）因溫度、濕度和橫向效應(yīng)造成的電阻變化；（3）因循環(huán)加載過程中傳感材料與界面損傷造成的電阻不可逆增長；（4）電阻測量方法與材料的準備。

5. 磁致伸縮傳感器

鐵磁材料的特性為，當將其放在磁場中時，它們就會出現(xiàn)機械變形，這個現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。當材料出現(xiàn)機械變形時，材料的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，這種倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象稱為倒轉(zhuǎn)的磁致伸縮效應(yīng)。根據(jù)這些現(xiàn)象，發(fā)明了一種磁致伸縮傳感器（MsS）,這種傳感器可不直接接觸材料表面就能產(chǎn)生及檢測受驗鐵磁材料的導(dǎo)波。

用磁致伸縮傳感器（MsS）可檢測鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空隙與夾雜物。這表明極致伸縮傳感器可以產(chǎn)生傳播于鋼管內(nèi)的不同導(dǎo)波模式，并且這些導(dǎo)波對管內(nèi)的缺陷很敏感。接收波振幅隨著缺陷與夾雜物的增多而降低。為克服磁致伸縮傳感器（MsS）的主要缺點，即只傳送相對較低的超聲波能量，研發(fā)了一個結(jié)合了壓電陶瓷和磁致伸縮傳感器的混合方法。這種方法對鋼筋水泥界面的檢測很有效。根據(jù)逆向磁致伸縮效應(yīng)測量了鋼絲繩的應(yīng)力。磁致伸縮傳感器（MsS）的精度小于3%，但溫度的干擾會影響精確度。溫度的兩個極端值即10℃和50℃之間的差為6%。使用離散小波變換從磁致伸縮傳感器檢測出的信號中提取了對損傷敏感的特征，從而構(gòu)成一個多維的損傷指數(shù)向量。然后將損傷指數(shù)向量提供給人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以便對多股線的缺口尺寸及缺口位置進行自動分類。

6. 結(jié)束語

智能材料/傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面蘊藏著巨大潛力。其中一些當前已經(jīng)實際應(yīng)用，而其他的還在實驗室中進行評估。光纖傳感器是土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測應(yīng)用的多功能傳感器。光纖傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)中的不同應(yīng)用，如應(yīng)力、位移、震動、裂紋、腐蝕和氯離子濃度的檢測作用都已被開發(fā)出來。光纖傳感器可以在惡劣的自然條件下正常工作，具有較大的傳感范圍，較低的傳輸損耗，抗電磁干擾和分布式傳感的功能。但是，在現(xiàn)場實驗條件下的光纖傳感器是否會因老化影響長期傳感能力還未完全確定，需進一步研究。而且光纖傳感器在一些結(jié)構(gòu)中比較脆弱，一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會難以修復(fù)。

基于電阻抗和彈性波方法，壓電傳感器可被用作土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中一項主動傳感技術(shù)。抗阻方法取決于自感知執(zhí)行器概念，也是一種定性方法。以彈性波為基礎(chǔ)的方法可以檢測出更大面積的損傷，而且這種方法還可以利用波傳播引起的附加信息來確定損傷。

自診纖維加強復(fù)合物也可作為傳感器，并且為土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測提供了一種非常簡單的技術(shù)。這類智能材料的最明顯的優(yōu)勢之一是它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料又可以作為傳感材料。

磁致伸縮傳感器（MsS）僅僅通過改變線圈或磁鐵形狀就可以產(chǎn)生不同的導(dǎo)波模式。這種傳感器可以不使用任何的耦合劑就能工作。導(dǎo)波因其能夠進行遠距離檢測，所以有著很大的監(jiān)測潛力。但是，磁致伸縮傳感器只適用于鐵磁材料，只能傳送低信噪比的較低超聲波能量。

結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)必須具有監(jiān)測損傷的位置及嚴重程度的綜合能力。但是，迄今為止許多在土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中使用的智能傳感器/智能材料的應(yīng)用研究都涉及智能傳感器的傳感能力。換言之，用傳感器的數(shù)據(jù)就可以直接監(jiān)測出結(jié)構(gòu)中的一些損傷。而另一些損傷只能通過特殊的診斷方法間接檢測出來。重要的土木工程結(jié)構(gòu)通常是比較大型的建筑。所以，要裝備很多傳感器來檢測結(jié)構(gòu)的安全狀況。實際土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測很大程度上取決于診斷算法。因此，土木工程的真正的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)是集智能傳感器/智能材料、數(shù)據(jù)傳輸和高級診斷方法為一體的。

參考文獻

[1] K. P. Chong, 《土木結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測》，智能材料和結(jié)構(gòu)雜志，第9卷，編號11，頁碼892–898， 1999。.

[2] F. K. Chang, 《結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測：第一次結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測國際研討會總結(jié)報告》，第二次結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測研討會會議紀要， F. K. Chang編制，頁碼3–11，達亞顧問出版公司，蘭開斯特，英國，1997.7.

[3] B. Culshaw an和 J. Dakin, Eds.，《光纖傳感器的應(yīng)用、分析與未來趨勢》，第4卷，阿泰奇出版社，倫敦，英國，1996。

第9篇

高校土木工程專業(yè)具備較強的專業(yè)性和實踐性，在開展土木工程專業(yè)理論教學(xué)的同時，要尤為注重及強調(diào)土木工程專業(yè)實踐教學(xué)，以培養(yǎng)更加符合土木工程技術(shù)崗位的復(fù)合型人才。本文從高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的必要性入手，對高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)過程中存在的問題及不足加以分析，在此基礎(chǔ)上探究高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式的實現(xiàn)路徑。

關(guān)鍵詞：

高校；土木工程專業(yè)；實踐教學(xué)；路徑

高校土木工程專業(yè)涉及到土木工程的設(shè)計、土木工程概預(yù)算、土木工程材料、土木工程結(jié)構(gòu)、土木工程施工組織等多個方面的內(nèi)容，這些內(nèi)容具有較強的實踐性，需要通過各類試驗及實踐學(xué)習(xí)，以更好地架構(gòu)土木工程專業(yè)知識結(jié)構(gòu)。在高校教育改革的推動下，立足土木工程專業(yè)自身特點，探究實施高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式更顯重要。

一、開展高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的必要性

高校土木工程專業(yè)在人才培養(yǎng)目標上側(cè)重于培養(yǎng)實踐應(yīng)用技能及創(chuàng)新能力較強的土木工程專業(yè)人才，在開展高校土木工程專業(yè)教學(xué)時，學(xué)生的實踐應(yīng)用能力需要經(jīng)由實踐教學(xué)及上崗實習(xí)等途徑得以實現(xiàn)[1]。因此，從高校土木工程專業(yè)屬性上看，要做到理論知識與實踐應(yīng)用的融會貫通，需要高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的及時跟進。而從高校土木工程專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀上分析，較常采用的以班級教學(xué)為主、以多媒體教學(xué)手段為支撐、以理論教學(xué)、定期實習(xí)及留置作業(yè)為主要內(nèi)容的教學(xué)模式暴露出一定的缺陷和問題，如設(shè)計作業(yè)及學(xué)科論文創(chuàng)新性不強、實驗課程設(shè)置較少、實習(xí)崗位不夠充足、實習(xí)效果不佳等，要解決這些缺陷和不足，客觀上也需要科學(xué)完善的高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式做保障。

二、高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)中凸顯的問題分析

首先，高校基于土木工程專業(yè)實踐教學(xué)仍存在重理論輕實踐的思想。一方面，高校在土木工程專業(yè)課程設(shè)置上，理論教學(xué)與實踐教學(xué)的比重分配不夠合理，另一方面，高校在土木工程專業(yè)實踐教學(xué)軟硬件設(shè)施上的投入相對有限，制約影響了土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的效果。其次，高校土木工程專業(yè)教學(xué)中用于學(xué)生提高實踐技能和水平的實驗室及實習(xí)基地較為匱乏，且穩(wěn)定性不強。高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)實驗室及實習(xí)基地在數(shù)量上難以全面滿足學(xué)生實踐操作的需求，在使用時間及周期上也比較短暫，這就給高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的有效推進構(gòu)成了阻礙[2]。第三，高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)在設(shè)置課程及后續(xù)考核環(huán)節(jié)也欠缺合理。一是高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的課時較少，實踐教學(xué)與崗位實習(xí)存在一定程度的重疊；二是高校土木工程實踐教學(xué)考核中，對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計要求過于單一，導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計論文及作品雷同度高，形式化嚴重。

三、構(gòu)建高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式的路徑探究

（一）重視土木工程專業(yè)實踐教學(xué)，推行土木工程專業(yè)“雙證融通”制度

高校在開展土木工程專業(yè)教學(xué)時，首先要強化對專業(yè)實踐教學(xué)的重視程度，一方面要在課程設(shè)置中合理分配理論知識課程、實踐操作課程及畢業(yè)設(shè)計課程的比重，讓學(xué)生能夠在理論與實踐相結(jié)合中，對所學(xué)的諸如土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、土木工程材料選擇、土木工程施工組織等內(nèi)容加以實踐驗證，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計做好鋪墊；另一方面要投入充足的資金用于土木工程專業(yè)實驗室及實習(xí)基地的建設(shè)，提高專業(yè)實踐教學(xué)的硬件配置水平。在高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式的構(gòu)建中，可以借助高職院校改革成果，推行土木工程專業(yè)的“雙證融通”制度，鼓勵學(xué)生考取注冊結(jié)構(gòu)師、注冊巖土師、注冊建造師、注冊工程師等證書，通過實施雙證融通制度，提高學(xué)生參與實踐教學(xué)的積極性。

（二）完善高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的方式方法

在高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)中，應(yīng)注重教學(xué)方式方法的完善和改進，著重做好以下兩點：

1.借助實驗課及分組討論，提高土木工程專業(yè)理論課程的“實踐性”。在土木工程專業(yè)理論課程教學(xué)中，在傳授完基本理論知識后，可以將學(xué)生進行分組，讓其自主選擇實驗內(nèi)容，通過資料查閱及多媒體技術(shù)的應(yīng)用，營造師生交流討論的氛圍，使學(xué)生更好地掌握相關(guān)理論知識和原理，為實踐教學(xué)的實施打下基礎(chǔ)。

2.在土木工程專業(yè)實踐教學(xué)中，高校在實施校企合作及上崗實訓(xùn)等教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)集中讓學(xué)生進入實訓(xùn)及實習(xí)現(xiàn)場，并做好實踐教學(xué)的指導(dǎo)。在實訓(xùn)操作及崗位實習(xí)結(jié)束后，由學(xué)生出具實習(xí)報告，并由學(xué)校及實習(xí)企業(yè)共同加以鑒定評價。為提高高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)及實習(xí)的效果，可以探索實施土木工程專業(yè)實踐教學(xué)與項目建設(shè)相結(jié)合的模式，讓學(xué)生在真正參與土木工程項目建設(shè)的過程中，對土木工程理論知識、現(xiàn)場操作能力、交流合作能力等加以全面培養(yǎng)[3]。

（三）依托信息技術(shù)，打造高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)與評價的網(wǎng)絡(luò)化平臺

高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式在構(gòu)建過程中，應(yīng)充分依托信息技術(shù)，在專業(yè)實踐教學(xué)過程中打造網(wǎng)絡(luò)化操作平臺，從而形成高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的線上及線下雙線并行的教學(xué)模式。通過土木工程專業(yè)實踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化平臺，一方面可能調(diào)動學(xué)生參與實踐操作及實訓(xùn)學(xué)習(xí)的積極性，做好與土木工程企業(yè)的信息交流反饋，另一方面可以為學(xué)生在實操、實訓(xùn)及實習(xí)后的成果交流及作品共享創(chuàng)造條件，也便于通過網(wǎng)絡(luò)化平臺，讓教師及企業(yè)對學(xué)生的實踐成果、畢業(yè)論文、設(shè)計作品進行雙向評價。

四、結(jié)語

高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式應(yīng)重點突出土木工程專業(yè)的實踐性，在土木工程專業(yè)理論知識教學(xué)及實踐操作、實訓(xùn)演練及上崗實習(xí)等多個環(huán)節(jié)做好實踐教學(xué)的軟件及硬件建設(shè)，并同步開展土木工程專業(yè)雙證融通及土木工程專業(yè)實踐網(wǎng)絡(luò)化平臺搭建，以為土木工程行業(yè)培養(yǎng)出理論與實踐技能雙優(yōu)的專業(yè)人才。

作者：梁文靜 單位：黔西南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻：

[1]胡欣雨.高校土木工程專業(yè)工程實踐教學(xué)實現(xiàn)模式探索[J].教育教學(xué)論壇,2013,(41):237+238.