土木结构

土木结构（精选12篇）

土木结构 篇1

建筑工程设计一直都是建筑行业的探究重点, 工程设计包括的内容很多, 其中, 土木结构的施工设计使最为基础也是最容易被设计方忽略的一项。施工设计的重点在于要考虑到建筑设计本身以外的干扰因素, 例如, 实际的施工环境对建筑设计产生的局限性, 施工设备以及施工技术水平能否达到设计要求, 都是施工设计的重点工作对象。研究土木结构的施工设计, 对于整体有着重要的作用。土木结构施工设计水平的进步也关系着未来土木结构建筑的发展程度。

1 探究土木结构施工设计的意义

土木建筑是建筑工程中的重要组成, 建筑工程的价值不仅仅体现在工程的实际用途与外在标志性等属性, 其价值还体现在工程的上乘质量能够为业主带来更好的生活体验, 能够与周围建筑群形成更加绿色合理的建筑生态。研究土木结构的施工设计能够很好的考虑到影响上述建筑目标的重要因素。施工设计的重要意义还在于, 在设计阶段拥有一定的预见性, 在实际的作业过程中, 这能够帮助施工方减少意外事故发生率, 降低施工干扰, 避免施工因条件欠缺而延误工期。对于大多数建筑设计师而言, 土木结构设计需要考虑到的是建筑自身的质量, 而对于土木施工设计而言, 在此基础上还需要结合实际的施工条件与技术水平, 充分的考虑除去建筑自身因素的市场因素, 经济因素等。只有将多种因素都均衡考虑, 才能获得相对理想的土木结构施工设计, 才能使得最终建筑与设计预期更加接近, 探究土木结构施工设计的意义也在于此。

2 在土木结构施工设计中的不足之处

2.1 对施工设计的重视程度不够

施工设计作为建筑工程设计的一个分支, 在如今的建筑行业中, 往往被忽略。建筑商更倾向于将更多的精力放在建筑的创新性设计与打开自身的建筑产品市场, 同时, 建筑行业的火爆与激烈竞争也使得建筑行业的发展受到一定的影响。一项建筑工程, 前期投入的减少能够为地产商带来更大的利益空间, 所以, 建筑行业存在的普遍现象就是对于土木结构施工设计环节的不重视, 以望能够降低成本、缩短工期, 实则不然, 由于对实际施工环境与施工技术水平的把握, 在实际的作业时往往会导致建筑施工与预期相差过多, 甚至完全偏离建筑建造方向, 为后期带来一系列的问题。综上所述, 对于土木结构的施工设计需要引起相关部门、相关企业的充分重视, 并且对此严加管理, 提升整个建筑行业的产品质量。

2.2 土木结构的施工设计与实际脱节

施工设计的目的在于对建筑工程设计的实际把握, 对于任何建筑设计来说, 实际的产品与预期设计不会达到完全一致, 存在的差距在一定范围之内是允许的, 这可能是由施工环境的条件局限性以及施工技术水平有限, 或是建筑用料导致的。土木结构施工设计的完成度越高, 对于最后的建筑来说就越理想, 但是, 建筑商在进行土木结构施工设计时往往会造成与实际的脱节, 这是由于对于实际的施工条件考察不全面、不到位造成的。土木结构施工具有其特点, 并且, 为了保证建筑的安全性能以及考虑周边环境的融合性, 要充分的考虑实际施工环境, 对于施工设计不能单一的从土木建造的固有属性出发, 忽略实际环境的作用很可能会使得建筑设计整体失去意义。

2.3 土木结构施工设计环节过于粗糙单一

土木结构施工设计需要考虑多方因素, 最具有代表性的当属对土木结构建造中的各项参数进行标准化设定, 以达到安全性的要求。从专业角度来说, 在土木工程设计中梁、板的跨度计算、摩擦角区域的处理、抗震缝距离的设计、基础板厚度的确定都需要进行测算。并且, 随着科学技术水平的提升, 对于这些参数的测算都有更加精准的仪器与软件进行, 可以使得做出的参数更加系统, 更加具有可行性与有效性。反思大多数建筑团队过于单一、传统的、粗略的施工设计测算过程, 改进土木结构的施工设计, 就需要对技术、设备进行多样化、科技化、创新化引进或研发。[1]

3 如何发展与改进土木结构施工设计

3.1 施工方要加强对施工设计的重视

建筑设计虽然只占有全部工程工作的很小一部分, 但是却决定着绝大部分的建筑工序与最终的建筑成果。同样, 土木结构施工设计对于整体的建筑设计也是如此, 相关建筑企业以及建筑监管部门必须加强对土木结构施工设计的重视, 并且逐步的形成标准化管理, 帮助整个建筑行业树立起制度化的土木结构施工设计流程。从施工方自身来说, 要充分的了解忽略土木建筑施工设计的严重后果, 并加强对这一部分执行的自觉性。

3.2 在施工设计前充分考虑实际条件

施工设计并不是简单的测算, 这是很多建筑施工企业的误区, 也是导致建筑安全事故与建筑质量下降的重要原因。在施工设计之前, 有经验的团队会将实际的施工环境以及会遇到的非建筑专业范畴问题进行充分的考察, 逐一排除影响土木结构施工的干扰因素。考虑实际条件, 需要相关团队在施工设计之前采集关键数据, 了解具体建筑环境, 包括建筑专业性参数测量以及社会环境的考察, 不将施工设计局限于对土木结构属性的参数测量。

3.3 使施工设计更加具有安全性

建筑设计的首要原则就是工程质量必须放在最重要的位置, 任何建筑设计都不能对建筑的最终质量造成负面作用。在建筑设计之外, 建造过程中很可能由于一些施工不力或是环境条件限制使得建筑的质量受到一定的损害。安全性还体现在参数测算中, 在工程量计算过程中, 要严谨、认真, 对于每一笔数据都要认真核对。所以说, 施工设计应该充分的对建筑建造过程中可能存在的安全隐患进行排查, 在对具体施工进行设计使将不安全因素剔除, 使得土木结构整体安全性提升。[2]

3.4 使施工设计更加具有经济性

经济性原则是土木结构施工设计的又一重要原则, 从建造成本考虑, 施工设计对于建筑用料、建筑工期分配都有重要的设计作用。在土木结构施工设计的过程中, 对涉及到的成本进行经济化考虑、选择以及整合, 对于可能存在压缩费用的过程进行仔细的成本核算。在满足行业标准, 保证设计的合理性的前提下, 能够帮助整个土木结构在实际的施工过程中达到更高的性价比。

结束语

本研究对土木结构的施工设计中的不足与改进方向进行了细致的探究, 对于整个建筑设计来说, 施工设计的意义在于降低实际成果与预期设计的差距, 减少在具体施工过程中意外发生对整个建筑施工造成影响。在未来, 建筑行业必将会向着更加卓越、更加人性化、更加高标准化发展, 对于每一个建筑环节, 都不应该放松警惕, 只有在细节处做好, 才能使得整体出众。

参考文献

[1]王天祥, 张吉人.土木工程结构设计施工质量控制[J].建筑技术论坛, 2014, 08:23-25.

[2]陈春雨, 刘波, 刘力.浅析建筑施工设计对建筑质量的影响[J].优秀建筑技术展望, 2015, 13:103-104.

土木结构 篇2

近些年来，国内外学者通过数值模拟、理论分析和模型试验等方法，分别对结构的性能进行了相关的研究，取得了很大的研究进展和有价值的科研成果。

同时，基于结构特性，如何评价受到损伤结构的损伤特性和可靠性，这样可以对结构是否损伤以及是否需修葺做出正确的判断，这也是当今结构工程面临的新课题。

解决这一问题的关键在于对受损结构做出正确的识别与诊断。

对可能出现的损伤特性进行分析，并且对受损结构进行可靠度评估应成为结构研究的一个重要领域。

二、国内外损伤识别与诊断方法现状

结构损伤识别最早被应用于机械领域。

对于连杆、齿轮等一系列零件组成的大型机械，人们很早就开始对它们进行结构的故障诊断。

后来到20世纪60年代，结构无损检测技术得到了发展。

80年代后期，计算机技术、信息技术和人工智能等学科的知识不断被应用到结构损伤检测中。

对土木工程结构而言，早期建筑物的损伤出现频率较低。

危害程度远没有机械工程那样高，而且可以允许一定程度的带损伤工作，所以土木工程的损伤检测发展较慢，且多数属于结构可靠性评估。

20世纪初期为探索阶段，主要是对结构缺陷的分析和修理方法的研究。

20世纪中期则为损伤检测的发展阶段，主要对结构检测方法的研究，提出了有损检测、无损检测、物理检测等检测方法。

20世纪70年代以来，结构的损伤检测技术更加完善，制定了相应的规范和标准，并且强调了综合评价，使结构的损伤识别与诊断工向着智能化方向发展。

而我国的土木工程结构损伤识别与诊断发展较晚，主要研究也是在70年代以后，随着结构抗震、抗风研究的发展，才逐步开始结合可靠性评估和安全鉴定进行结构损伤检测方面的研究。

三、损伤检测

结构损伤识别是：通过对结构的关键性能指标的测试和分析，判断结构是否受到损伤;如果结构受到损伤，则损伤位置、损伤大小如何;为判断结构能否继续使用及其剩余寿命估计提供决策依据。

结构的损伤识别主要包括4个层次：(1)结构是否发生损伤;(2)对损伤的定位;(3)对结构损伤大小进行评价;(4)对结构的剩余寿命进行估计。

目前关于结构损伤识别的第一层次的研究已经成熟，而关于损伤定位与损伤大小方面的研究是核心，也是难点。

结构损伤检测技术按检测目标可分为局部检测和整体检测两大类。

局部法依靠无损检测技术对特定构件进行精确的检测、查找，描述缺陷的部位;而整体法试图评价整体结构的状态，可以间断或连续地评价结构的健康，确定损伤存在的可疑区域。

在大型土木结构工程的健康监测中多综合利用局部法和整体法。

1、局部检测方法。

局部检测方法有目测法、回弹法、染色法、光干涉法、声发射法、射线法、超声波技术等。

局部检测方法需要预先知道结构损伤的大体位置，并且要求检测仪器能够到达损伤区域，对于大型复杂结构，无法给出整体结构的损伤信息。

2、整体检测方法。

任何结构都可以看作是由刚度、质量、阻尼等物理参数组成的力学系统，结构一旦出现损伤，结构参数也随之发生改变。

因此，结构参数的改变可以视为结构损伤发生的标志。

利用损伤发生前后结构参数特性的改变来诊断结构损伤的方法称为整体检测方法。

整体检测方法大致可以分为动力指纹法、模型修正法、神经网络法、遗传算法、小波分析法。

3、神经网络技术。

人工神经网络技术是通过模拟人体神经肌理用以研究客观事物的方法，同时具有计算机并行计算能力和自我学习功能，同时还有强大的容错性，并且善于联想、综合和扩散，采用神经网络算法的墨水识别可以解决高噪声和模式损失等缺陷，成为土木工程结构损伤识别与诊断的得力工具之一。

其原理是通过分析结构在不同状态下的各种反应，提取出结构的特征值，取神经网络输入向量作为结构损伤敏感的参数，输出结构的不同损伤状态，建立起输入参数与输出损伤状态之间的关系，训练后的神经网络具备模式分类能力，可反映出结构损伤的模式。

同时，神经网络具有强非线性的映射能力，适合于非线性模式识别和分类，与模型修正法相比，其适用范围更广。

4、遗传算法。

遗传算法的基本思想是从一组随机产生的初始解开始进行搜索，种群中的每一个个体即是问题的一个解，称为“染色体”。

遗传算法通过染色体的适应值来评价染色体的好坏，适应值大的染色体被选择的机率高，反之被选择的机率就小，被选择的染色体进入下一代;下一代染色体再经过交叉、变异等操作而产生了新的染色体，即“后代”;不断地重复此过程，经过若干代后，算法收敛于最好的染色体，即为问题的最优解。

遗传算法是一种基于自然遗传和自然选择机理寻优的方法，将其引入损伤评估的最优化方法中，在测试获取信息不多的情况下，能迅速判定损伤位置和程度，即使模态信息部分丢失时，遗传算法寻优能力丝毫不受影响。

遗传算法只需计算各可行解的目标值而不要求目标函数的连续性，不需要梯度信息，并采取多线索的并行搜索方式进行优化，因而不会陷入局部最小，且使用方便，鲁棒性强。

四、结构损伤识别存在的主要问题

1、结构模型误差。

人们对于客观系统中现象的描述或预测总是在一定的基本条件下进行的，在某些规定的基本条件下，将客观系统抽象为具有一定模型形式和参数的数学模型。

针对具体的土木工程结构系统，在模型化的过程中，由于系统的复杂性而引起的系统阻尼机制、摩擦系数、非线性特性等的随机性，由于结构的复杂性而引入的结构链接和边界条件等的简化假定，都使得结构模型不能够准确地反映结构内部的每一细节，表现为结构模型的不完备性。

由于科学研究的不断进步，只要有新的试验方法能够减少试验的不精确性，新理论和新模型就会产生，从而允许对观测进行更精确的解释，这也是通过结构识别方法改进结构模型的基本目的。

由于这个原因，若没有对模型不完备带来的误差进行仔细分析，通常不能正确处理结构损伤识别问题。

2、实测数据不完整。

大多数结构损伤识别方法假定结构模型自由度与实测自由度相同，然而在实际结构中，由于条件上的限制，会造成实测数据的不完备。

如，结构测试传感器只能布置在有限的位置上，特别是较复杂结构，传感器就更为稀疏;实测数据的不完整也与结构的形式有关，对于包含受弯构件的结构，旋转自由度的响应在实际中是无法观测得到的;在结构振动试验中，由于激励方式、数据采样和滤波的限制，只能获得有限频域范围的模态数据。

实测数据的不完整无法给结构损伤识别提供充分有用信息，常常造成在欠定条件下的求解，加剧了识别问题的不适定程度。

五、结束语

对于各种复杂工程结构在使用过程中的损伤识别与诊断，对许多问题需要进一步进行研究。

由于损伤识别与诊断在工程结构上的应用较少，必须对不同的工程结构进行各种损伤试验，对识别与检测方法进行验证，使这些方法得到广泛应用。

探析中国早期土木结构建筑的特征 篇3

关键词：土木结构建筑；建筑特征；中国古代建筑

土木结构建筑是中国传统建筑的主要类型，在中国建筑史上一直占据着主导地位。它表现出来的独有的建筑技术、文化意蕴，代表了独立于东方的特殊建筑体系的灿烂成就，是一笔无比珍贵的遗产。弄清中国土木结构建筑特征的起源与早期的发展演变，是研究中国传统建筑的重要课题。中国土木结构建筑很难保存，目前发现的保存最早的地面木构建筑只能追溯到唐代，而唐代之前，尤其是新石器时代与夏商周时期，是中国土木结构建筑体系的形成时期，则要依靠对考古发现的研究。对各个时期建筑特征的研究，是解决建筑历史发展的关键。

一、中国早期土木结构建筑特征的发展演变

1.建筑材料特征的发展演变。黄河流域有广阔而丰厚的黄土层，建筑之初，在黄土层下挖成竖穴上覆以草顶的穴居成为这一区域氏族部落广泛采用的一种居住方式。穴居、半穴居的下部空间是挖掘自然土构成的，为了防潮，在穴底和穴壁涂细泥层，后改进为草筋泥。

木材易腐朽，难以保存，秦之前考古发现的木构件更少，仅在南方地区个别遗址有所发现，且主要分布于浙江地区，据初步统计，在浙江有河姆渡、罗家角、庙前、鳍山、田螺山、三合潭等近10个遗址发现了形态不一的木构遗迹。以河姆渡遗址为例，河姆渡遗址第1期发掘出了数量可观的干栏建筑木构件，其中发现的樟卯构件更是体现了该地区这一时期先进的木构工艺。

我国石材的蕴藏量十分丰富，有名的产石地区有北京房山、山东青岛、江苏苏州、浙江绍兴、福建泉州、云南大理等地。石材的品种有花岗石、石灰石、大理石、砂石等。先秦时期的石材己发现的多用于柱础、散水、道路等处。

在先秦时期铜铁生产量非常少的情况下，金属材料仅仅用在帝王的重要宫殿建筑上。用青铜作建筑材料，不仅可以很好地保护木材，而且坚固耐久，具有鲜明的光泽，使宫殿建筑增强庄严华丽辉煌的气氛。

2.平面特征的发展演变。中国传统的单座建筑平面轮廓与结构布置多是以“柱网”来表示的，建筑的平面其实只不过是结构的平面。“柱网”就是柱子的中心线在平面上组成的网格，柱位就是这些方格形的网的交点。交叉点上布满柱子，叫满堂柱；交叉点上未布满柱子，叫减柱；也有柱子不落在柱网的交叉点上的，叫移柱。纵向的柱网轴线之间的面称为“间”或者“开间”。横向方面多数以“架”来表示，架指的是擦木。平面的形状大小，可以用“间”和“架”的数量表示出来。

中国传统建筑的封闭型院落式（四合院），是中国建筑在平面布局上的主要形式。其基本形态特征是：几座房屋沿基地周边对称布置，共同围合成一个封闭的内庭院。主要建筑位于中轴线上居院落中心，面南，称正房，其四周被其他次要建筑或廊墙包围，正房前方东、西侧房屋称东、西厢房，入口设在建于南面的北向房屋的中部或偏东。共同围合的庭院则是各房间的交通枢纽及公共活动场所。中国古代建筑大到皇家宫殿、寺庙，小至百姓住宅大多采用这一形式。

3.结构方式的发展演变。我国古代建筑中最为普遍的木构架形式是抬梁式构架，抬梁式是土木结构建筑的主要结构方式。所谓抬梁式构架，“是在柱子上放梁，梁上再放短柱，短柱上又放短梁，为此层层叠落直到屋脊，各梁头上再架擦条以承屋椽”。

随着半穴居的出现，椽木逐渐分化出了用以搭建屋顶的椽和用以支撑屋顶节点的承重柱。最早的承重柱出现在门道两旁，如河南巩县铁生沟遗址、密县获溝北冈遗址以及秦安大地湾发现的房址，门道内两侧各有一个柱洞。到了仰韶时期，承重柱又分为中心柱和墙柱。在中心柱与墙柱之间出现了联系的擦子和梁，梁与擦都是联结承重柱、与承重柱成90度角的构件，纵向搁置为擦，横向搁置为梁。

周代的宫殿建筑跨度加大，大叉手屋架已不能满足稳定性的要求，遂在联系梁上设立短柱以加固顶部节点的支承。这种短柱，当时称为“税（tuo）”。税的出现，使联系梁转变为承重梁，大叉手屋架随之迈开了向抬梁式屋架过渡的第一步。进而大梁之上承税，税上置护以承二梁，这便初步形成了后世所谓的抬梁的结构方式。

二、中国早期土木结构建筑特征发展演变的原因分析

1.技术原因分析。中国历史发展源于农耕文明，注定了我国古代劳动人民与山林关系较为密切，对木材的加工利用可谓坚持不懈，有考古发掘为证。早在新石器时期，木材的采伐与加工已开始应用石斧、石锨、蚌刀、磨棒等较锐利的工具。浙江余姚河姆渡新石器时代遗址中发掘的“干阑”建筑采用了木楼板及穿透样卯。战国时期，木材加工技术已达到相当高的水平。湖南长沙东郊五里牌406号墓中的棺、撑皆用方木桦卯，桦接形式有插桦、银锭、齿形三种；在同期的墓葬中，还发现有企口缝和压口缝的拼板。先民对石材特性的认识要早于木材和土材，但仅限于小块石料的加工，更侧重于利用石料加工生产工具和生活工具，而土材和木材较之于石材更易于采伐和加工，石器及之后的青铜器、铁器硬度较土材和木材要高得多，因而成为采伐和加工土材和木料的主具。

2.自然环境原因。中国建筑以土和木为主，也以土材和木材应用最早，这与同时期中国的自然环境条件是分不开的。中国的黄土分布十分广泛，总面积约为631000平方千米，约占全国领土积的6.6%，其中尤以西北黄土高原地区最为集中，占中国黄土面积的72.4%。中国黄土不仅分布广泛，且堆积非常厚，如陇中地区，以甘肃会宁县白草源为例，经钻探源中黄土厚约250米，兰州九州台黄土总厚度达336米，在六盘山以东的陇东区，黄土堆积厚度约160米。黄土质地细密，含有一定石灰质，土壤结构呈垂直节理，壁立而不易塌落，适合横穴、竖穴。土材在黄土地区取之不竭，取材更加方便。

中国传统院落空间的形成与气侯条件是分不开的，这一点在民居中表现的最为突出。如北方的四合院，四周由房屋垣墙包绕，对外不开敞，面向内院。庭院面积较大，既能充分接纳日照又能抵御冬季严寒风砂的侵害，同时各房间均有较好的通风条件。而长江以南地区，气候温润无风砂之虞，夏季湿热多雨，通风遮阳成为庭院空间的首要考虑。故南方如苏州的住宅庭院，进深、面积很小，甚至成为高深的天井，取得了较好的通风遮阳效果。故此，院落空间也是先辈们为适应气候条件对居住的影响而作出的明智选择。

三、结语

中国传统的土木合构建筑在黄河流域凭借丰富的自然资源和原始先民智慧的创造而衍生发展，在历史发展过程中，因人们对这一建筑结构的优势体会越来越深刻，风格便越来越成熟，成为千百年来中华建筑的主流。建筑本身也是一门艺术，嵌入了人类的思想和智慧，更成为了人类精神的寄托。探究这一时期建筑的发展演变，关系到中华文明的起源问题，对深入了解我国的传统文化有着重要意义。

参考文献：

[1] 刘叙杰主编.中国古代建筑史·第一卷[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2] 张驭寰主编.中国古代建筑技术史[M].北京：科学出版社，1985.

土木工程智能结构的应用现状 篇4

智能结构是在结构中集成传感器、控制器及执行器,赋予结构健康自诊断,环境自适应及损伤自愈合等某些智能功能与生命特征,达到增强结构安全、减轻质量、降低能耗、提高性能为目标的一种仿生结构系统。工程结构在灾害发生时,应当迅速感知灾害对结构的激励,并及时做出判断,自动调节和控制结构的特性,以使整个结构系统始终处于最佳状态,在灾害发生时能够自己保护自己,并继续存在下来。智能结构的实现依赖于智能材料,智能材料是一种能从自身的表层或内部获取关于环境条件及其变化的信息,随后进行判断、处理和做出反应,以改变自身的结构与功能,并使之很好地与外界相协调具有自适应性的材料系统。

1 智能结构设计思想

智能结构设计的基本思想是材料或结构能够感知周围环境的变化,并能针对这种变化做出适当的反应,这是一种具有自感应和自控制能力的“主动”结构,由粘结的或埋入的主动单元(包括感测单元和控制单元)和常规弹性结构组成。由感测单元可得到系统的特定信息,经过处理,通过控制单元实现主动控制。这显然比常规“被动”单元具有更大的优越性,可应用在形状控制、自适应系统、振动控制等方面。

2 智能材料的分类

构建智能结构的材料主要分为以下两类:

1)电流变体材料、磁流变体材料、形状记忆材料、电致磁致伸缩材料、功能凝胶等,可用作智能材料系统中的驱动器材料。由于这些材料可根据温度、电场或磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、频率、阻尼、内耗或结构,因而对环境具有自适应功能。

2)光导纤维、压电陶瓷、压电高分子、应变合金及其他特种传感器材料,可用作智能材料系统中的传感材料。

3 智能结构的实现

3.1 应用形状记忆合金

试验结果表明,形状记忆合金的相变回复力很高,其值可达近400 MPa。根据这一特性就可研制具有相变弹性性能的形状记忆合金被动耗能器或被动耗能控制系统,以便进行土木工程结构的被动耗能抗震控制。形状记忆合金被动耗能器大都安装在结构的层间或底部,其目的是为了能够使耗能器明显地感受到结构的层间变形,从而达到消耗地震能量的目的。

有关试验表明,安装了形状记忆合金耗能器的结构,60%左右的地震能量都能被耗能器吸收,结构的位移可得到明显的抑制和减小。目前,国外已将形状记忆合金耗能器用于砌体结构和钢筋混凝土结构的被动抗震控制设计,同时也有用于古建筑抗震加固的应用实例,还有将形状记忆合金制成主动阻尼控制系统的研究。

3.2 应用电(磁)流变体

目前,利用电(磁)流变体进行结构振动控制,已经研制了多种减振控制器,同时对结构控制方法也作了一系列的探索研究。MR减振驱动器的形式主要有挤压流动式、剪切式、阀式或剪切阀式减振驱动器等几种。由于剪切阀式减振驱动器的磁路设计比较方便,因此更适于土木工程结构振动控制。Lord公司生产了驱动力可达20 t的双推杆式MR流体阻尼器,国内瞿伟廉教授也设计制作了用于土木工程结构控制的小尺寸MR流体阻尼器,均取得了显著的、稳定的效果。

试验结果表明,使用MR阻尼器可以显著减小结构的层间位移与扭转,在大跨度结构振动控制中,MR流体阻尼器能够明显减小桥面与桥墩间的相对位移。

3.3 应用压电材料

许多研究人员先后利用压电陶瓷作为加速度传感器和驱动体。有的学者研究了任意复杂激励下压电层合结构的主动阻尼和被动阻尼以及主动振动控制等问题,有的学者根据经典复合板理论,采用加速度反馈控制方法讨论了利用压电传感元件实现复合材料层合梁的主动阻尼控制并进行了试验研究。特别是近年来压电材料和压电堆技术的迅速发展,为压电类智能结构的研究和应用开辟了许多新领域。

目前压电材料和压电堆技术广泛应用于土木工程结构的静变形控制能、噪声主动控制、健康监测、安全评定和自适应修复以及抗震抗风等多个领域,其中把压电堆技术用于建筑结构的主动抗震控制,取得了很好的控制效果,造价也较低廉。此外,也有将压电材料与普通控制装置相结合的半智能型混合抗震控制及半智能型主动抗震控制等方面的研究。

3.4 应用磁致伸缩材料

应用磁致伸缩材料制成的驱动器用于主动隔振有效性的试验,可使6自由度平台的振动减小30 dB。在国外,Anjappa M等人进行了微位移执行器及其在悬臂梁减振方面的研究;藤田隆史等人则用磁致伸缩执行器进行了主动微振动控制系统的基础理论研究。在国内,许多研究者利用超磁致伸缩材料设计制作了主动振动控制器,并对其进行了试验与分析,取得了较好的控制效果,有的达到了30 dB的主动控制效果。但目前这些研究仅限于微制造、机械、军事及航空等领域,所研制的控制器还只能控制小型结构或器械,对于大型土木工程结构的控制还有待进一步的研究开发。

3.5应用光导纤维

在传统的混凝土结构中埋入光纤作为传感元件进行结构强度、裂缝、损伤、变形、振动、钢筋锈蚀和施工质量等方面的自动诊断、监测、预报、控制和评价,同时再埋入驱动元件(如形状记忆合金等),并将控制元件和信息处理系统与之结合,形成具有智能功能的混凝土结构,从而实现混凝土结构的自检测、自诊断、自适应和自修复。国内外在这方面已经有许多成功的应用实例,光纤材料是土木工程结构健康诊断及其地震响应主动控制中传感器设计的理想材料。早在20世纪80年代美国就已经将光纤维材料应用于桥梁的振动监测,我国也已经将光纤材料用于三峡大坝健康监测和安全评定系统中[4]。

3.6应用愈合材料

混凝土及其结构能够自动适应环境,在受到损伤后自行修复,是解决土木工程结构中混凝土材料损伤的最佳途径。但是如何适时快速地修复混凝土材料的损伤,以及混凝土自修复的机理,直到近年来,随着机敏混凝土和仿生混凝土研究热的兴起,才引起人们的重视。

所有的研究大致集中在3个方面:内置纤维胶液管自修复混凝土、内置胶囊自修复混凝土、形状记忆合金智能自修复混凝土[5]。目前,研究仍处于尝试阶段。

4结语

智能结构在土木工程领域的应用研究已取得了显著的成绩,极大地影响了结构设计理念和多学科交叉应用的发展。随着智能材料和技术的发展,土木工程智能结构已展现出其优越的性能和广阔的应用前景。

参考文献

[1]薛伟辰.结构振动控制智能材料研究及应用进展[J].地震工程与工程振动,2006,26(5):13-17.

[2]崔迪.形状记忆合金在土木工程中的研究与应用进展[J].防灾减灾工程学报,2005,25(1):86-91.

[3]邓友生,孙宝俊.智能材料系统及其在土木工程中的应用研究[J].建筑技术,2005,36(2):92-94.

[4]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.

土木工程结构检测评估研究 篇5

摘要：对于我国现在的经济发展，土木工程的建筑数量也开始逐渐增多，然而，现在的建设施工以及后续的结构检测系统还比较的匮乏，而且制约着发展关键的因素就是安全系数的高低。在实际的生产以及生活当中，我们应该对土木工程建筑进行合理的结构安全评估，进而可以加强在实际的生活以及生产当中安全的使用。本文对土木工程结构检测评估进行了探讨。关键词：土木工程；结构；检测；评估

中图分类号：S969文献标识码： A

引言

随着我国经济的飞速发展，大型建筑设施的出现对土木工程技术提出了更高的要求。在土木工程的施工过程中，对其施工过程中出现的结构性损伤及时进行有效检测，并针对出现的结构性损伤进行及时的维修，不仅可以提高土木工程的质量，延长建筑成果的寿命，同时还可以避免许多重大质量安全事故的发生。

一、土木工程结构的检测内容和特点

1、土木工程结构检测内容

（1）外观检测

对建（构）筑物的外貌、外部尺寸进行检测，检查建筑物的表面的平整性，检测建筑物的倾斜度，以及建筑物的尺寸大小是否符合相关规定。外观检测是保证建筑物质量的最简单的方式。

（2）强度检测

对建（构）筑物的材料、结构进行检测，检测建筑物的材料强度、构件承载力、钢筋配置情况等。通过检测建筑物的原材料，保证建筑材料的品质；通过检测建筑物的构件承载力和钢筋配置，保证建筑物的主体结构符合建筑要求，保证建筑施工安全进行，保证建筑物符合工程质量。

（3）结构内部缺陷的检测

检测混凝土内部可能存在的孔洞、裂缝、钢结构的焊接等问题。通过对建筑物的工程内部缺陷的检测，可以及时发现施工问题，解决施工的缺陷，保证工程质量。

2、土木工程结构检测特点

（1）结构检测工作大多在露天的现场进行，来源于外界环境中的干扰因素多，使得土木工程检测的结果的准确度不高，影响对土木工程质量的评估。

（2）工程结构检测数据需要慎之又慎。当土木工程的结构性问题出现时，往往是在工程完工很久以后，由于时间很长，对结构检测数据档案保护不当，导致技术材料不全，甚至还会出现材料虚假的现象。

（3）结构检测工作需要采取采取非破坏的方式。结构检测往往是在被检测的工程建设完工或主体形式完工后，一般不允许破坏原构件，或者是从原构件上取样时只能允许有微破损，破损后稍经加固后就不会影响建筑物结构强度。这样就保证了工程完整性，保证了工程质量。

二、工程结构检测方法

土木工程结构检测根据检测方式的不同可以分为静态检测方式、动态检测方式两种。土木工程结构的静态检测是通过观察和测量建筑结构的实际大小尺寸、工程材料的弹性模量和强度系数等数据，将这些数据综合到一起，运用物理学中的力学知识去分析评价土木工程结构，评价土木工程结构的稳定性与可靠性。

但是，由于土木工程结构形体巨大，构件繁多且具有一定的隐蔽性，对于某些过大或过于隐蔽的工程构件难以检测，静态检测的方法在实际的应用中受环境等因素的影响较大，工作效率较低。而土木工程结构的动态检测，是通过建立动态的数字化的结构动力检测机制，监督土木工程的结构建设工作。结构动态检测利用结构的模态参数或物理系数，评价土木工程的结构性能。但是，土木工程的动态检测却受到动态监控信号质量和数量的限制，影响动态监控数据的准确性。

三、土木工程中结构检测技术的应用

土木工程建设过程中，仅仅运用传统的结构结构检测技术已经远远不能满足现代化土木工程建设的需求，需要土木工程结构检测技术不断的发展，以推动我国建筑行业的发展。随着科学技术的发展进步，出现了许多检测方式，尤其是物理学知识在土木过程中的发展应用，使我们能够及时发现土木工程建设过程中的许多结构性问题，对我国土木工程的发展产生了重要影响。在现代的检测技术中有以下几种方式：

1、超声波法

超声波是在检测土木工程结构问题时常用的一种检测方式，该技术的产生是根据物理学的基本知识，依据超声波在媒介中传播的规律和超声波本身的特点而产生的一种结构检测技术。超声波在不同的介质中的传播规律不同，通过对检测到超声波的波形进行分析，可以对工程结构内部缺陷的大小以及缺陷所在的方位进行判断。利用超声波检测土木工程的结构问题时，既没有破坏土木工程设施，有检测了土木工程的结构，实现了检测目的。

2、红外线检测法

红外线检测法是根据物理学中的热辐射定律、微分方程，对原子震动产生的红外辐射进行检测的一种结构检测方式。任何物体其温度只要高于绝对零度，就会辐射出来红外线。物体的辐射强度与物体本身的温度有关，当土木工程内部结构发生物质变化时，红外线的辐射强度也随之改变。我们可以基于红外线辐射的变化判断其内部是否损伤。

3、建立动态的工程结构检测机制

动态工程结构检测机制的建立，需要将各种数据和信息整合到一起，形成一个有机的系统。动态结构检测需要将相关的管理信息知识存入到系统信息库内，当系统检测到的数据发生变化时，能够根据数据库内信息来判断土木工程的结构是否出现了问题。动态工程结构检测是根据结构物理特性的变化来判定土木工程结构问题存在的可能性以及结构性问题存在的地方。

3、但是，由于动态工程结构检测机制的成立比较困难，在实践操作中，干扰因素较多，又容易受到土木结构的影响，使得动态监测的数据不精确。工程检测的数据也存在一定的失误或偏差。影响工程的进度。就当前动态工程结构检测在实践中的应用来看，动态检测机制在识别损失方面比较迟钝，往往是在损失发生后才能检测出来，不能起到早期发现和预防的作用。

四、评估方法

现阶段,对土木工程结构进行评估时,主要应用以下评估方法:

一、可靠度评估方法,这是一种以概率统计为基础的评估方法;

二、模糊数学评估方法,该方法尤为擅长对复杂事件的处理;

三、灰色理论评估方法,该方法有效规避了对样本过分依赖的问题,简化了计算过程,而且保证了量化结果、定性结果的一致性;

四、神经网络评估方法,该方法在处理多因素事件以及模糊事件方面表现出了极大的优越性,评估结果较为理想。下文将针对这一方法中的概率神经网络(PNN)方法展开重点介绍。

PNN能够实现对损伤位置及类型的准确判断。PNN利用已知数集的概率密度函数以完成贝叶斯决策,将之合理的融入人工神经网络系统中,如此一来,便可完成对未知数据的归类,对于那些多类问题(涉及θ

1、θ2⋯θn)而言,基于P维试验向量X的贝叶斯决策d(X)为;d(X)∈θq(hqlqfq(X)＞hklkfk(X),k≠q)

设fj(X)为概率密度函数,那么多变量高斯分布函数如下:

n=q

fq(X)=1/[nq(2π)P/2σp]Σ[-(X-Xqi)T(X-Xqi)/2σ2]

i=1

对该贝叶斯决策进行相应处理,可得到一个概率神经网络,且包括如下层次:

一、输入层;

二、模式层;

三、求和层;

四、决策层。见图1。

该损伤检测方法能够有效克服测量误差导致最终结果不准的问题,所以,具有良好的应用前景。

结束语

随着社会经济的不断发展,我国土木工程数量正在与日俱增,其结构安全与否将会对使用者的生命安全造成直接的影响,所以,展开相应的检测及评估工作便显得尤为重要了,这已经成为业内共识。在检测及评估的过程中,应基于检测内容选择相对合适的检测方法(如无损检测方法等)及评估方法(如神经网络评估方法等),从而保证检测结果及评估结果的客观性、准确性,为接下来的维修、加固工作提供详实的数据资料。

参考文献

土木结构 篇6

【关键词】新时期；土木工程；抗震设计；策略探索

【Abstract】With economic development， progress， people's living standards and quality of science and technology have been greatly improved. Seismic performance of engineering structures is an important part of the project structure performance gradually by the people concerned. Optimization of seismic design of structures， seismic design to solve the existing problems， the need to learn structure， support seismology other aspects of knowledge and technology， but also need to learn from experience and advanced technologies. Civil engineering structures important to consider the design of the seismic issues. In this paper， based on the actual situation of civil engineering construction， engineering factors affecting the seismic performance analysis and discussion， civil engineering and structural design of earthquake-resistant design make recommendations， provide a reference for future seismic design of civil engineering structures.

【Key words】New Era；Civil engineering；Seismic design；Strategies

在进行土木工程的建设的过程中，为了更好的避免豆腐渣工程，需要在进行土木工程的建设过程中对其所设计的建筑物加入一定的抗震性能。并且需要根据所设计的建筑物自身的状态和功能来进行针对其自身结构的抗震的概念设计，这种抗震设计其主要的目的就是为了更好的控制建筑物在发生地震时的状态，让建筑物在发生地震的时候可以尽可能的减少出现倒塌和损坏的状态。对土木工程建设的建筑物进行抗震处理，不仅仅是为了减少在出现地震时所出现的经济损失，同时也是为了减少在出现地震时的人员伤亡。

1. 影响土木工程中的结构抗震的几个因素

1.1土木工程建设的场所。 在地震发生的时候，不同的场所遭受到的地震的程度也是不同的，所以在进行土木工程的过程中选择其工程建设的场所就显得尤为重要，并且这也是直接影响这一工程建设在抗震效果上的因素。一个好的、宽广的场所不仅仅能够有效的减小震感，同时还能够方便施工单位更好的去修建地基。对于任何一个土木工程来说地基都是最为重要的一种，只有地基建造的特别好才能在基本上保证一个工程的抗震程度，因为一旦发生地震，地基是第一个受到地震波侵袭的场所，如果这一环节没有认真的修建那么就会导致整个建筑在发生地震的时候没有办法做到抗震的效果。所以在进行施工场场所的选择的时候尽可能的去选择地址坚硬的场地或者地址密实且均匀的中硬土地，尽可能的去避免滑坡、倾斜等场所。

1.2土木工程中所选择的材料以及其设计的机构体系。 在进行土木工程的材料选择的时候需要选择硬度相对于较强的，不易发生弯曲的，这样可以有效的避免地震来临的时候建筑坍塌和变形。而目前来看我国在进行土木工程的过程中，多数情况下所选择的材料多为钢筋混凝土，而这一材料本身容易变形、弯曲以及发生侧移，所以在进行工程抗震材料选择的时候尽可能的避开这一材料，从而选择钢结构、钢管混凝土等不易发生变形的材料。

1.3土工工程的结构高度。 无论是哪种形态的建筑，其高度都是整个建筑中十分重要的一个环节，很多时候不能够为了追求建筑设施的独特性而无止境的升高建筑，在地震来临的时候高度越小的建筑其受到的破坏也相对于小，过高的建筑在发生地震的时候容易出现变形等多种问题，所以在进行抗震设计的时候需要确定建筑应该需要的高度，避免建筑过高。

1.4土木工程中的结构自身的抗震程度。 目前来看我国对于土木工程的在建筑结构上的抗震程度要求不是很高，其主要的要求就是：小震不坏、中震可修、大震不倒，所以在进行工程的设计中必须要做好以上几点。

2. 有关土木工程的抗震方式的相关措施

2.1重视工程场地的选择。 在进行土木工程的结构场地选择的时候，首先要对整个工程的场地进行考核，确定好施工场地的状态，并且需要施工单位对于施工当地的气候以及地形、地质条件都进行考察，尽可能的避开断层、滑坡、凹陷等不良的地段，如果没有办法避开这些地段，则需要在这些地段上施加一定的安全防护措施，以免出现意外。

2.2合理的选用工程的材料。 选择合理的施工材料是整个工程在建造的过程中十分重要的一个环节，在进行土木工程的建造之前，就需要施工单位把所需要的材料的抗震系数都确定好，并且对材料的抗震系数进行分析和总结，确保所选择的材料的抗震性良好。同时也需要考虑到整个建筑，不能出现整个建筑全部都依赖一种材料这种问题，以防出现一个材料出现问题，整个工程都需要重新开始这种问题，要求工程中的每一种材料都有其各自的位置，但是不能出现过分依赖某一种材料这种事情。

2.3合理的设计以及选择适当的材料。 在进行土木工程的建设的时候，要保证整个工程的设计结构十分匀称，同时要保证整个工程的稳定性以及安全性，需要提高的不是一个工程中的某一部分的抗震效果好，而是要整个工程的抗震效果都好，而对于材料的选择上则需要材料的硬度相对于强，不易于变形。

2.4设置多道抗震措施。 设置多道抗震防线是整个工程中必不可少的一项，其设计的原理就是：在发生地震的时候，首先需要在构件中延性较好的材料发挥其抗震的作用，并且需要其他的构件同样也发挥一定的作用，但是在实际中只有突破第一防线建筑物中的其他材料才会受到影响。

3. 结束语

（1）虽然我国在建筑结构抗震研究中已经取得了很大进步，但是仍存在许多需要解决的问题，要想优化建筑结构抗震设计，取得进一步发展，不仅需要建筑结构工程技术的不断发展，严格按照建筑规范设计，满足抗震要求，保证设计的科学性、合理性，提升建筑的抗震性能，设计安全性高、稳定性强，能够满足抗震要求的建筑物，还需要相关准则的不断优化，适应新形势新标准的要求，提升我国建筑结构抗震设计的高水平。

（2）在进行土木工程的设计过程中，其自身的抗震性能是设计中一个十分重要的一点，所以在进行土木工程的抗震设计的时候，需要综合各方面的因素来进行相关的设计，并且有效的去提高整个工程的结构设计，可以采取以上所述的相关要点来进行归纳和总结，在根据自身的工程特点最后制定出一个独特的符合自身需要的一个抗震方式，同时在选择设计人员的时候尽可能的去选择专业素养较高的从业人员，并且以此来有效的提高土木工程中的相关抗震的性能，这也可以有效的保证当地震发生时我国的人员伤亡以及财产伤亡都能减少。

参考文献

[1]陈道明.探讨土木工程结构设计中的抗震[J].中国建筑科技，2015（11）.

[2]郑敏.浅谈土木工程结构设计中的抗震研究[J].土木建筑与环境工程，2016（01）.

浅析土木工程结构损伤诊断方法 篇7

混凝土结构宏观性能试验方法是“试件试验”。这类方法以试件破坏时的实测值, 作为判断混凝土性能的依据较为直观, 称为破损性实验。由于试件中的混凝土与结构中的混凝土质量、受力状况及各种条件不可能完全一致, 而且对于建筑结构的现场检测也不太适用。

20世纪30年代混凝土非破损检测方法发展起来了, 如回弹法、超声脉冲法等在无损伤混凝土的条件下进行现场检测。

1.1 回弹法

回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面, 由仪器重锤回弹能量的变化, 反映混凝土的弹性和塑性性质, 测量混凝土的表面硬度推算抗压强度, 是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法, 我国已编制了规范。

回弹法的主要优点是:仪器构造简单, 方法易于掌握, 检测效率高, 费用低廉, 影响因素较少, 但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度的影响, 石子种类对其也有影响, 要对回弹值进行不同的修正, 对存在有质量疑问区域的混凝土, 需用其它方法进行进一步检测。

1.2 超声脉冲法

用超声脉冲法检测混凝土强度是测试超声波在混凝土中的传播参数, 找出混凝土抗压强度与这些参数的关系, 确定其抗压强度。混凝土是各向异性的多相复合材料, 内部存在广泛分布的砂浆与骨料的界面和各种缺陷, 使超声波在混凝土中的传播要比在均匀介质中复杂得多, 产生反射、折射和散射现象, 并出现较大衰减, 因此超声脉冲法检测混凝土强度虽然能够检测出混凝土内部存在的问题, 但是对测试仪器、换能器与混凝土的强度和超声传播声速间的定量关系受到混凝土的原材料性质及配合比的影响;测试试件的温度和含水率的影响等, 只有综合考虑各种因素和条件, 建立高拟合度的专门曲线, 使用时才能得到比较满意的精度。

1.3 超声回弹综合法

超声回弹综合法是建立在超声传播和回弹值与混凝土抗压强度之间相互关系上, 以声速和回弹值来综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。

超声回弹综合法在一定程度上克服了以单一指标评定混凝土强度的不足, 它把石子和测试面的影响, 从检测结果中加以修正, 对于多指标综合, 能较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用, 提高了测试精度。

2 砌体结构的现场检测方法

砌体结构主要指砖砌体, 砌体强度是由砖块和砂浆强度或施工时制做的砌体试块强度来决定的, 传统的检测方法是直接从砌体结构上截取试样, 进行抗压强度试验而砌体结构的特点导致取样存在较大难度, 取样时的扰动又会对试样产生较大损伤, 从而影响试验结果。因此, 砌体结构的现场原位非破损或半破损试验方法理所当然地受到重视, 并广泛开展研究和工程实际应用。

2.1 砌体强度的间接测定法

砌体强度与砂浆和砖块强度有直接关系。由砂浆和砖块强度等级可确定砌体的抗压强度, 间接测定法就是使用专门的仪器和专门的测试方法, 测量砂浆和砖块的某一项强度指标或与材料强度有关的某鉻项物理参数, 并由此间接测定砌体强度。

2.1.1 冲击法。

依据物体破碎时所消耗的功与破碎过程中新产生表面积成正比的基本原理、由事先建立的单位功表面积增量和抗压强度之间的经验公式, 求得砂浆或砖块试样的强度。

2.1.2 回弹法。

检测砖块和砂浆强度的基本原理与混凝土强度检测的回弹法相同, 只是采用专门的砂浆回弹仪, 因为砖的表面硬度与强度有良好的相关性, 所以, 此法精度高, 且简单、适用。

2.1.3 推出法。

推出法又称顶推法、剪法, 具体称单砖单剪法。即把一单砖的顶面、两侧面砂浆清除, 只留底面, 用特制的小千斤顶将其“顶出”, 在极限状态时, 测得砖与砂浆的粘接抗剪强度, 并根据抗剪强度与抗压强度的关系, 推出抗压强度。

2.2 砌体强度直接测定法

2.2.1 抽样检测法。

主要包括切割法与取芯法, 切割法切割的试件宠大, 搬运过程中扰动大, 造成试验结果的离散性大, 耗费大量的人力、财力, 只限于庞大砌体工程质量事故处理及对其它方法的校准。取芯法是对芯样作抗压和抗剪试验, 对砌体扰动也很大, 其试验结果不太一致。

2.2.2 原位检测法。

主要包括扁顶法、原位轴压法和原位剪切法。扁顶法是采用扁式液压测力器装入开挖的砌体灰缝中进行砌体强度的原位检测方法, 它较好地克服了取样法的不足, 但设备复杂, 允许的极限应变较小, 铡定砌体的极限强度受到限制。原位轴压法是对扁顶法的改进, 其原理与其一致, 测定砌体的极限抗压强度。推算其标准抗压强度, 缺点是设备较沉重, 使用不便, 原位剪切法是在墙体上直接测试砌体通缝的抗剪强度。由于对测试部位有限制, 使其应用有一定的局限性。

2.2.3 动测综合法。

动测综合法是振动反演理论在工程上的应用。在脉动、起振机共振、自由释放或冲击等激振方式的作用下, 通过测量砌体结构的频率和振型等参数, 根据系统识别理论得到层间刚度, 推算出各层砌体轴心抗压强度, 此法从房屋整体出发, 不仅能得到砌体的强度, 鉴定房屋的质量, 便于对房屋进行安全性评定, 随着检测仪器技术的改进, 算法的优选, 结果的精度不断提高, 很有发展前途。

3 结论

结构现场检测技术对工程质量事故的检测、处理方面, 具有重大的应用价值, 从国内外的发展状况来看, 该项技术涉及到多个学科的应用技术, 应进一步研究、完善, 应从以下几个方面来努力, 创新:

3.1 新参数、新性能指标的测试

随着材料科学的发展, 许多新材料被工程所应用, 建筑结构设计的不断改进, 一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性, 需要不断研究这些参数指标的测试方法, 为工程实践服务, 是当前测试技术发展的趋势。

3.2 新思想的引入、对数学模型的创新和改善

在建筑结构检测方法的研究中, 引入新思想, 不仅要考虑宏观力学, 还要考虑微观力学, 深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有鉻定的局限性、在新的数学模型建立时, 应更加注意其边界条件, 扩大使用范围, 提高拟合程度。

参考文献

[1]王苏岩建筑结构现场检测方法评析

浅谈土木工程结构振动控制技术 篇8

1 被动控制

被动控制是一种不需要外部能源的结构控制技术, 一般是指在结构的某个部位附加一个子系统, 或对结构自身的某些构件做构造上的处理以改变结构体系的动力特性。被动控制因其构造简单、造价低、易于维护且无需外部能源支持等优点而引起了广泛的关注, 并成为目前应用开发的热点, 许多被动控制技术已日趋成熟, 并已在实际工程中得到应用。被动控制从控制机理上可分为基础隔振和耗能吸能减振两大类。

1.1 基础隔振

基础隔振是在上部结构与基础之间设置某种隔振消能装置, 以减小地震能量向上部的传输, 从而达到减小上部结构振动的目的。基础隔振能显著降低结构的自振频率, 适用于短周期的中低层建筑和刚性结构, 由于隔振仅对高频地震波有效, 因此对高层建筑不太适用。

1.2 耗能吸能减振

耗能吸能减振装置主要有:金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘性液体阻尼器、调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、液压质量控制系统和质量泵等。

2 主动控制

主动控制是一种需要外部能源的结构控制技术, 它是通过施加与振动方向相反的控制力来实现结构控制的, 其工作原理如下:传感器监测结构的动力响应和外部激励, 将监测的信息送入计算机内, 计算机根据给定的算法给出应施加的力的大小, 最后, 由外部能源驱动, 控制系统产生所需的力。如果传感器仅测量结构响应的信号, 称控制系统为闭环控制;如果传感器仅测量外部激励的信号, 称控制系统为开环控制;如果传感器同时测量结构响应和外部激励的信号, 则称控制系统为闭-开环控制。主动控制可分为控制力型和结构性能可变型 (半主动控制) 两类。

2.1 控制力型

它的特点是采用能检测结构及外干扰振动的传感器, 将传感器获得的信号作为控制振动的控制信号, 通过作动器随时向结构施加控制力, 以便及时控制结构的动力反应。控制装置大体上由仪器测量系统 (传感器) 、控制系统 (计算机) 、动力驱动系统 (作动器) 等组成。目前研究开发的控制力型主动控制装置主要有:主动质量阻尼系统、主动拉索系统、主动支撑系统、主动空气动力挡风板系统、气体脉冲发生器系统等。

2.2 结构性能可变型 (半主动控制)

它是利用控制机构来主动调节结构内部的参数, 使结构参数处于最优状态, 所需的外部能量比控制力型小得多。比起控制力型主动控制, 结构性能可变型主动控制更容易实施而且也更为经济, 而控制效果又与前者相近, 因此结构性能可变型主动控制目前具有更大的研究和应用价值。结构性能可变型主动控制往往采用开关控制或称为"0-1"控制, 通过开关改变控制器的工作状态, 从而改变结构的动力特性。目前, 较为典型的结构性能可变型主动控制装置有:可变刚度系统、可变阻尼系统、主动调谐参数质量阻尼系统、可控 (电流变或磁流变) 液体阻尼器、可控摩擦式隔振系统等。

3 混合控制

混合控制是主动控制和被动控制的联合应用, 使其协调起来共同工作。这种控制系统充分利用了被动控制与主动控制各自的优点, 它既可以通过被动控制系统大量耗散振动能量, 又可以利用主动控制系统来保证控制效果, 比单纯的主动控制能节省大量的能量, 因此有着良好的工程应用价值。目前混合控制装置主要

以下几种: (1) 主动质量阻尼系统 (AMD) 与调谐质量阻尼系统 (TMD) 或调谐液体阻尼系统 (TLD) 相结合的混合控制; (2) 主动控制与阻尼耗能相结合的混合控制; (3) 主动控制与基础隔振相结合的混合控制等。

4 有待研究的控制问题

结构控制这一课题, 近年来, 受到了多个领域的学者与专家的高度重视, 越来越多的控制专家投身于该研究中, 在理论上取得了不少新结果, 在应用上成功的例子也很多, 但仍有一些问题有待进一步深入探讨。

4.1 从控制器设计角度的建模与模型简化

由于结构系统维数高, 含有未建模动态特性及参数不确定性等, 研究面向低阶鲁棒控制器设计的辨识方法及模型简化技术等问题是具有实际意义的, 同时对于含智能材料的结构, 由于材料的强非线性, 对材料与结构间的非线性相互作用的辨识也需进一步研究。

4.2 结构控制中的非线性控制

研究带有滞回环及饱和的非线性控制问题, 这类问题本身在控制界有着广泛的兴趣, 另外智能控制如模糊控制等在非线性结构控制中会有很好的应用前景, 也值得深入探讨。

4.3 结构控制中的混合控制

不同类型的控制算法集成的研究即混合 (hybrid) 控制方式目前是控制界极受关注的问题, 在结构控制中研究主动与被动控制间的最优混合, 是具有实际意义的方向.此外, 利用一些主动控制算法进行结构设计参数的优化问题也值得进一步研究。

4.4 结构控制中的可靠性要求

许多结构控制问题对于可靠性要求很高, 而在正常条件下又无法对整个闭环系统进行实现证实控制方案的正确性, 如为提高建筑物的抗震能力而设计的结构控制器.这样, 探讨结构控制的实验证实方案是十分重要的问题。

5 结构控制技术的发展展望

经过诸多学者长期不懈的努力, 特别是在近十几年的时间里, 土木工程结构控制技术得到了全面迅速的发展, 呈现出一派生机勃勃的发展势头。展望今后一个时期内, 结构控制技术的发展趋势将是:

5.1 被动控制技术规范化实用化。将目前一些较为成熟并且已得到实际工程

证实的被动控制技术, 如基础隔振、耗能吸能减振等, 进行系统整理, 使之逐步规范化、实用化, 并编入新制订的结构设计规范中, 以推动其在工程实践中的广泛应用。目前在国内外这方面的工作已经有了一些进展。

5.2 加强对半主动控制和混合控制技术的实验研究以及试点工程的研究

半主动控制和混合控制技术是今后土木工程结构控制的重要发展方向, 因此应进一步加强对它们的实验研究以及试点工程的研究, 以验证其实际控制效果及可靠性, 并不断总结、完善, 以期尽快达到实用化的要求。虽然目前结构控制技术尚未在土木工程中得到广泛应用, 但由于其自身所具有的明显优势--“智能型”, 其良好的应用前景是毋须置疑的。结构振动控制在高层建筑和高耸结构还有较为广泛的发展前景。虽然, 在我国结构振动控制目前多数仅应用于高耸结构中, 但随着我国高层建筑特别是超高层建筑的发展, 必将给结构振动控制带来更为广阔发展空间因此有理由相信, 采用结构控制技术的智能型隔振减振结构将会是不久的将来人们的现实追求。

摘要：结构振动控制 (简称为结构控制) 技术, 就是指通过采取一定的控制措施以减轻或抑制结构由于动力荷载所引起的反应。本文简述土木工程结构振动控制技术, 并提出需要解决的问题和对今后的发展趋势做了展望。

关键词：结构控制,发展趋势

参考文献

[1]刘季.结构抗震抗风振动控制[R].第六届结构工程学术会议特邀告, 1997.

[2]武田寿一著, 纪晓惠, 等译.建筑物隔震、防振与控振[M].北京:中国建筑工业出社, 1997.

[3]曾德民, 等.建筑基础隔震技术的发展和应用概况[J].工程抗震, 1996, (3) .

[4]唐家祥, 刘再华.建筑结构基础隔震[M].武汉:华中理工大学出版社, 1993.

[5]周福霖.工程结构减震控制[M].武汉:地震出版社, 1997.

[6]李爱群, 等.南京电视塔风振的混合振动控制研究[J].建筑结构学报, 1996.

[7]刘季等.液压-质量控制系统试验研究[J].哈尔滨建筑工程学院学报, 1993.

[8]刘季, 李敏霞.变刚度结构半主动控制的研究[J].地震工程与工程振动, 1997.

浅谈土木工程结构振动控制技术 篇9

1 被动控制

被动控制属于结构控制技术的一种, 它不需要任何外部能源, 通常在结构的某部位添加一个子系统, 或者处理某些构件的结构体系以此来改变其结构体系动力的特性。被动控制已得到众多科学者的广泛关注, 并成为目前应用开发的热点, 因为它构造简单、造价低、易于维护并且无需外部能源支持。在实际工程中已经开始应用被动控制技术。从控制机理上可以把被动控制分为基础隔振与耗能吸能减振。

(1) 基础隔振。

基础隔振的作用是通过在上部结构和基础之间设置某种隔振消能装置, 来减小地震能量向上部传输的影响, 因而实现减小上部结构振动。基础隔振能实现降低结构的振动频率, 这主要用于短周期的中低层建筑与刚性结构, 因为隔振只对高频地震波有作用, 所以不适用于高层建筑。

(2) 耗能吸能减振。

耗能吸能减振装置主要有:金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘性液体阻尼器、调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、液压质量控制系统和质量泵等。

2 主动控制

主动控制的工作原理是传感器监测结构的动力响应与外部激励, 并将监测的信息传入计算机内, 计算机再根据指定的算法来施加相应的力的大小。最后, 根据外部能源驱动来控制系统产生所需的力。它还需要外部能源的结构控制技术, 还通过施加和振动方向相反的控制力来控制结构。闭环控制的工作原理是传感器只测量结构响应的信号;开环控制的工作原理是传感器仅测量外部激励的信号。闭-开环控制是传感器同时测量结构响应和外部激励的信号。控制力型和结构性能可变型是主动控制中的两种类型。

(1) 控制力型。

控制力型的特点是通过采取能检测结构和外干扰振动的传感器, 把传感器获取的信号当作控制振动的控制信号, 利用作动器向结构随时施加控制力, 实现及时控制结构的动力反应目的。控制装置基本是由仪器测量系统、控制系统、动力驱动系统等构成。目前, 研究开发的控制力型主动控制装置主要有:主动质量阻尼系统、主动拉索系统、主动支撑系统、主动空气动力挡风板系统、气体脉冲发生器系统等。

(2) 结构性能可变型。

结构性能可变型是通过控制机构来主动调节结构内部的参数, 使结构参数达到最优状态, 所需的外部能量比控制力型小得多。和控制力型主动控制相比, 结构性能可变型主动控制比较容易实施并且也更经济, 而控制效果又和控制力型主动控制相近, 所以结构性能可变型主动控制目前拥有很大的研究与应用价值。结构性能可变型主动控制往往采用开关控制或称为“0-1”控制, 通过开关改变控制器的工作状态, 从而改变结构的动力特性。目前, 较为典型的结构性能可变型主动控制装置有:可变刚度系统、可变阻尼系统、主动调谐参数质量阻尼系统、可控 (电流变或磁流变) 液体阻尼器、可控摩擦式隔振系统等。

3 混合控制

混合控制是主动控制和被动控制的联合应用, 使其协调起来共同工作。这种控制系统充分利用了被动控制与主动控制各自的优点, 它既可以通过被动控制系统大量耗散振动能量, 又可以利用主动控制系统来保证控制效果, 比单纯的主动控制能节省大量的能量, 因此有着良好的工程应用价值。目前混合控制装置主要以下儿种: (1) 主动质量阻尼系统 (AMD) 与调谐质量阻尼系统 (TMD) 或调谐液体阻尼系统 (TLD) 相结合的混合控制; (2) 主动控制与阻尼耗能相结合的混合控制; (3) 主动控制与基础隔振相结合的混合控制等。

4 有待研究的控制问题

结构控制这一课题。近年来, 受到了多个领域的学者与专家的高度重视, 越来越多的控制专家投身于该研究中, 在理论上取得了不少新结果, 在应用上成功的例子也很多, 但仍有一些问题有待进一步深人探讨。

(1) 从控制器设计角度的建模与模型简化。

由于结构系统维数高, 含有未建模动态特性及参数不确定性等, 研究面向低阶鲁棒控制器设计的辨识方法及模型简化技术等问题是具有实际意义的, 同时对于含智能材料的结构, 由于材料的强非线性, 对材料与结构间的非线性相互作用的辨识也需进一步研究。

(2) 结构控制中的非线性控制。

研究带有滞回环及饱和的非线性控制问题, 这类问题本身在控制界有着广泛的兴趣, 另外智能控制如模糊控制等在非线性结构控制中会有很好的应用前景, 也值得深入探讨。

5 结构控制技术的发展展望

通过许多研究者长期的努力, 尤其是在最近十几年时间里, 土木工程结构控制技术全面迅速发展起来, 表现出生机盎然的发展趋势。展望结构控制技术在今后的一个时期内发展趋势将是:首先, 将被动控制技术规范化、实用化。把目前一些比较成熟和已被实际工程证实的被动控制技术, 例如基础隔振、耗能吸能减振等, 进行系统整理, 使之逐步规范化、实用化, 并编入新制订的结构设计规范中, 以推动其在工程实践中的广泛应用。目前, 这方面的工作在国内外已经有了一定的进展。其次, 加强对半主动控制以及混合控制技术的实验研究和试点工程的研究, 半主动控制和混合控制技术将是今后土木工程结构控制的重要发展方向, 所以应该更进一步加强对它们的实验研究和试点工程的研究, 来验证它们的实际控制效果和可靠性, 并不断总结、完善来达到预期的实用化的要求。即使现在的结构控制技术还没有在土木工程中得到广泛应用, 但是因为结构控制技术自身所拥有的优势-“智能型”, 必将有良好的使用前景。并且结构振动控制在高层建筑以及高耸结构较为有较为广泛的发展前景。即使, 在我国结构振动控制目前多数仅应用于高耸结构中, 但随着我国高层建筑特别是超高层建筑的发展, 必将给结构振动控制带来更为广阔发展空间。因此我们有理由相信, 采用结构控制技术的智能型隔振减振结构将会是不久的将来人们的现实追求。

摘要：土木工程结构振动控制 (简称为结构控制技术) 是指通过采用一些的控制手段来减轻和抑制结构因为外力荷载所造成的反应或变形。本文通过简述土木工程几种控制技术, 来解决其问题, 为土木工程建筑者提供参考。

关键词：土木工程结构,结构控制,发展趋势

参考文献

[1]刘季.结构抗震抗风振动控制[R].第六届结构工程学特邀告, 1997.

[2]武田寿一.建筑物隔震、坊振与控振[M].北京:中国建筑工业出社, 1997.

[3]曾德民.建筑基础隔震技术的发展和应用概况[J].工程抗震, 1996.

土木工程建筑结构设计优化研究 篇10

1 结构设计存在问题

1.1 建筑结构整体稳定性

如今, 大部分土木工程的建筑物以高层建筑物居多。然而, 高层建筑物在施工过程中, 往往容易受到外界因素的影响, 对建筑结构稳定性较易产生干扰。因此, 建筑结构设计的稳定性及抗震性能便显得尤为重要, 是实际人员必须考虑的因素之一。抗震设计过程中, 建筑物宽度参数是极为重要的一项参数, 同时也是设计人员必须研究的参数之一, 直接关乎建筑物设计整体结构的稳定性。设计人员不仅需要考虑建筑物的宽度, 还需要考虑建筑物基础深埋的深度。例如, 部分设计人员通过变形缝将主楼同裙楼分开, 加之基础的深埋度不合理, 一旦该地区发生地震, 便会导致建筑物出现滑移的问题, 甚至发生建筑物倾覆的事故, 对居民财产安全及生命安全构成威胁。

1.2 楼层平面刚度问题

设计人员在设计建筑建构时, 若发生结构布置方式及基本结构概念缺失的问题, 便会运用楼板变形的计算方式计算楼层平面所具有的刚度。若从力学模型角度分析, 该方式可行。然而, 设计人员在确定楼板变形程序过程中, 所得结果准确度并不高。研究表明, 导致该方式计算精确度不高的主要原因是受到结构设计中建立于安全储备之上的部分位置过大的影响。针对该问题的解决, 设计人员可利用将楼层设计为刚性的露面以完成计算, 从而避免程序计算所得结果同现实楼板的实际受力情况之间存在本质性的误差。

1.3 结构设计安全问题

建筑结构设计质量的优劣同建筑事故发生概率的高低是否存在直接关系, 一直是设计人员关注的问题之一。部分设计人员在实际设计工作中, 往往存在随意扩大建筑物构建截面或是增添建筑物所用钢量的现象。这一设计方式使得企业需要投入大量成本, 同时也对建筑结构整体的安全性有一定威胁。尽管我国在建筑结构方面所设定的安全储备相对较低, 但对工程材料用料方面的要求, 反而高于其他国家同类的工程标准。从20世纪50年代起, 我国建筑物中所用的混凝土本身强度并不高, 施工方式同世界其他国家相比较为落后, 也因此引发大量建筑安全事故。就我国原有部分建筑物而言, 多次地震之后其都通过了相关考验。由此可见, 建筑安全事故的发生同建筑结构自身安全性之间的联系并不紧密。

2 土木工程建筑结构优化措施

2.1 完善建筑设计图纸

建筑设计图纸可以向施工人员展示建筑结构的整体设计及设计人员的意图, 同时也是施工人员施工的依据及基础, 指导施工人员应当如何施工。因此, 设计图纸的精确度显得尤为重要。若设计图纸中存在问题, 实际施工中该问题会被放大, 且问题对施工的干扰也极为严重, 可能影响施工的顺利进行, 甚至有可能发生极为严重的安全事故, 造成不可挽回的损失。因此, 设计人员在开展工作时, 应完全依照科学规范进行设计, 不可为了节省工作量或是贪图方便, 将设计图纸中的部分重要信息的标注或设定标准进行简化, 甚至直接忽略, 造成施工人员在实际施工中难以理解图纸意图的局面, 影响施工整体进程或是引发施工安全事故。此外, 针对部分复杂或细致的设计环节, 工作人员需要更加细心, 不能敷衍了事。无论如何, 设计人员在设计建筑结构的过程中, 应保证设计图纸的合理、严谨与科学。图纸设计完成之后, 设计人员需先行对图纸内容进行检查, 确认设计图纸有无问题。若发现存在问题, 应立刻结合工程实际情况进行修改, 直至确定图纸各项内容均已标注, 以体现建筑结构设计的科学性与严谨度[1]。

2.2 建筑结构设计优化

建筑结构设计工作是构成土木工程建筑结构设计的重要环节之一。故而, 设计人员不仅需要保证设计图纸的精确度, 同时还需对建筑结构设计进行优化。设计人员应明确以下两点:其一, 建筑结构设计优化工作的目的是为了保证建筑工程项目质量能够得到提高;其二, 建筑结构优化工作须将企业工程成本造价压缩至最低。受上述两方面内容限制, 设计人员在设计工作中, 既要考虑该土木工程实际施工需求, 还需考虑投资方经济实力及其投入的成本, 不断优化建筑结构, 直至符合施工单位与投资方两者的要求, 得到双方的肯定。

优化工作并非盲目地压缩投资成本, 设计人员在优化建筑设计结构时, 应先综合考虑设计总体, 挑选可优化的部分, 之后有目的性与针对性地进行优化。如此一来, 设计方案的合理性及经济型均能得到一定体现。故而, 设计人员在设计过程中, 应对施工现场进行实际考察, 并借鉴有关资料, 同时结合自身设计经验, 对建筑结构有关构件的承载能力进行计算, 并对比几种构件的属性, 从中挑选更为适合的构件以完成优化。以某建筑物为例, 该建筑结构不仅受到竖向荷载的影响, 还需要承受风荷载、水平荷载、温度应力及地震荷载等方面的影响。设计人员在设计该建筑物结构时, 应全面考虑上述影响因素来决定设计结构的布置方案及选型方法, 使其能够经受水平荷载、风荷载等荷载作用力, 保证建筑结构的安全性。

设计人员在对水平承载构件进行设计时, 需充分考虑多方面设计因素及限制条件, 按照实际情况进行设计, 以满足施工需求。设计方案中, 结构传力路径不宜过长, 应使用最为简易与跨界的方法将建筑结构所承受的荷载力传输至主梁。同时, 利用柱、剪力墙等呈竖直方向的构件在短时间内将荷载传输至基础。此外, 设计人员设计建筑结构内剪力墙的过程中, 需合理把握剪力墙之间的间距, 令楼板刚度能够符合施工作业及建筑物后期使用的实际需求。所以, 设计人员设计建筑结构时, 应先找准优化对象, 如结构内相对薄弱的环节或构件, 之后有针对性地进行更换构件或加强来完成优化, 进而使建筑物整体结构强度得到加强。

2.3 应用结构设计软件

信息时代的来临简化了设计人员的工作, 同时也降低了涉及人员的工作量与工作难度。传统设计工作都是通过手绘完成, 不仅耗费时间, 人工绘制的图纸质量也相对较差、精确度不高。如今, 计算机技术与网络技术已然渗透人们的生活, 与人们生活、工作及娱乐息息相关。设计人员也可通过计算机技术及网络技术对建筑结构设计图纸进行优化与检测, 以提高设计的准确性及精度, 并可加快设计速度。以软件PKPM为例, 该软件可用于高层建筑物的设计工作中, 有效分析有限元。设计人员能通过该软件完成剪力墙的设计, 同时对单元进行划分。此外, 设计人员还可通过该软件设计不同类型的洞口排布方法, 并计算建筑结构内各部分的受力状态, 以供设计人员挑选最佳的设计方案。

设计人员熟悉结构设计软件的操作方式之后, 可以加快其设计速度, 并提高图纸精确度, 有利于建筑结构设计人员专业水平的提升。设计人员需注意, 使用软件进行设计与计算的过程中, 应针对结构施加形式选用相应的计算模块。选择计算数据时, 应以确保结构稳定性与安全性为目的, 得出精确的数值, 用以提高结构设计的整体质量。

3 结语

建筑结构设计是土木工程中重要的工作环节之一, 不仅决定了项目工程整体质量, 同时也决定了建筑结构外观。故而, 设计人员在设计工作中, 应先确保工程项目的安全性, 尽可能延长建筑物的使用寿命。在这一前提下, 尽量压缩企业的投资成本, 不仅保障人们的生命安全与财产安全, 同时为企业创造丰富的经济收益。

参考文献

土木结构 篇11

【摘 要】土木工程的安全性和耐久性是土木工程的最关键问题，它关系着工程质量和使用寿命，并且同时也关系着人民生命和国家财产的重大问题。本文对当前土木工程建筑结构设计进行了有效探讨，分析了其现存的问题和弊端，并针对这些问题和弊端提出了可行性的建议和意见。笔者认为作为土木工程的设计人员，应不断总结经验和教训，提升自身素质，为建设更加安全、经济、美观的建筑贡献一份力量，让我们的大楼更安全，建筑更合理。

【关键词】土木工程；结构设计；安全问题；建筑质量；策略探究

【Abstract】Civil engineering civil engineering safety and durability of the most critical issues， it relates to the quality and service life， and is also related to the major issues of state property and people's lives. In this paper， the current design of civil engineering structures discussed effectively analyzes its existing problems and shortcomings， and to solve these problems and disadvantages of the feasibility of proposed recommendations and opinions. I believe that as a civil engineering design， should constantly sum up experience and lessons， improve their own quality， to build a safer， more economical， beautiful buildings contribute， make our building more safety， building more reasonable.

【Key words】Civil engineering；Structural design；Safety issues；Construction quality；Policy Inquiry

当前我国建筑行业中普遍存在土木工程建筑结构设计不合理、不科学的情况，尤其是民用建筑，其建筑设计有时为了经济化，完全失去民用建筑该有的舒适、健康，有的民用建筑甚至连基础安全设施的设计都欠缺，例如防火灾、防盗等设计。因此，对土木工程建筑结构施工设计现存的问题和弊端进行探讨是极其有必要的。

1. 正视土木工程结构设计中存在的问题

我国土木工程结构设计起步较晚，发展也较缓慢，导致了在结构设计中存在安全性和耐久性等各种问题。

（1）土木工程设计结构的牢固性较差。

建筑工程的结构牢固性关系到整个建筑物的使用质量和使用安全性，因此，必须重视土木工程建筑结构的可靠性、牢固性设计。然而，当前我国土木工程建筑普遍存在牢固性较差、可靠性较低等问题，极大地影响了我国土木工程结构设计整体质量的提升。若想提高土木工程的牢固性，就必须从建筑整体出发，将建筑的每一个细节都精确考虑和处理，并结合土木工程施工地的自然环境特点、土壤地质的载重能力，对工程结构进行准确、合理的设计，从而达到建筑部分受损，不影响建筑整体使用的效果。

（2）设计中混淆构造柱和承重柱造成事故。

在土木工程设计中，有些设计会将构造柱和承重柱混淆，影响了工程的牢固性，从而造成事故的发生。在砖混结构的建筑中，构造柱与梁配合可以防止墙壁的裂缝，有助于提高房屋的抗震能力。但是，如果设计人员将构造柱当成承重墙使用，当遇到地震等剧烈震动时，因为构造柱不如承重柱的强度，而且构造柱不设基础，抵抗不住地震的力量，从而遭到破坏，出现裂缝、沉降，最终导致房屋的倒塌。因此，设计人员必须认真区分构造柱和承重柱，以防止悲剧发生。

（3）承重柱截面积设计过小。

设计人员在设计抗震烈度要求不高的地区的建筑时，会将承重柱截面积设计过小，这样更方便分析受力。但是这样做的时候，往往会在有外力作用时，导致柱和梁开裂的现象，从而降低了建筑的使用寿命。如果出现地震等强大作用力下，房屋就有可能倒塌，造成人员伤亡。

（4）建筑结构缺乏节能设计。

当前的土木工程建筑设计普遍存在过于注重形式而浪费建材资源、过于要求现代化而破坏生态环境的问题，而随着我国的生态环境不断恶化、各种资源不断稀缺，提高建筑结构设计的节能性显得尤为重要。当然，建筑结构设计存在对资源的浪费和环境破坏等问题并不是故意而为之，主要是由于建筑设计人员对相关环保法律以及节能知识的掌握不足。因此，在进行建筑设计时必须注重对节能设计的重视，并在建筑设计方案中标明相应的节能设计细节。

2. 增强土木工程结构设计安全性和耐久性的有效策略

（1）严格遵守各项规定，并逐步完善各种标准和体制。

在进行土木结构设计时，要严格遵守国家法律的相关规定进行，保证其结构设计满足专业的技术规范要求，积极吸取外国的先进经验并结合我国土木结构设计的实际发展状况来推动我国土木工程结构设计的技术水平和规范标准。另外，还需要从管理制度、人员规范方面对其进行治理，要保证管理制度切实可行，保证我国土木工程结构设计行业的规范化、制度化，避免缺乏专业素质的设计人员参与设计。最后，要注重对土木工程结构设计安全性的检查，对安全性不满足要求的设计项目要及时上报并进行更改。

（2）定期全面地进行安全检测。

土木工程安全对建筑企业具有极高的重要性，更会对社会产生重要的影响，因此必须对其安全性进行严格的监督检测，健全相应的监督制度，加强制度执行力度，完善相应的管理制度，例如对建筑施工的监督制度、检测制度以及对施工人员的奖惩制度等，只有用奖惩制度激励建筑施工人员，用监督制度督促施工人员，用检测制度去保证建筑施工的质量，才能保证土木工程的安全性。对土木工程进行定期的检查，能够提高整个土木工程的可靠性和安全性。

（3）对设计人员应加强业务水平和设计过程管理。

建筑设计人员的专业水平将直接决定整个建筑设计方案的科学性、经济性以及可行性，所以在雇佣建筑设计人员之前必须对建筑设计人员的专业水平进行严格的考察和检测，要提高雇佣建筑设计人员的门槛，加强对专业素质和思想道德的考察。另外，对于已经雇佣和正在工作中的建筑设计人员，也要对其专业素质进行积极的培训，因为时代是不断发展的，一旦停滞不前，只会被时代所淘汰。因此，必须加强对建筑设计人员的培训工作，提高他们的专业素质，除了相应的专业知识的培训外，还需要对其进行思想道德素质的培训，在他们心中树立质量意识和危机意识，提高他们对现在岗位职责的重视度。

（4）对设计图纸要求详细、严谨，并在设计时考虑经济性。

建筑设计不仅对建筑企业具有极高的重要性，更会对社会产生重要的影响，因此必须对建筑设计图纸质量进行严格的勘察和仔细的监督检测，只有在确定建筑设计质量后，才能决定是否将其投入建筑项目施工中。而若想做好对建筑设计的监督和检测工作，就必须完善相应的管理制度，例如对建筑设计的监督制度、检测制度以及对建筑设计人员的奖惩制度等，并对建筑结构设计方案的经济性进行考察。而在这些管理制度制定和执行的过程中，可以借鉴的相关的法律文件进行完善，以此确保建筑设计的合法性。

（5）对于后续施工中遇到的问题要及时修改结构设计。

土木工程的结构设计完稿后，经过审核等没有问题之后，并不代表从此不再修改设计稿。在后续的施工过程中，设计人员和施工人员还要保持密切的联系，当施工中遇到问题、难题，应及时通知设计人员来核对图纸、解决问题、修改设计，否则，易造成重大事故的发生。

3. 综上所述

土木工程建筑若想在未来的建筑行业竞争中获取更多的主动权，就必须加强对建筑结构设计的重视。这不仅是因为建筑结构设计决定着一项建筑施工项目的质量、安全性、可靠性，更是因为建筑结构设计将决定一个建筑企业的信誉、口碑等无形的资产，一旦这些无形资产丢失，那么这个建筑企业在这个竞争激励的建筑市场也就没有所谓的生存能力了。

参考文献

[1] 李瑞.土木建筑工程结构的安全性与耐久性设计新思考[J].门窗，2014（11）.

[2] 陈峰络. 刍议土木工程的结构设计和工程荷载[J].中国建筑，2015（03）.

[文章编号]1619-2737（2015）07-29-002

[作者简介] 赵丽，学历：本科，职称：助理工程师。

土木结构 篇12

1研究土木工程结构健康监测工作的意义

许多人并不是很了解为什么要开展土木工程结构健康监测工作, 开展土木工程结构健康监测究竟有什么意义。其实这项工作的开展并不是毫无意义的, 它的意义主要体现在以下几个方面:首先, 土木工程结构健康监测工作的开展有利于更好的确保土木工程的质量。质量是一个永恒的话题。也是所有的建筑共同追求的一个目标。如果建筑的质量得不到保证, 那么其它的一切努力都是没有用的。因此, 土木工程结构健康监测工作的开展可以更好的确保土木工程的质量;其次, 开展土木工程结构健康监测工作是我国相关法律的要求。随着我国经济的不断发展与法律法不断完善。我国越来越重视土木工程结构健康这一项内容。开展土木工程结构健康监测工作, 也是响应国家的法律政策;此外, 开展土木工程结构健康监测有利于我国更好更快的发展。国家综合实力的提升需要从各个方面进行入手, 土木工程结构健康监测就是其中的一方面。更好的开展土木工程结构健康监测工作, 可以间接的促进我国综合实力的提升。

2现阶段我国土木工程结构健康监测存在的问题

2.1缺乏统一的土木工程结构健康监测标准

不得不承认在开展土木工程结构健康监测工作的过程中, 还是存在着一系列的问题的, 这些问题或大或小都制约着土木工程结构健康监测工作的开展, 缺乏统一的监测标准就是需要面临的问题之一。监测标准是开展土木工程结构健康监测工作的准绳。如果没有这个准绳的制约, 相关的工作人员在进行监测的过程中, 按照自己的意愿进行监测的话, 那么就会暴露出许多的问题。然而, 虽然标准非常的重要。但是现阶段我国大多数的土木工程企业之间并没有达成统一的标准。

2.2相关的监测工作责任心偏低

在开展土木工程结构健康监测工作的过程中, 相关的监测人员工作责任心低也是需要面临的问题之一[1]。工作人员是开展土木工程结构健康监测工作的主体, 如果相关的工作人员责任心不足的话, 那么在开展工作的过程中将会面临许多的问题。使得相关工作开展的进度受到了一定的阻碍。简而言之, 工作人员责任心不强, 给土木工程结构健康监测工作的开展带来了很大的阻碍。

2.3缺乏相应的监督制度

人在工作的过程中是会存在一定的惰性心理的, 在这种心理的促使之下, 相关的工作人员工作的积极性就会偏低, 从而导致工作的进程受到一定的影响, 在开展土木工程结构健康监测工作的过程中, 缺乏相应的监督制度, 使得相关的工作人员在工作的过程中会出现偷懒的行为, 严重的制约了土木工程结构健康监测工作的开展。

3更好的开展土木工程结构健康监测工作的几点意见

3.1建立统一的监测标准

想要更好的开展土木工程结构健康监测工作, 就需要采取一定的措施解决这一过程中存在的问题, 建立统一的监测标准就是可以采取的措施之一。想要建立统一的监测标准并不是一年非常简单的事情, 具体可以参考以下几个方面[2]:首先, 相关的人员要对土木工程结构健康监测工作有一个具体的、系统的了解。知道开展监测工作的过程中需要监测的内容和注意事项, 并对这些内容进行初步的统一;接下来, 根据所总结的内容制定相关的标准。在制定标准的过程中, 需要遵循想要的法律制度, 要将总结的内容与法律制度进行系统的结合;此外, 标准是开展土木工程结构健康监测的准绳, 但是不同的土木工程结构健康监测工作由于所处的环境及其他外界因素的不同, 所以工作之间应该会存在一定的差异。因此, 标准的制定要具有变通性。并且也要举要详细性。

3.2提高工作人员的责任心

提高工作人员的责任心也是可以采取的有效措施之一。想要提高工作人员的责任心可以从以下几个方面入手:首先, 在雇佣土木工程结构健康监测人员的时候, 要加大对员工责任心方面的考核力度, 争取在雇佣的环节杜绝雇佣责任心不强的工作人员;在相关工作人员开展工作的过程中, 土木工程企业应该对工作人员进行必要的监督与检查工作。这样可以更加保障相关的工作人员可以更加专心、认真的工作;此外, 企业也应该定期的对员工进行相关的内容培训。不断的深化责任心的重要性。是员工潜移默化的受到影响。而且, 企业也可以定期的开展一些关于责任心方面内容的论坛、讲座。加大对这方面内容的宣传力度。

3.3建立一定的监督制度

建立一定的监督力度也是可以采取的有效措施之一。在开展土木工程结构健康监测工作的过程中, 工作的主体是人。人的思想是无法控制的, 这就需要对人进行一定的制约。这样才可以保证土木工程结构健康监测工作的公平、公正。此外, 建立一定的监督制度, 还可以保障相关的工作人员能够全心全意的开展相关工作。想要建立一定的监督制度, 可以从以下几个方面入手:首先, 对以往的工作进行分析与总结, 找出以往工作中存在的问题及漏洞。这步工作是制定监督制度的首要工作, 只有对以往的工作进行分析与总结, 才能够对土木工程结构健康监测工作的开展具有一定全面的掌握。可以说这项工作是接下来所以工作的基础;接着针对出现的问题与漏洞制定相关的监督制度。制度的确定主要是为了更好的开展工作, 因此, 在制定相关的监督制度的时候一定要结合出现的问题;此外, 在监督制度实施的过程中, 相关的人员也需要不断的对监督制度进行必要的修改与完善。这主要是随着时代的不断发展, 会出现一些不符合时代发展的制度。对这些内容要及时的修改与完善。

4我国土木工程结构健康监测的发展前景分析

我国土木工程结构健康监测工作的主要发展方向根据我国的基本国情主要有以下几方面:首先, 土木工程结构健康监测工作的信息化管理。随着信息时代的到来。我国的各行各业都在追求着信息化的管理, 不仅因为他的便捷, 更是因为他可以在很大的程度上减少人力、物力的使用, 最大限度的提高工作的效率。信息化管理也是我国土木工程结构健康监测工作的发展目标之一;其次, 多元化的发展目标也是土木工程结构健康监测工作的任务之一。在这个多元化的时代, 如果想在激烈的竞争中保有一席之地, 那么就是适应时代的发展, 开展多元化的土木工程结构健康监测工作。这样才可以使得土木工程结构健康监测工作不断的进步、跟上时代的脚步。此外, 更加规范化也是我国土木工程结构健康监测工作发展的一个重要目标。

结束语

以上内容就是本文对土木工程结构健康监测现状及发展的内容的分析。虽然现阶段我国土木工程结构健康监测工作还存在着一定的问题, 但是随着我国经济的发展与改革开放工作的不断推进, 我国在这方面的内容将会逐渐的走向成熟。希望相关的人士能够致力于这方面工作的研究, 从而促进我国土木工程行业的更好、更快发展。

摘要：近些年来, 随着我国经济的发展与国际地位的日益提高, 我国对各行各业都进行了一定的改进与发展, 土木工程是我国重点发展的项目之一, 这不仅仅与我国经济的发展有着直接的关系, 还可以从侧面展现出我国的综合实力的提升。本文将会介绍土木工程结构健康监测的现状及其发展, 希望大家有所了解。

关键词：土木工程,结构健康监测,土木工程发展

参考文献

[1]谢强, 薛松涛.土木工程结构健康监测的研究现状与进展[J].中国科学基金, 2014 (5) :285-258.