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土木工程结构的研发与建议

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1结构损伤及健康检测

在现代建筑检测中经常会用到目测法以及声发射技术、X-射线技术、超声波技术、等无损检测技术,但是这些检测技术只能局限于建筑的局部检测,而且当建筑在投入使用后这些检测环节往往被忽视,这就不能及时对建筑的整体性退化和结构损伤进行及时检测。但是在智能化结构建筑中就可以通过自感知、自诊断的新型传感元件完成这一系列的检测,例如使用光导纤维技术和半导体材料设备对建筑实行即时检测,这不但灵敏的检测到损伤的发生,还可以对损伤程度进行有效的监控。常见的问题监测如下:

1)监控结构中裂缝破损问题的发生;

2)监控结构在应力作用下裂缝的发展情况;

3)对建筑裂缝的最大控制检测,防止一旦裂缝超过控制值后出现的失稳现象,并迅速扩展造成建筑的灾难性事故。加强结构的关键部位和危险结构的检测是智能建筑结构的一大特色,它可以有效的探测结构中的细微损伤,减低结构的危险概率。

2智能材料的研发应用

智能材料主要分为两类,一类属于驱动制作材料,其材料由变体材料、形状记忆材料、磁流变体材料组成。这些材料最大的特点是可以利用温度和电、磁场的该来对自身的形状、位置、频率进行调节,并形成一定的自适应功能。另一类是制造传感元件的材料,它的特性是对材料的内外结构的刺激强度和应变能力进行物理功能上的感知,所以这种材料我们又称为感知材料。这些材料的代表性主要用光导纤维、亚高分子合金以及压电陶瓷等。起重光导纤维在目前的应用上最为主要。这写材料都可以根据温度和电、磁场的变化进行性材料结构自身的形状、位置、频率的改变。并形成一定的机械特性。这就使其可以根据这一性能进行特殊材料的制造和驱动元件的合成。

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

传感技术可以帮助结构进行在线即时性的检测,这一功能可以通过传感元件进行实现。很多传感元件在使用理论上都有特殊性,下面就对这一智能性进行分析:

1)结构外形不手设计尺寸和厚度的影响;

2)主体材料可以与混凝土进行有效的互溶,以达到减少强度影响;

3)传感材料的物理性质十分优越,在对信号、电磁干扰等方面表现不俗。我们在进行智能传感设备的研究中要将电学和仿真学等及其他材料工程学科相互结合,以达到优化和升级传感性能的目的。厚度薄,尺寸小,不影响结构外形。

3.2发展智能驱动技术

驱动技术是保证智能结构实现形状和力学形变的主要环节,同时他也能合理的解决结构自身修复的关键。驱动元件是建筑结构在随着环境变化时应用的主要元件,它可以有效的改变结构的固有频率、阻尼、摩擦阻力、刚度。所以驱动技术在结构中的成为了与普通建筑区别的标志,也是自适应结构转为适应形态的关键因素之一。驱动技术是将智能结构形成力学性并转成为拥有自适应能力的主要研究方向。目前这一计算是形成自适应的关键。驱动元件的结构可以和自适应结构形成一个统一的功能性元件,这样就能直接改变结构的刚度和阻尼、摩擦阻力及电磁场。同时自适应建筑结构时智能建筑和普通建筑之间最大的区别,它是智能建筑进行初级形态到高级形态转变的关键。在进行其驱动系统研究时主要取向于以下几点:

1)在与主体材料结合时需要有好的相容性,并且要有很高的结合强度;

2)材料的本身必须具备很强的机械性能,例如加大弹性模具量、提高抗冲击性等;

3)加强频率的响应宽,提高相应速度,在激励后要将变形量和驱动力加大,要保证结构容易被控制。

3.3发展智能控制集成技术

结构控制系统相当于人类的大脑,对各部件的应用和运行起到主导作用,它能将很多元件进行集成化处理,并将控制系统连接到结构中,使结构各部件处于半闭合状态。当建筑结构因地震等因素引起形变时,系统的可变性难度会大大加强,所以在控制技术发展的过程中,要有效解决结构稳定和形状控制问题,以达到理想的运行想过。

3.4提高信息处理与传输技术

智能结构的主要部分为传感元件和驱动元件、乙级控制元件,这些结构在组合及生成中必须经过一个完整的计算过程才能进行定为。这以过程需要对数据总线、联接网络进行定位,我们常用的方法有小波分析限元模型理论以及光时域反射计检测技术等。在以后的研究中可以将感器的数据传送和信息计算相互融合,并将传感器的优化过程加如最新的研究范围。

4结论

智能建筑结构是一种新的科学技术,它含盖的范围很广,虽然目前看来研究费用和技术需求很大,但是在加强建筑自身安全性的问题上有着很大的潜力。目前在智能结构科学领域已经取得了一定的成果,这对现代建筑的设计和科技综合性产生了巨大的影响。随着智能材料技术的发展,建筑的智能结构的发展方向十分多变样,所以我们要结合智能建筑的材料优点,进行相应的结构设计,并使成为智能化、结构化的系统工程。

作者:范金男单位:长春市热力(集团)工程设计有限公司

土木工程结构的研发与建议责任编辑:陈老师    阅读:人次