土木工程智能材料结构系统分析

土木工程智能结构体系的研究与发展摘要：伴随着科技手段的高速发展，在工程材料研究与开发中运用了越来越多的高科技手段，而随着各种材料的不断涌现，智能材料的出现为解决力学问题提供了更加科学、有效的方法。

研究土木工程智能结构体系的构建可以说是当前土木工程建筑学中的一个研究热点。

土木工程的智能结构体系作为一项高端新型科学技术，它对于硬件与软件的技术水平具有较高的要求，能够大幅度地提升建筑的安全使用性。

本文对土木工程智能结构控制的原件组成进行了分析，并在此基础上全方位、深层次地探析了智能结构在土木工程领域的具体应用，并探究了土木工程智能结构未来发展趋势。

关键词：土木工程；智能结构体系；原件组成；发展趋势1土木工程智能结构体系及其材料的构成1.1构成体系通常，智能系统的体系结构由三个元素组成：传感器，信号处理器，控制器。

其设计原则基于仿生学，根据生物体对外部环境中的感知和识别模式实现建筑物技术结构的内部信息收集，传输，处理和收集，当系统收集到危险信号时，讯号处理模块处理后，将处理结构反馈给控制功能模块，以抵抗外部地震，达到抗地震的目的。

1.2构成材料第一，这种材料用于控制功能材料，比如压电材料，各种功能性凝胶等。

该类材料主要用于执行与系统控制有关的功能，可以根据环境中的各种外部变化而改变。

它可以根据外部温度和磁场的变化，更改自己的体系结构，架构和频率，以适应外部变化并将损失降到最低。

第二，感知类材料主要用于系统的传感器功能，例如用于合成金属，光纤等实现传感功能。

通常，土木工程系统的智能结构就像一个仿生结构体系，该系统旨在使土木工程结构更智能。

由于社会的发展和进步正在提高对土木工程结构的要求，土木工程智能结构系统的发展是一种趋势。

2智能结构在土木工程领域的具体应用2.1充当传感元件感知材料制作传感器时不可或缺的材料就是感知材料。

目前市场上最为常见的感知材料包括有碳纤维、压电材料、疲劳寿命丝、电阻应变丝、光导纤维等。

土木工程智能结构控制体系的相关探讨摘要近年来，我国频遭地震灾害困扰，为加强土木工程的安全性与抗震性，目前关于土木工程建筑结构的研究已由过去的被动控制转变为主动控制。

智能结构作为主动控制系统的一支还处于初步试验阶段，需要更强大的软硬件和能源系统作支撑，因此未来的研究重点应放在加强土木工程智能结构控制体系上。

关键词土木工程；智能结构；控制体系1 智能结构的系统构成信号的处理器、传导器和控制器共同组成了智能结构系统，源自仿生学的工作原理是指类似生物会对外界环境的变化产生不同反应一样，信号也会在结构内部完成传输任务。

在智能结构设计时，会用到稳定性较高的传感器和信号驱动元件进行集成处理工作，结构内部一旦存在安全隐患，传感器会立刻启动外部传输系统，将危险信息传输到控制器中，再经控制器决定如何处理，以达到结构减震的目的。

建筑结构具有传导性，一旦其受到外界环境的影响必然会导致土木工程结构特性发生改变，而配有适应装置的智能结构则可根据外部环境自行调整整体结构状态以保证建筑结构安全，尤其当遭遇强风或地震这种自然灾害时。

不仅如此，智能结构控制系统有助于实现结构控制一体化的优势在地震强度不明确时便可发挥得淋漓尽致；智能结构控制体系有助于提高建筑结构抗震性也是智能材料在工程结构和振动控制中实现智能化的关键之一。

因此可以说，智能结构的出现对建筑设计、施工及检测而言都是一次革新。

2 智能材料的研发应用应用于土木工程的智能结构控制系统主要集中在三个方面：其一，使结构与形状相适应；其二，对建筑结构进行健康诊断与评定；其三，强化建筑结构的抗震性及抗风降噪等能力。

而智能材料主要有两类，一类用于制造传感元件，另一类用于制造驱动元件。

用于制造传感元件的智能材料可以感知到材料内外结构的刺激强度和应变能力，因而又被称为感知材料，主要适用于光导纤维、亚高分子合金及压电陶瓷等；用于制造传感元件的智能材料主要有变体材料、形状记忆材料及磁流变体材料等，它们能够根据外界环境的变化来调节自身结构，以形成一定的自适应功能与机械性。

J IAN SHE YAN JIU技术应用232智能材料与结构在土木工程领域应用研究Zhi neng cai liao yu jie gouzai tu mu gong cheng ling yu ying yong yan jiu吴雯土木工程结构规模较大，智能材料与结构在土木工程领域的应用可以增强工程结构与基础设施的安全性，有效减少混凝土结构的维修成本。

基于此，本文主要对智能材料与结构在土木工程领域中的应用作了简要的分析和论述，希望给相关研究人员带来参考价值。

智能材料与结构这个概念最早提出在1989年，它是一种对环境具有可感知、可响应等功能的新材料。

智能材料与结构是一门新兴学科。

近年来，随着智能材料与结构的发展，智能材料应用的范围也越来越广，国内外专家学者对智能材料的相关研究也在不断深入，逐渐成为工程学科发展的前沿。

一、智能材料与结构的基本概念智能材料与结构，顾名思义，这种材料与结构具有智能性。

目前，在工程领域所使用的智能材料与结构的智能性主要体现在其具有感知和控制等功能上，这种复合材料能像生物体一样感知到环境中各项因素的变化，并且其能够将有关信息进行传输，工作人员可以根据相关信息来判断结构状态。

原构件本身没有感知功能，它主要通过融入材料使新的复合材料具有感知环境状况的功能。

融入材料也应具备对环境参数的敏感性。

此外，智能材料与结构还能在材料与结构中传输各种信息，其具有体积小，传输信息量大的特点，目前比较常用的传递方法是通过光导纤维来传递信息。

智能材料与结构的智能性主要体现在其与普通功能材料的区别上，除了上面所述的能敏感、传输环境参数外，它还具有分析、判断环境参数的性质与变化的功能，经过“训练”的智能材料与结构能够实现上述功能。

近年来，随着计算机技术的发展，人们尝试通过在智能材料与结构中植入小型电脑芯片，将材料的敏感信息通过神经网络传输到计算机系统中，以实现更多智能特性。

智能材料与结构中的超小芯片可以控制微型驱动系统，它具有很强的自适应特性，当环境中的温度、湿度等发生变化时，它能够自动适应，同时它具有自修复功能，如果构件发生损伤，它可以自行修复，省去了很多麻烦。

智能土木工程研究现状与应用分析摘要：随着计算机与互联网的发展，当今社会已经进入了互联信息时代。

由此，土木工程领域也产生了很多新型学科，基于智能化发展的现代智能土木工程技术越来越受到国内外学者的密切关注。

智能土木工程是指利用智能材料，进行智能设计，开展智能施工，完成智能结构，并进行智能化的运维与防灾减灾。

关键词：智能；土木工程；应用引言在每个阶段，“智能”的体现各不相同，如在智能材料的运用方面，主要依托于材料领域的革新，新型高性能得以涌现，进而运用到土木工程领域。

而在智能结构领域，主要以土木工程结构为对象，打造高度智能化的智能结构体系，智能施工更多种多样。

1土木工程智能化施工管理的重要性土木工程智能化作为一项系统性较强的综合工程，需要将计算机、网络技术、监控技术、通信技术等融合在一起，从而为人们提供更加优质的施工管理环境，提高土木工程的质量和安全性。

在新时代，土木工程受到社会各界的广泛关注和重视，也对土木工程管理工作提出了更高的要求。

这就需要在积极使用新材料、新工艺和新设备的同时，不断完善内部框架机制，并明确新时期土木工程管理的要求。

土木工程一般会涉及大量资金、多工种和多个主体，因此管理工作也相对较为复杂。

而实施土木工程智能化管理，积极运用智能技术，则能够为施工任务的顺利完成提供有力保障，提高土木工程质量。

除此之外，为了应对新时期对土木工程的新要求，需要在施工过程中明确各个部门的责任义务，这样才能保证工程管理的科学合理分工。

相关人员需要运用智能化技术来优化现有的人力资源，深入了解每一个岗位的实际工作内容，实现岗位与责任之间的有效分配，促进各个管理部门加强联系，通力合作，完成土木工程施工管理。

2智能土木工程研究现状2.1技术创新问题大部分土木工程建设企业的施工技术创新方向不明确，对施工技术创新的认识片面，未根据工程的实际施工情况选用适当的施工技术，导致施工技术的使用成效改进空间狭窄。

大部分土木工程施工人员的施工方法与观念固化且滞后，缺乏创新的能动性与思路，不利于技术创新进程的加速，更无法满足工程建造的现实要求。

土木工程智能结构体系略议近年来，由于我国土木工程结构的不合理导致安全事故频发，尤其是遭遇到地震灾害时，土木工程结构的稳定性欠缺严重的威胁了人们的生命财产安全，所以需要加强对土木工程智能结构体系的研究，把土木工程各项功能的被动控制逐渐转变为主动控制。

土木工程的结构使用期限一般都可以达到几十年甚至上百年，但是因为结构长时间的负载，材料不断的老化、腐蚀使结构的抗力逐渐的衰减，并且结构中存在的损伤也会不断的扩大，影响结构安全性。

智能结构体系是指利用信息技术和材料技术等对建筑结构的内部信息进行传递，当结构中某一部分出现问题时，会自动下达命令进行自行处理，实现建筑结构减震目的，保证结构安全性和稳定性。

一、土木工程智能结构体系的概念和研究现状土木工程智能结构体系是一种仿生结构体系，让土木结构更加的智能化，土木工程智能结构体系的发展是因为人们对建筑结构的要求不断的提高。

土木工程智能结构体系中包括主结构、传感器、控制器等等，土木工程智能结构中还使用了具备仿生功能的智能材料。

该结构体系的环境适应能力非常强，可以对结构内部情况进行监控，并对结构内部的损伤问题进行自我修复，避免危险突发时，结构自身受到破坏。

土木工程智能结构使工程的安全性和稳定性得到了保证，使土木工程的维修费用大大降低了，并且具备了预测结构危险状况的能力。

智能机构体系的主要原理就是在原本的土木结构中植入的传感系统，对结构性能进行实时监测。

二、土木工程智能结构体系的组成和应用（一）智能结构体系中控制元件的组成土木工程智能结构体系的控制系统主要由信号处理器、传感器和控制器等几种元件组成，而且整个智能控制系统全部按照仿生学的原理进行，它可以对即将发生的安全隐患进行仿生模拟，并分析此次安全隐患对建筑结构造成的影响，积极的做出相应的结构调整。

例如传感器在发现结构存在安全隐患时，会对安全隐患的相关信息进行传递，控制器接收到信息后对土木工程结构进行调整，避免结构受到影响，最终达到智能处理安全隐患的目的。

智能材料结构系统在土木工程中的应用摘要：在现代化的土木工程建设之中，智能材料有着广泛的应用，而加大智能材料的应用覆盖范围，对于土木工程建设项目的发展必将起到关键性的作用。

文章将针对这一方面的内容展开论述，详细的分析了智能材料在土木工程建设项目当中的应用，同时对智能材料的令后发展方向和应用的现状进行了探索，旨在推动和促进智能材料的应用范围，为土木工程建设奠定坚实的基本条件。

关键词：智能材料；结构系统；土木工程前言智能材料的智能主要体现在，其具备感知内外部环境变化的能力，并通过分析判断来调整自身以适度符合环境。

目前，随着光钎、压磁、压电和形状记忆合金等材料的发展，智能材料已经被广泛应用于土木工程的各个领域。

最基本的智能材料一般被称为感知材料，其可以感知内外部刺激的材料。

通过感知内外部条件变化，并做出适应环境调整的材料被称作驱动材料。

现在的智能材料，一般需要多种材料复合组装来实现环境变化情况下材料结构的诊断、修复、调整。

1智能材料的特点一般的来讲，智能材料特性有以下几点：反馈功能、传感功能、自诊断功能、相应功能、信息的积累以及识别功能、建筑结构的自我修复功能、自适应功能等。

而当前所使用的智能材料还具有以下几个方面的特性：（1）在土木工程建设施工项目当中应用的智能材料可以对外界的环境进行准确的感知，可以精准的检测出环境当中的刺激和刺激所产生的强度，诸如应变量、应力、光、热能以及核辐射和化学能等；（2）智能建筑材料还具有一定的驱动能力，可以对外界的变化进行适当的相应；（3）智能材料可以按照事前设计好的方式，来对自身的相应进行控制，同时还可以选择相应的具体方式；（4）智能建筑材料对于外界刺激所产生的反应非常的快捷，并且非常恰当。

最后，智能材料受到外界的刺激并且当刺激消除之时，可以迅速的、在短时间之内恢复至最初始的状态。

2智能材料在土木工程中的应用2.1光导纤维在混泥土材料的监控大型混凝土结构的安全检测是研究的重点，现如今，在钢筋混凝土中置入光导纤维并用于通讯，监测替代传统的导线，这样实现了建筑的自动化等等。

土木工程中的智能材料与结构研究近年来，随着科学技术的不断进步，土木工程领域引入了智能材料和结构的研究。

智能材料是指那些能够根据环境条件或外部刺激自动调整其性质和功能的材料，而智能结构则是利用智能材料构建的具有自适应特性的工程结构。

本文将从智能材料和智能结构两个方面探讨土木工程中的智能材料与结构研究。

一、智能材料在土木工程中的应用1. 智能感知材料智能感知材料具有感知外界信号的能力，能够实时获取并传递外界信息。

在土木工程中，智能感知材料广泛应用于结构健康监测领域。

通过嵌入智能感知材料到结构中，可以及时监测结构的变形、应力和振动等参数，预测结构的损伤状况，提高结构的安全性和可靠性。

2. 智能调控材料智能调控材料能够根据外界环境变化自动调节其内部结构和性能。

在土木工程中，智能调控材料主要应用于隔振减震和形状调控领域。

通过使用智能调控材料构建的隔振减震系统，可以有效减少地震或风振对建筑结构造成的影响，保护建筑物及其内部设备的安全。

同时，智能调控材料也广泛应用于桥梁工程中，通过调节材料的形状和性能来改变桥梁的刚度和几何形态，提高桥梁的自适应能力和荷载承载能力。

3. 智能修复材料智能修复材料能够根据结构损伤的位置和程度自行修复，降低了维修和更换的成本。

在土木工程中，智能修复材料主要应用于混凝土结构和金属结构的修复领域。

智能修复材料通过嵌入微胶囊或纳米颗粒等修复剂，在结构损伤发生后自动释放修复剂，填补或修复结构中的裂缝和损伤，恢复结构的完整性和功能。

二、智能结构在土木工程中的应用1. 智能悬挂系统智能悬挂系统是指通过在建筑物或桥梁的结构中嵌入智能材料和传感器，实现对结构自适应运动控制的技术。

在土木工程中，智能悬挂系统广泛应用于高速铁路、地铁和大跨度桥梁等工程。

通过智能悬挂系统的应用，可以降低结构对地震和风振的响应，提高结构的安全性和舒适性。

2. 智能保温系统智能保温系统是指通过调节和控制建筑物墙体、屋顶和窗户等部位的密封性和保温性能，实现自动调控室内温度的系统。

智能化背景下智能材料结构系统应用研究福山热力集团有限公司 迟永贤由于各类的科学技术手段层出不穷，推动社会高速发展，在对土木工程进行建设的过程中越来越多的将智能化的材料与技术引入其中，从而显著的提升工程施工的效率与质量。

在开展实际工作的过程中，科学技术人员在偶然的一次实验中发现碳纤维和光电导电的纤维可以进行反应，制造出全新的智能材料，该项材料具有较强的感知性与抗断性。

深入的研究之后发现，智能材料具有普通材料没有的特征与功能。

智能材料会按照内部状况与环境状况进行变化，做出高效、精准与恰当的反应，进行自动的调节、分析与修复等功能，已经被较为广泛的运用在土木工程的建设工作中。

一、智能材料类别与特征（一）智能材料类别对智能材料进行分类的时候，需要依照应用与研究情况进行严格的细分，具有以下两种类别[1]：1.传感材料传感的材料主要是运用光纤维持性的压电材料得以实现。

主要对电、热、声以及光进行分析，分析其中的化学变化。

2.驱动材料该材料的关键组成成分由两个层面组成，一个层面是：压电材料，另一个层面是：形状记忆类型的合金。

二者关键的作用是对建筑工程与土木工程内部结构的变化造成影响。

与此同时，不同类别的材料的会随着环境的影响不断的变化，产生的感应效果是不同的。

智能性的材料将现代化的信息技术引入其中，将结构的功能进行智能化的升级。

智能材料结构最为核心的内容就是运用智能化的材料，智能材料的用途与功能有所不同，从而为土木工程提供了质量与应用的基础性保障[2]。

（二）智能材料特征1.传感和反馈智能材料可以较好地对外部与自身所在的环境进行感知，将相关的输入与输出的信息存储在对比的系统中，而后将数据信息对比的结果传递到控制系统之中。

2.信息识别积累与处理对信息量进行累计作为智能化材料，可以识别传感器设备网络中获得到的各类数据信息，对数据信息进行累计，应答作为可以按照外部环境与内部的条件进行具体的变化与反应的行为。

二、智能材料结构系统在土木工程中的应用智能材料结构系统在土木工程中的应用关键是在工程建设中的监控与实时的评估环节中，将智能化的材料广泛的运用到土木工程建设中，能够有效的规避安全事故的发生，规避由于施工问题导致要重新的施工的状况出现，从而保障施工的成本。

土木工程智能结构体系的研究随着科技的不断发展，土木工程的建设方式也在不断地发生着变化，智能结构体系是随着这种变化而诞生的。

这种新型结构体系利用现代科技手段，将传统的土木工程变得更为智能，更为高效，让人们在建造中更加安全舒适。

土木工程智能结构体系是由多种技术手段合成的一种新型建材。

通过这种新型材料的使用，能够减轻施工过程中的劳动强度，提高修建的速度，更加安全。

而这种新型材料普遍融合了电子流控、无线通信、网络控制等多种先进技术，让这种新型材料拥有了更加高效的管理方式。

土木工程智能结构体系的研究，可以分为三个核心部分：基础研究、工程应用、智能管理。

基础研究部分主要涉及智能结构材料的制造、性能测试及验证等方面。

它们不仅为智能结构材料的研究打下了坚实的基础，同时也拓展了智能结构材料的应用领域。

例如，在实现与电机的无线通信中，难点在于电机控制系统的设计和集成。

在这方面，研究人员们大量进行了实验研究，建立成熟的数据集，掌握高效率的模型设计方法，在此基础上开发了全局数据驱动的控制策略，从而可以真正意义上地实现长距离的、低功耗、准确定位的无线通信。

在工程应用领域，主要是将新型材料与传统土木工程相结合。

例如，在施工场地的工作中，对于混凝土的浇筑、环保管理和施工监督要求都非常高。

这时就可以使用智能混凝土材料，通过预先设置传感器或者高清摄像头，来精确感知混凝土的流动情况，以此来保证施工质量。

此外，在桥梁和隧道的建设过程中，也可以通过对智能材料的细节控制，达到空中建设的目的，进而达到快速完成建设的效果。

智能管理则是整个研究中的关键部分。

这是通过与云计算、数据挖掘、大数据等技术打通连接，从智能材料的生产、销售、维护等环节处对其进行全面监管、管理，进而提高其生产效率和性价比。

例如，在保持施工管理的同时，还可以对建筑进程进行计算和监测，以达到最佳的施工方案。

此外，智能管理还可以通过让整个施工过程更加直观透明，来达到智慧化管理的目的。

智能材料结构系统在土木工程中的应用摘要：在土木工程中，智能材料结构系统的出现与应用能够为其发展做出了很大贡献，它能够增减土木工程结构功能，提高结构使用效率，优化结构设计形式，更重要的一点还包括它能够更新传统土木工程中的结构设计、建造、使用、维护等重要作用。

关键词：智能材料结构；土木工程；应用智能材料的应用对于土木工程的建设和发展有着重大的现实意义，而且它所具有的较高适应能力也让传统土木工程结构得到极大的变化，使其成为具有生物特征的仿生学建筑，同时通过自身功能的实现，自动进行判断和响应，进一步保证了工程的安全性和可靠性，为土木工程各标准和指标的提升做出很大贡献。

1智能材料结构系统基本原理智能材料结构系统的概念尚无定论，但智能材料结构系统的定义都具备敏感、处理、执行三方面的功能。

一般定义，智能材料结构系统是指能够通过环境变化的感应获取信息，对信息进行自我判断和自我分析，而后针对相关信息下达相应的指令并加以执行的一种现代化的组合材料。

智能材料具有以下几个特点：第一，传感的作用。

传感的作用是指智能材料结构系统能够对于外部刺激获取相关信息，能对相关信息进行识别、比较、分类、判断和传播。

第二，反馈的作用。

反馈的作用是指输出的信息再次返回输入端，通过输入端对信息的处理，再反馈到系统上的过程。

第三，诊断和修复。

诊断和修复是指当信息出现异常时，智能材料能够感知和判断异常处并能进行自我修复。

2智能土木结构工程现状解决完整安全性、持久性和评估结构的力度的问题是智能土木结构的被渐渐重视和使用的原因。

为了大大地降低维护和修理的费用和加强估计的能力，可以对建筑物进行土木结构的性能的监测和预测。

目前的水平不能很好的对土木结构工程继续进行很好的检测并控制，也不能很有效地对土木结构工程被损坏情况进行预测和正确的评价。

这些方法存在的不足是利用把预测点从外面往内部的方法。

从另外一个角度来看，它将会不可避免地渗入各种各样的数据信息，并且发生混乱，这样带来的后果就是使得监测失去了它原有的意义，同时也降低了效率，更严重的是会导致一个错误的结果。

智能材料结构系统在土木工程中的应用摘要：在知识经济时代，随着科学技术的飞速发展，社会生活质量和人民生活幸福水平也开始逐步大幅提高，与此同时，随着建筑科技的发展，广大人民群众的生活质量对各类建筑工程材料提出了更高水平的新要求。

随着社会科学、技术和经济的进一步发展，许多新的建筑技术、新工艺、新材料等建筑材料随着时代的要求逐渐涌现，成为人们生活环境的焦点，智能材料作为新材料之一，诞生于智能化背景下，并以其独特的优势成为工程建设中的重要材料之一。

关键词：土木工程施工；智能材随着人类科技手段的日益迅猛发展，越来越多的高新技术手段被用于各种工程材料的研究、制造和生产开发。

随着上述一大批先进材料成果的不断涌现，智能材料技术的迅速出现为解决机械问题提供了一系列更加实用、科学、有效、经济的方法。

在实际应用领域，科学家们利用偶然材料将光电导电纤维材料与纳米碳纤维反应，在意外条件下生产出另一种新型导电材料，即智能材料。

1智能材料的分类和特点1.1智能材料分类智能材料技术的基本理论分类和体系也是随着相关工程科学研究、基础理论研究成果和先进工程技术及其应用理论的不断快速发展而需要总结、修正、改进和发展的过程。

其中一个主要类别是光纤压电传感功能材料，主要是指如何通过改进光纤维护结构和制备压电传感器驱动材料来逐步改进它们。

具体技术研究的分析范围涉及各种环境化学条件应用中的各种材料变化，如光声和热电耦合。

其次，它主要是一种压电驱动的传感材料。

这种传感材料的结构通常主要由两个或多个有机元素或多个结构部件组成。

一部分通常是形状记忆合金，另一部分主要是压电驱动材料。

这两种传感材料的主要感应功能之一是对各种大型土木工程和建筑工程系统中各种结构部件的内部条件或各种结构的外观和形状的变化产生或感应影响。

此外，不同结构的材料标准会受到环境因素变化引起的诱导的影响，从而导致不同材料结构之间的诱导效应。

1.2智能材料特性(1）传感与反馈智能材料传感器可以直接感知设备的外部特性或材料本身及其所在位置的电磁环境特性，综合比较其他系统产生的特性输入值和特性输出信息，并将测试结果及时传递给现场控制系统。

分析智能材料在土木工程结构中的应用现状以及智能结构的实现关键词：土木工程智能结构设计应用智能材料实现摘要:论述了智能结构的概念和设计思想,从智能材料的构成出发,介绍了它们在土木工程结构中的应用现状及相关研究,并归纳了土木工程智能结构实现的方法,以推广土木工程智能结构的发展。

引言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。

土木工程中的智能材料研究在当今科技飞速发展的时代，土木工程领域也迎来了一系列的创新与变革，其中智能材料的出现为土木工程的发展注入了新的活力。

智能材料是一种能够感知外部环境变化，并能通过自身的性能改变来适应这些变化的新型材料。

它们在土木工程中的应用，为提高工程结构的安全性、耐久性和功能性提供了全新的解决方案。

智能材料具有多种特性，使其在土木工程中具备广阔的应用前景。

首先，它们能够感知环境因素，如温度、湿度、应力等的变化。

例如，形状记忆合金能够在温度变化时恢复到预先设定的形状，这一特性使其在桥梁的伸缩缝装置中具有潜在的应用价值。

当温度升高或降低时，形状记忆合金可以自动调整伸缩缝的宽度，从而适应桥梁结构的热胀冷缩，减少因温度变化引起的结构损伤。

其次，智能材料具有自修复的能力。

自修复材料能够在材料内部出现微小裂缝或损伤时，自动进行修复，从而延长工程结构的使用寿命。

这种材料通常包含有微胶囊或纳米容器，其中储存着修复剂。

当材料受损时，微胶囊破裂，释放出修复剂，填充裂缝并实现修复。

这对于长期暴露在恶劣环境中的土木工程结构，如海洋平台、隧道等，具有重要意义。

另外，智能材料还能够对外部刺激做出响应。

例如，压电材料在受到压力作用时会产生电荷，反之，当施加电场时会发生形变。

利用这一特性，可以将压电材料用于结构的振动控制和能量收集。

在地震等自然灾害发生时，压电材料能够吸收和消耗部分能量，减轻结构的振动，提高结构的抗震性能。

在土木工程的实际应用中，智能材料已经取得了一些令人瞩目的成果。

在桥梁工程中，智能传感器被广泛应用于监测桥梁的结构健康状况。

这些传感器能够实时感知桥梁的应变、位移和振动等参数，并将数据传输到监控中心，以便及时发现潜在的安全隐患。

同时，形状记忆合金也被用于桥梁的加固和修复，提高了桥梁的承载能力和耐久性。

在建筑结构方面，智能玻璃的应用逐渐普及。

这种玻璃能够根据外界光线的强度自动调节透明度，从而实现节能和提高室内舒适度的目的。

智能土木工程研究现状与应用分析摘要：随着计算机技术和网络技术的不断进步，我们的社会已迈入了一个信息互联的时代。

在此基础上，以智能化为基础的现代智能土木技术已引起了国内外学者的广泛关注。

智能土木工程指的是使用智能材料，进行智能设计，进行智能施工，完成智能结构，并进行智能化的运营和防灾减灾。

“智能”在各个阶段都有不同的表现，例如，在使用智能材料时，主要依赖于材料学的不断创新，出现新的高性能材料，并将其应用于土木工程中。

而在智能结构领域中，它的主要目标是将土木工程结构作为目标，创造出具有高度智能化的智能结构体系，并且智能建筑更是多种多样。

本文将智能材料、智能结构和智能建筑作为研究对象，对这三种基本概念和目前的应用进行了分析，并提出了它们存在的不足之处，并对未来的发展进行了展望。

关键词：土木工程；智能材料；智能结构；1智能材料研究现状与应用材料科学的持续发展和创新，为土木工程提供了新的机会。

在上世纪90年代，人们提出了“智能材料”的概念，以此为基础，建筑材料的性能和功能不再只是单纯地考虑其强度、刚度等基本性能，而是对其提出了更高的要求，其中包括：材料必须具备对环境的感知能力、对外力破坏的记忆能力、对不同环境的适应性、对自身的诊断和修复能力。

目前，智能材料被划分为传感、记忆、自适应、自诊断和自修复等几类。

1.1感知型智能材料传统的结构材料通常只是被动地对外界环境进行调整，而不能对其进行主动的“感知”，一旦外界环境发生巨变，原有的结构材料将不能满足其功能需求，甚至会出现脆性失效。

针对这一要求，开发了一类新型的可感知的智能材料。

比如，光纤维混凝土可以在混凝土中加入光导纤维，也可以在智能混凝土中安装传感器。

通过在混凝土中安装传感器，可以使混凝土具有感知能力，从而提升混凝土材料的智能性，从而可以实时监测混凝土状态变化，对材料变形做出提前预警，预防脆性破坏等。

1.2记忆型智能材料既有建筑物多为高龄化，如何确保其在设计服役期内具有优良的物理、机械性能，也是亟待解决的问题。

解析土木工程智能结构体系的研究与发展摘要随着建筑工程学的发展，土木工程的智能化结构已经成为了当今世界上最热门的发展之一，本文对智能结构的发展和研究现状进行分析，并对智能结构控制系统进行相应的总结分析这项技术的发展趋势。

关键词土木工程；智能结构；主动控制近些年来我国地震灾害频发，为了应对我国加大了结构抗震的研究，目前研究方向已经有被动控制过渡到主动控制。

智能结构主动控制体系还处于试验阶段，需要较高的硬件和软件技术水平，建筑的智能系统还需要强大的能源系统进行支持，但是智能建筑结构可以使自身所受影响降低50%以上，所以加强这项技术的研究和应用是未来建筑结构设计发展的方向。

1智能结构控制的组成原件信号处理器、信号传导器、信号控制器组成了智能结构的主要控制系统，他的工作原理来自仿生学，是通过生物对外界认识和感知方式来进行建筑结构内部的的信息传输，很多结构在设计上应用传导器和信号驱动元件进行集成处理，当传感器发现结构出现风险隐患时，就可以对这一信号进行外部加工，并使其连接信号控制器，并且利用信号控制器直接进行决策，并形成处理结果和指令，使其在结构调节中实现结构的减震效果，从而达到结构减震的目的。

结构在受到外界环境影响的情况下就会发生工程结构的特性变化，这样就可以根据自适应装置改变整体结构状态，在遇到地震或者强风状态下，就能保证基本的结构安全。

另外利用智能结构材料控制系统，可以真实的体现结构控制的一体化，这种控制能力可以在地震强度不确定的情况下，自动做出控制性反应。

以求提高结构的抗震能力，这也是智能材料在工程结构和振动控制中实现智能化的关键之一。

它的诞生对建筑的设计、维修、施工带来了全新的理念。

2 智能结构控制应用现状在建筑工程应用中，智能结构系统研究集中在如下几个方面：1）对结构体系进行健康监控；2）使结构与形状相互适应；3）增强结构的抗震抗风降噪等适应能力。

3 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。

智能材料结构系统在土木工程中的应用
智能材料结构系统是一种利用先进的材料和传感器技术等相关技术，在结构与环境之间建立有效连接，提高结构的安全性、可靠性、可持续性和效率的系统。

在土木工程领域中，智能材料结构系统可以被应用于以下方面：
1. 结构监测和诊断：智能材料结构系统可以通过集成传感器和实时监测技术，在结构受到负荷或环境变化时，实时检测并传递数据，从而实现结构的安全监测和诊断，提高结构的可靠性和安全性。

2. 结构控制和调节：智能材料结构系统可以通过集成智能材料，如智能纤维布等，实现结构受力状态的实时感知和主动调节，从而提高结构的可控性和稳定性。

3. 能量收集和利用：智能材料结构系统可以利用结构内部的能量收集器，如振动发电器、太阳能收集器等，实现对能量的收集和利用，从而提高结构的可持续性和经济效益。

4. 结构优化设计：智能材料结构系统可以通过结构受力状态的实时监测和控制，为结构的优化设计提供数据支持，从而实现结构的高效、低成本和可持续性设计。

总之，智能材料结构系统在土木工程中的应用，不仅可以提高结构的安全性、可靠性和可控性，还可以实现结构的高效、低成本和可持续性设计，具有重要的工
程价值和社会意义。

土木工程智能结构体系的建设摘要：当前科学技术持续进步，也有效地促进了我们工程领域的快速发展。

在未来的发展进程中，需要着重建设土木工程智能结构体系，这样有利于提高土木工程建设的整体质量，缩短工程周期，降低成本消耗。

本文将对土木工程智能结构体系建设的一些要点进行分析。

关键词：土木工程；智能结构体系；建设土木工程智能结构体系的建设，很大程度上基于以往施工和管理过程中的一些经验，形成更加完善的监控系统。

这样在工程实际应用中，就能够实现对工程的各种性能进行管控。

目前国内土木工程领域已经取得了重大突破，这也得益于一些先进的感知材料以及传感元器件的使用，通过计算机信息化技术来对采集到的信息进行灵活处理。

一、智能结构体系建设的重点1.1 传感元件要想建立起高效的、可靠的智能结构体系，就必须要主动一些高精度传感元件的使用。

目前由于材料领域的快速发展，一些高性能感知材料制作成相应的传感器在土木工程领域中，能够按照表面附着式或者是埋入式来进行装设，以便实现智能控制的目标。

目前半导体材料是应用比较广泛的新型材料，体积比较小，相关技术已经比较成熟，导致应用价格比较低廉。

通常使用在智能建筑领域中的风压监控方面。

同时还能够应用光纤材料来实现对裂缝以振动情况的监测，有利于发现建筑物中可能存在的变形情况。

1.2 控制系统土木工程智能结构体系的建设相对是比较复杂的，涉及到众多不同的方面。

要做好控制系统的设计以及优化，这样才能够形成更加完善的监控网络。

通过采集到的各种数据信息，首先经过数据提取，将一部分干扰数据略去，然后将这些数据传入到中央控制系统中，相应的逻辑单元就能够进行判断，最终输出相应的监测结果。

1.3 自修复功能压电材料在土木工程建设领域中应用比较广泛，其中就包含了压电陶瓷，压电陶瓷具有很大的储能能力，在满足相应的控制条件之后，就能够根据实际需求来产生一定的外力。

这样做的优势就是能够作为驱动元件来使用，能够实现对于建筑工程的自行修复，更好地提高了建筑物的安全性。