土木工程智能化大全11篇

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土木工程是以建筑施工和建筑結(jié)構為研究對象的重要學科。在當今的時代，人們對于建筑的要求越來越高，從一開始的安全性與舒適性的有機結(jié)合，到安全舒適前提下的美觀和環(huán)保，再到現(xiàn)在上述所有前提下的智能化是人們對建筑不斷變化的高標準和高要求。其中，智能化是隨著科學技術發(fā)展越來越被人們重視和追求的建筑的特色。具體到土木工程領域，智能體現(xiàn)在各種計算機技術的應用和各種智能材料的應用。建筑的結(jié)構是固定的，建筑施工工程完工，建筑成型，除非外力干擾，其結(jié)構就穩(wěn)定下來。但是當結(jié)構出現(xiàn)問題時，很難以一種簡單的方式去解決。智能材料就能夠解決這個難題。

一、智能材料概述

智能材料的興起和發(fā)展距今并沒有太長時間，嚴格意義上來說對智能材料的研究興起于上個世紀最后二十年，直到新世紀以后才有了長足的發(fā)展。距今各國對智能材料也還處于研究的萌芽階段，所以智能材料迄今并沒有一個官方的統(tǒng)一的定義，我們這里可以將智能材料定義為具備智能特性的能夠自主地對外部環(huán)境進行感知并且不斷適應環(huán)境的高科技材料。智能材料是建筑材料屆最新的寵兒，成為了天然材料和合成材料之后的新一代的優(yōu)秀材料。智能材料具備天然材料和合成材料不具備的一些特點：它能夠?qū)χ車h(huán)境進行感知，最常見的是對光、熱、力的感知;它能夠?qū)χ車h(huán)境的變化做出應對，隨之變化;當周圍的環(huán)境恢復到初始狀態(tài)時，智能材料也能夠恢復如初。

二、智能材料當前在土木工程中的應用

由于土木工程正是對建筑結(jié)構進行研究的學科，所以智能材料在土木工程中的作用是極大的。舉例來說，運用智能材料能夠?qū)ㄖ旧淼慕Y(jié)構進行科學的檢測。運用傳統(tǒng)的材料，要想對建筑的結(jié)構性能進行檢測，必須要充分地運用外力，加入外部的很多信息。在這種情況下，加入很多干擾的信息是無可避免的情況。而運用智能材料能夠從內(nèi)部將檢測結(jié)果傳導給檢測終端，不會受到外部的干擾，也更能夠反應建筑的結(jié)構性能。

其實智能材料嚴格意義上來說并不是只有一種，我們上文中所說的智能材料的感知和反饋其實是兩種智能材料的應用，能夠感知刺激的材料我們稱之為感知材料，而能夠根據(jù)外部刺激做出反饋或者變化的我們稱之為驅(qū)動材料。前者能夠智能地檢測建筑內(nèi)的各種刺激例如火、煙;后者則能夠更多地在建筑安全問題上給予更高層次的保障例如記憶合金在建筑結(jié)構中的應用。

三、智能材料在土木工程中應用的局限性和未來發(fā)展

智能材料當前在土木工程中應用還是存在著一些局限性的：首先，成本過高。智能材料由于研發(fā)和制造本身的成本就高，要想大規(guī)模地應用到土木工程中還存在著建筑成本上的考慮。畢竟智能材料屬于高科技產(chǎn)品，在相關原材料和制造工藝無法達到量產(chǎn)的情況下，成本是限制其應用的首要問題;其次，智能材料的發(fā)展還處于萌芽階段，能夠應用到土木工程中的智能材料種類少，功能少。盡管當前智能材料已經(jīng)研究出許多種類也能夠給建筑工程帶來很多的便利，但是我們并不能稱智能化的時代已經(jīng)到來，智能材料還需要不斷地向前發(fā)展;最后，智能材料的研究和發(fā)展沒有一個確定的目標，這也抑制了其可持續(xù)地發(fā)展。當前智能材料依托于相關的技術，技術發(fā)展了，智能材料隨之得到發(fā)展，而沒有系統(tǒng)的研究規(guī)劃。在未來，智能材料必將成為建筑工程的最基本的材料，那么在研究和應用的時候就應當有系統(tǒng)的目標，以建筑工程的需求為主研究各種智能材料的應用;并且盡可能地降低成本，使其能夠廣泛應用到一般民用建筑中去;進一步研究，與其他的學科綜合起來交叉研究，研發(fā)出更多的真正智能化的智能材料，從而在建筑工程中解放大量的人力，能夠切實給人們帶來便捷，享受到科技的樂趣。

四、結(jié)語

第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命之間隔了一個多世紀的時間，第二次工業(yè)革命和第三次工業(yè)革命之間隔了也是一個多世紀的時間。我們無法預言第四次工業(yè)革命什么時候能夠到來，但是我們現(xiàn)在正身處一個技術大爆炸的時代，所有領域的技術都呈現(xiàn)出火箭式的增長。土木工程領域的智能材料應用亦是如此。當前的智能材料其實正在萌芽階段，材料的智能化還沒有被充分開發(fā)出來，隨著人們的需求越來越高和相關技術的不斷發(fā)展，未來會有更多更智能的材料出現(xiàn)在土木工程中，為人們的生活帶來更多的便利。

參考文獻

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2現(xiàn)代建筑結(jié)構中智能土木結(jié)構的應用

2.1智能傳感元件在現(xiàn)代建筑結(jié)構中的應用

土木工程中通常會在建筑結(jié)構中粘貼或者是埋入一些傳感元件來對建筑物進行健康檢測，在確保檢測結(jié)果正確性的同時，還要對建筑物的穩(wěn)固性和安全性進行更為確切檢測和評價，獲取最為精準的數(shù)據(jù)，從而對建筑物的命運做出判決，進行維修或者是直接報廢。對于一些比較重大的土木工程建筑來說，由于其結(jié)構的修建時間比較長，設備相對來說都比較陳舊，傳統(tǒng)傳感器并不能夠適應這種內(nèi)部環(huán)境，這個時候選擇高性能的傳感器檢測結(jié)構健康是十分有效的。利用智能材料、光纖等制作成傳感器并且應用于土木工程的發(fā)展歷程當中已經(jīng)具有了劃時代的意義，使得土木工程的發(fā)展史開辟出了全新的篇章。

2.2建筑工程健康監(jiān)測的具體實施過程

智能土木結(jié)構在建筑工程的結(jié)構損傷和健康檢測方面都起到了十分重要的作用。在土木工程當中，建筑物的檢測通常會采用目測的方法，除此之外還會利用到聲發(fā)射、超聲波以及X射線等無損性的檢測，利用這種方法能夠有效杜絕很多弊端，在建筑物的內(nèi)部結(jié)構中出現(xiàn)了破損情況，或者是建筑物的實時動態(tài)都能夠得到準確檢測，在滿足了人們對建筑整體了解的需求之上還能夠保證檢測效率和檢測準確率。比如說當建筑物發(fā)生了損傷，內(nèi)部就會出現(xiàn)裂紋，這些裂紋在外部力量的作用下會加大損傷的力度，并且會以聲速擴散，而這些都會被特殊材料制成的傳感元件所感知到，讓相關的工作人員能夠更加及時準確地掌握整個建筑物的內(nèi)部情況，對建筑物進行更為及時的整體規(guī)劃，采取一些措施來避免建筑物事故的發(fā)生。

2.3現(xiàn)代建筑節(jié)能支持

智能土木結(jié)構不僅僅為普通建筑提供了安全檢測的功能，還能夠為智能建筑提供節(jié)能技術，并且已經(jīng)在實際中得到了逐步的推廣使用，建筑師們也在此基礎上提出了節(jié)能建筑的概念。所謂節(jié)能建筑其實就是在設計和建造的過程中，均盡量采用節(jié)能型的材料和器具，利用智能土木結(jié)構使得建筑本身具備監(jiān)測控制能力，隨著外部環(huán)境的變化而適當?shù)刈龀稣{(diào)整，把建筑的自身能耗降低到最低的水準。智能土木結(jié)構為現(xiàn)代建筑節(jié)能提供的技術支持能夠更好地實現(xiàn)綠色建筑，更加有利于環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展。

3智能土木結(jié)構提升策略

3.1提高智能傳感的技術

傳感元件的應用是絕對離不開傳感技術，所以提高智能傳感技術已經(jīng)是勢在必行的了。從仿生學的角度來看，傳感器就像是建筑物自身的感受器官，要想提高智能傳感技術就必須要從傳感技術的系統(tǒng)性入手，提高傳感器的處理、感知、識別的能力，并且在這個基礎上要提高傳感器系統(tǒng)的靈敏度和可靠性，實現(xiàn)整體傳感技術智能化。在建筑工程當中，傳感元件要保證不影響建筑外形結(jié)構，要同建筑材料形成較好的相容性，把對建筑物的影響盡可能地降低到最低的水平，提高建筑物當中信號的抗干擾能力。

3.2發(fā)展智能控制集成

智能控制系統(tǒng)是一個相當于人類大腦神經(jīng)中樞的最高級部分，這不僅僅取決于運動系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)的運行程序，還擔負著整個腦神經(jīng)的高級功能運轉(zhuǎn)。在土木工程的內(nèi)部安裝集控系統(tǒng)中，能夠?qū)σ恍娊涤旰惋L暴做出迅速的應急，盡可能地降低損失，因此，相關建筑人員應該重視對于智能控制集成的開發(fā)和利用。例如說，在一些強臺風的天氣，各地方都會重視安全預警，而智能建筑中發(fā)展集成控制就能夠更加及時地對整個環(huán)境進行控制，確保整個建筑的安全。

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1土木工程的現(xiàn)狀

隨著全球科學技術以及生產(chǎn)力的提高，土木工程也有了一定的發(fā)展。建筑活動在世界上也有著很長遠的歷史。各個國家都有著大量的建筑遺跡。這些建筑都充分體現(xiàn)出了人類的智慧。從20世紀50年代之后，我國的土木工程有著快速的發(fā)展。在近些年來，土木工程的發(fā)展速度更是常人所無法想象的。大量建筑的拔地而起完善了土木工程領域。而一些土木工程新型材料的應用更是提高了人們的生活質(zhì)量，使人們的生活水平上升了一個層。在改革開放之后，我國新的發(fā)展趨勢促進了土木工程建設的快速發(fā)展。

2土木工程的發(fā)展趨勢

科技的發(fā)展促進了土木工程的重大改革，也為土木工程的發(fā)展提供一定的技術和物質(zhì)，從而使土木工程具有著一定的科學性和系統(tǒng)化。在今后的發(fā)展中，土木工程將具有著以下幾個特點。（1）智能化。智能化材料主要指的是材料本身能夠自行進行調(diào)節(jié)、清潔以及修復，從而能夠具有著自我監(jiān)控的作用，還可以反復被應用。而土木工程材料智能化的發(fā)展可以使土木工程降低一定的成本。（2）高性能化。高性能化表明土木工程材料具有著較高的耐久性、保溫性、抗震性以及防水性等。因此，土木工程的高性能化可以使建筑物更加的安全和實用。同時，這種高性能還能夠延長建筑物的壽命。例如：目前建筑物中所應用的鋼筋混凝土結(jié)構重量非常的大。這在很大程度上限制了建筑物的高度。因此，人們可以通過減輕此阿里的重量來提高建筑物的經(jīng)濟效益。在今后的發(fā)展中，人們可以通過發(fā)展加氣混凝土、空心磚等新型建筑材料來促進土木工程的進一步發(fā)展。（3）復合化和多功能化。建筑人員可以應用一些復合技術來生產(chǎn)具有高性能的材料，從而使土木工程材料具有著復合化和多功能化。（4）生產(chǎn)工業(yè)化。工業(yè)化生產(chǎn)主要指的是在建筑中應用一些具有先進性的工業(yè)化生產(chǎn)激活素來保證土木工程的規(guī)范性和系列化，從而使建筑物能夠達到民眾的要求。（5）綠色化和節(jié)能化。在科學技術不斷發(fā)展的同時，建筑材料的節(jié)能能力也在不斷提高。建筑的防水保溫能力也得到很大的改善。目前，人們對于建筑材料不僅僅只是數(shù)量上的要求，還有對于產(chǎn)品的質(zhì)量以及更新?lián)Q代速度的要求。隨著人們對于建筑材料需求的提高，人們一方面要求材料具有著較高的性能，另一方面也要求材料要有著一定的綠色化和節(jié)能化。目前，能夠應用的自然資源非常的匱乏。這主要是因為以往的建筑材料大都來自于自然資源。因此，人們需要通過一定的措施來促進建筑材料的可持續(xù)發(fā)展，從而降低對于自然資源的應用，保證可再生資源能夠得到充分的利用。另外，人們可以采用無污染、低能耗的生產(chǎn)技術來生產(chǎn)新型材料。這可以保證新型材料可以得到再生和再利用，從而促進了土木工程材料的可持續(xù)發(fā)展，體現(xiàn)出了土木工程材料的節(jié)能化和綠色化。

3發(fā)展注意事項

目前，土木工程面臨的最大問題是可持續(xù)發(fā)展。土木工程的發(fā)展需要大量能源的支持。這在一定程度上導致自然資源具有一定的有限性。因此，土木工程必須通過一定的方法來保持自身的可持續(xù)發(fā)展。而當前土木工程的進一步發(fā)展需要建立在節(jié)約自然資源的基礎之上。這就要求設計師能夠?qū)ν聊竟こ陶麄€過程進行一定的設計和規(guī)劃，從而使其能夠避免對自然環(huán)境造成更為嚴重的傷害，也要使其可以在一定程度上降低對于建筑資源的浪費，真正提高社會經(jīng)濟的發(fā)展。例如：我國青藏鐵路的建設就能夠體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展的思路。設計師在設計的過程中就已經(jīng)考慮到青藏高原的環(huán)境保護問題。因此，在建設的過程中，設計師們采用了封閉構造方式來防止固體廢棄物對于青藏高原生態(tài)換幾個的污染。這也代表了土木工程的又一次發(fā)展。

4結(jié)語

綜上所述，工業(yè)革命目前已經(jīng)開始發(fā)生變革產(chǎn)生了信息時代的變革。而信息時代的工業(yè)革命主要包含有通信工業(yè)、網(wǎng)絡工業(yè)以及計算機工業(yè)等。隨著這些具有信息技術的工業(yè)的發(fā)展，人類的生產(chǎn)以及生活方式發(fā)生了很大的變化。而在生產(chǎn)力不斷發(fā)生變化的同時，土木工程材料也有著不斷的發(fā)展和應用。在這個過程中，工程技術的不斷進步有著非常重要的作用。土木工程材料的變化代表著一個時代的不斷改變。隨著社會的不斷發(fā)展和改變，人們的生活水平有著很大的提升。而人們對于生活的品質(zhì)也有著更高的要求。因此，人們需要通過發(fā)展新的土木工程材料來促進土木工程的進一步發(fā)展。這就要求人類能夠更加重視土木工程材料的開發(fā)和作用，以及土木工程材料對于人類和環(huán)境的影響。這樣才能夠使土木工程真正的造福于人類。

參考文獻

[1]李宇坤.淺談土木工程材料的發(fā)展歷程[J].科技風，2016（12）.

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1 土木工程的涵義

土木工程是指建造各類工程設 施的科學、技術和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動有關的各類工程設施，如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就，無論是結(jié)構的力學分析，還是結(jié)構設計的理論和方法以及結(jié)構的施工手段，都有了非常大的突破；特別是近若干年，在高層、大跨結(jié)構和鋼結(jié)構方面成績尤其驚人。但展望未來，土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。

2 現(xiàn)代土木工程的特點

2.1 建筑材料方面

高強輕質(zhì)的新材料不斷出現(xiàn)。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）已開始應用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有些價格過高，應用范圍受到限制，因而尚待作新的探索。另外，對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性，雖已取得顯著成果，仍繼續(xù)進展。

2.2 工程地質(zhì)和地基方面

建設地區(qū)的工程地質(zhì)和地基的構造及其在天然狀態(tài)下的應力情況和力學性能，不僅直接決定基礎的設計和施工，還常常關系到工程設施的選址、結(jié)構體系和建筑材料的選擇，對于地下工程影響就更大了。工程地質(zhì)和地基的勘察技術，目前主要仍然是現(xiàn)場鉆探取樣，室內(nèi)分析試驗，這是有一定局限性的。為適應現(xiàn)代化大型建筑的需要，急待利用現(xiàn)代科學技術來創(chuàng)造新的勘察方法。

2.3 工程規(guī)劃方面

以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設施的規(guī)模日益擴大，現(xiàn)在已有必要也有可能運用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，這類工程的社會效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對于趨利避害要作全面的考慮。

3 土木工程的發(fā)展趨勢

3.1 高性能材料的發(fā)展

鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經(jīng)把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范；如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質(zhì)、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。

3.2 智能土木結(jié)構理論的體系構成

傳統(tǒng)的土木結(jié)構是一種被動結(jié)構，一經(jīng)設計、制造完成后，其性能及使用狀態(tài)將很大程度上存在著不可預知性和不可控制性，這就給結(jié)構的使用和維護帶來不便。為了解決這一問題，發(fā)展出了在線監(jiān)測結(jié)構，它賦予傳統(tǒng)土木結(jié)構以在線監(jiān)測機制，從而為探知結(jié)構內(nèi)部性能打開了窗口，使人員可以方便地了解結(jié)構內(nèi)部物理、力學場的演變情況，這就是結(jié)構智能化的第一層次。在在線監(jiān)測結(jié)構的基礎上，進一步增加了監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能處理機制，使得結(jié)構具有自感知、自診斷、自推理的能力，從而使結(jié)構實現(xiàn)了第二層次的智能化。進一步在結(jié)構中引入自適應及自動控制機制，即根據(jù)自診斷自推理的成果，由在結(jié)構中耦合的作動系統(tǒng)做出必要的反應，從而實現(xiàn)智能控制結(jié)構，這就是第三層次的智能化。比如，對結(jié)構的開裂、變形行為，結(jié)構的銹蝕、老化、損傷行為，以及結(jié)構的動力振動行為做出抑制性控制，在更高層次上對結(jié)構起到保護和維修作用。可見，在結(jié)構智能化演化過程中，按其智能化程度的不同可劃分為如下三個層次：第一層次：自感知土木結(jié)構，它是智能結(jié)構的最低級形式；第二層次：自診斷智能土木結(jié)構，具有對前一層次結(jié)果的智能化加工處理，包括結(jié)構內(nèi)部力學物理場的自我計算，對結(jié)構特定目標參數(shù)的自我診斷，以及以做出結(jié)構自身行為的應對策略為目標的自我推理等功能。第三層次：智能控制土木結(jié)構，它是智能土木結(jié)構的最高形式。

3.3 發(fā)展高新技術，應用結(jié)構健康監(jiān)測，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

土木工程在實際使用過程中，會出現(xiàn)不同程度的損傷或性能退化，這將影響起承載能力和耐久性，甚至引發(fā)嚴重的工程事故，帶來重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，產(chǎn)生嚴重的社會影響。因此，從建筑建成的一刻起，就要做好健康監(jiān)測、修復和加固的準備。

隨著現(xiàn)代傳感技術、計算機與通訊技術、信號分析與處理技術及結(jié)構動力分析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結(jié)構健康監(jiān)測的概念，給土木工程的發(fā)展帶來革命性的變化。

結(jié)構健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結(jié)構上安裝各種傳感器，自動、實時地測量結(jié)構的環(huán)境、荷載、響應等，對結(jié)構的健康狀況進行評估，科學有效地提供結(jié)構養(yǎng)護管理的決策依據(jù)，確保結(jié)構安全運營，延長結(jié)構使用壽命。

近年來，大型土木工程特別是大跨度橋梁結(jié)構的健康監(jiān)測技術成為國內(nèi)外工程界和學術界關注的熱點，通過科研和工程技術人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內(nèi)外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結(jié)構健康監(jiān)測系統(tǒng)，如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區(qū)的青馬大橋，韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。

像這樣，通過發(fā)展結(jié)構健康監(jiān)測與安全預警，在第一時間發(fā)現(xiàn)建筑可能出現(xiàn)的問題，及時進行修復與加固，既避免了可能出現(xiàn)的建筑事故，也基本解決了建筑過快老化損壞，不得不拆去重修的尷尬局面，及由此造成的大量經(jīng)濟、資源、時間上的浪費，實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展

4 結(jié)語

此外，由于我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟還不發(fā)達，基礎設施還遠遠不能滿足人民生活和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求，所以在基本建設方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業(yè)活動中，都應考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。

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近年來，由于我國土木工程結(jié)構的不合理導致安全事故頻發(fā)，尤其是遭遇到地震災害時，土木工程結(jié)構的穩(wěn)定性欠缺嚴重的威脅了人們的生命財產(chǎn)安全，所以需要加強對土木工程智能結(jié)構體系的研究，把土木工程各項功能的被動控制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃涌刂?。土木工程的結(jié)構使用期限一般都可以達到幾十年甚至上百年，但是因為結(jié)構長時間的負載，材料不斷的老化、腐蝕使結(jié)構的抗力逐漸的衰減，并且結(jié)構中存在的損傷也會不斷的擴大，影響結(jié)構安全性。智能結(jié)構體系是指利用信息技術和材料技術等對建筑結(jié)構的內(nèi)部信息進行傳遞，當結(jié)構中某一部分出現(xiàn)問題時，會自動下達命令進行自行處理，實現(xiàn)建筑結(jié)構減震目的，保證結(jié)構安全性和穩(wěn)定性。

一、土木工程智能結(jié)構體系的概念和研究現(xiàn)狀

土木工程智能結(jié)構體系是一種仿生結(jié)構體系，讓土木結(jié)構更加的智能化，土木工程智能結(jié)構體系的發(fā)展是因為人們對建筑結(jié)構的要求不斷的提高。土木工程智能結(jié)構體系中包括主結(jié)構、傳感器、控制器等等，土木工程智能結(jié)構中還使用了具備仿生功能的智能材料。該結(jié)構體系的環(huán)境適應能力非常強，可以對結(jié)構內(nèi)部情況進行監(jiān)控，并對結(jié)構內(nèi)部的損傷問題進行自我修復，避免危險突發(fā)時，結(jié)構自身受到破壞。土木工程智能結(jié)構使工程的安全性和穩(wěn)定性得到了保證，使土木工程的維修費用大大降低了，并且具備了預測結(jié)構危險狀況的能力。智能機構體系的主要原理就是在原本的土木結(jié)構中植入的傳感系統(tǒng)，對結(jié)構性能進行實時監(jiān)測。

二、土木工程智能結(jié)構體系的組成和應用

（一）智能結(jié)構體系中控制元件的組成

土木工程智能結(jié)構體系的控制系統(tǒng)主要由信號處理器、傳感器和控制器等幾種元件組成，而且整個智能控制系統(tǒng)全部按照仿生學的原理進行，它可以對即將發(fā)生的安全隱患進行仿生模擬，并分析此次安全隱患對建筑結(jié)構造成的影響，積極的做出相應的結(jié)構調(diào)整。例如傳感器在發(fā)現(xiàn)結(jié)構存在安全隱患時，會對安全隱患的相關信息進行傳遞，控制器接收到信息后對土木工程結(jié)構進行調(diào)整，避免結(jié)構受到影響，最終達到智能處理安全隱患的目的。智能結(jié)構體系的應用使土木工程的維修和設計都受到了極大的影響。

（二）智能材料的應用

土木工程智能結(jié)構不光使用的傳感器，還應用了大量的高性能感知材料，例如光導纖維、電阻應變絲、疲勞壽命絲、壓電材料、半導體材料等等，利用高性能的感知材料來制作長傳感器，可以讓傳感器的感知性能更強；在土木工程智能結(jié)構的控制裝置上應用了大量的智能驅(qū)動材料，例如形狀記憶材料、磁致伸縮材料、可收縮膨脹聚合膠體等等，利用智能驅(qū)動材料可以更好的實現(xiàn)土木結(jié)構的主動控制，并對土木結(jié)構進行減震調(diào)節(jié)；自我修復材料在土木工程智能結(jié)構中的應用可以讓土木結(jié)構的裂縫和損傷進行自我修復，例如在土木工程的鉬鋼結(jié)構中添加二氧化鋯微利，當結(jié)構中出現(xiàn)裂縫時，鉬鋼中的二氧化鋯粒子就會產(chǎn)生相變，對裂縫損傷進行阻止，并且混凝土中的聚丙烯纖維會對裂縫進行填充和修復，變相的對于土木結(jié)構進行補強修復，也有另一種修復方法，就是在土木結(jié)構中預埋感知元件和修復驅(qū)動，在發(fā)現(xiàn)結(jié)構存在缺陷或者損傷時，感知元件會發(fā)出修復信號，修復驅(qū)動會對結(jié)構進行永久性修復，保證結(jié)構安全性。

（三）土木結(jié)構損傷的智能檢測

土木結(jié)構的智能檢測大多應用超聲波檢測、X光檢測等無損檢測技術，對土木工程結(jié)構的智能檢測能夠及時的發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構中的損傷情況，使人們可以更加準確的了解建筑結(jié)構的具體情況，保證建筑結(jié)構規(guī)劃的及時性，采取有效的預防措施來避免危險的發(fā)生。土木結(jié)構的智能檢測會對建筑結(jié)構的相關參數(shù)進行識別，并對損傷位置進行評級和定位，確定具體的損傷位置之后，智能檢測系統(tǒng)開始建立結(jié)構模型，并對模型損傷進行修復，確定具體的修復方法，保證土木工程結(jié)構損傷修復的可靠性。

三、土木工程智能結(jié)構未來的發(fā)展方向

（一）智能傳感技術的有效提高

在土木工程智能結(jié)構體系中，智能傳感技術是最為核心的技術，智能傳感技術的實現(xiàn)主要得益于傳感元件的特殊功能，傳感元件的應用為土木工程智能結(jié)構體系很多環(huán)節(jié)的具體實施提供了很重要的幫助，但是智能傳感能力與傳感元件的大小尺寸沒有任何的關系，而且智能傳感材料的抗干擾能力非常強，可以與其它任何的材料進行互溶，在智能結(jié)構體系中具有非常重要的作用。想要提高智能傳感技術，就要結(jié)合電磁學和仿真學等相關的學科，使傳感器的傳感性能有所提高。

（二）智能驅(qū)動技術的提高

在土木工程智能結(jié)構體系中最重要的就是對土木結(jié)構中存在的損傷進行自行修復，自行修復需要使用的主要技術就是智能驅(qū)動技術，所以智能驅(qū)動技術就是普通建筑結(jié)構體系與智能建筑結(jié)構體系的區(qū)別。想要提升智能驅(qū)動技術就要對自適應計算能力進行提升，方便對結(jié)構阻尼、摩擦系數(shù)以及電磁場的改變，在對智能驅(qū)動技術進行提升時，要注意結(jié)構材料本身要具備較大的彈性模量和抗沖擊性，智能材料的響應速度也要快。保證在驅(qū)動過程中，材料結(jié)構能夠更加容易受控。

（三）提高信息處理和傳輸速度

信息處理和傳輸是土木工程智能結(jié)構體系中主要的輔助系統(tǒng)，在該模塊中信息處理器和傳導器占據(jù)了絕大部分的功能，它可以將土木結(jié)構的受損信息及時準確的傳遞到控制系統(tǒng)中，進行智能修復?，F(xiàn)有的信息處理和傳輸速度因為受到計算過程和數(shù)據(jù)線路的限制，所以在數(shù)據(jù)的處理和傳輸方面會存在一定的遲緩，想要提高信息處理傳輸速度需要將處理器和傳導器的功能糅合在一起，減少了數(shù)據(jù)處理和傳導的過程，進行同步處理。

（四）智能集成控制技術的發(fā)展

土木智能結(jié)構體系想要更好的提升就要促進智能集成控制技術的發(fā)展，它可以將智能結(jié)構中所有的智能元件進行集成化處理，并實現(xiàn)優(yōu)化控制，使智能結(jié)構中的所有元件全部處于半閉合的狀態(tài)，隨時準備對各類隱患因素進行分析，智能集成控制技術的應用會使智能結(jié)構體系的可變性增強，并解決了控制穩(wěn)定性問題，避免各類智能元件突然啟動造成的結(jié)構不穩(wěn)，使智能結(jié)構體系的運行可以更加流暢。

結(jié)論：

智能材料以及各種智能系統(tǒng)的發(fā)展，為土木工程智能結(jié)構體系的提升奠定了堅實的基礎，同時也為土木工程智能結(jié)構體系的發(fā)展提供了良好的契機，目前我國智能結(jié)構體系已經(jīng)有了很大的發(fā)展，所以要積極的推廣土木工程智能結(jié)構體系的應用，促進土木工程的智能化發(fā)展。

參考文獻：

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[2]吳海華. 現(xiàn)代建筑結(jié)構中智能土木結(jié)構的應用[J]. 硅谷，2015，04：139+143.

[3]陳勃彤. 土木工程智能結(jié)構控制體系的相關探討[J]. 科技傳播，2013，22：125+123.

篇（6）

中圖分類號： F552 文獻標識碼： A

一、前言

土木工程作為一個國家建設的重要方面在人們的日常生活中有著舉足輕重的地位；另外，土木工程作為一個古老行業(yè)，真實的反應了各個時期的科技、經(jīng)濟及社會發(fā)展狀況，體現(xiàn)了一個國家的經(jīng)濟技術水平，例如長城、趙州橋、長江大橋、水立方、鳥巢、上海世博會中國館等。不僅僅彰顯的是大國風范和土木工程技術的成就，而且作為一種建筑藝術美展示大。

二、土木工程發(fā)展現(xiàn)狀

1.土木工程理論的發(fā)展

隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，與建筑相關的學科，包括:力學、結(jié)構動力學、統(tǒng)計學等等學科的不斷發(fā)展和進步，為土木工程的發(fā)展提供了重要的理論基礎和技術支持。信息化的不斷普及和深入發(fā)展，大型計算機在土木工程上的充分應用，包括結(jié)構抗力計算到極限狀態(tài)理論、材料特性結(jié)構分析等，使得土木工程在強大的理論基礎之上快速、全面地提升和進步。

2.建筑設計的發(fā)展

隨著土木工程的不斷發(fā)展和進步，使用概率統(tǒng)計來設計和分析各種數(shù)據(jù)，如: 荷載值、材料強度值。通過對風力、陽光、地震等不同自然情況的綜合分析，結(jié)合工程的選址、結(jié)構體系等實際情況，進一步研究出可靠度極限狀態(tài)的設計，得到工程的應力情況和力學性能等，以確保其滿足現(xiàn)代土木工程的需要。隨著土木工程理論的不斷深入和技術的逐步發(fā)展，土木工程的設計和規(guī)劃已經(jīng)改變了以往憑借經(jīng)驗設計工程方案的慣例，特別是大規(guī)模的土木工程，運用了系統(tǒng)工程的理論和方法，趨利避害地全面考慮土木工程的安全、環(huán)境、經(jīng)濟等所有因素。

3.土木工程施工的發(fā)展

(一)建筑材料的發(fā)展

復合材料高強鋼材等全新建筑材料在土木工程中得到了不斷發(fā)展和應用。如: 碳纖維、鋁合金、鎂合金、鍍膜玻璃、雙層中空玻璃、玻璃纖維增強塑料( 玻璃鋼) 、各種節(jié)能混凝土等新型工程材料已在工業(yè)和民用建筑中得到廣泛使用，它們在強度和耐久性上表現(xiàn)出優(yōu)越性，為高層、大跨和結(jié)構復雜的大型土木工程建設提供了重要物質(zhì)基礎。

（二）土木工程實施工藝的發(fā)展

工程實施的設備、工具不斷地向自動化、機械化、科學化發(fā)展，如: 同步液壓千斤頂、直升機安裝技術、滑模等先進技術的出現(xiàn)，使得大規(guī)模的、高層的、復雜的土木工程不斷發(fā)展并得以實現(xiàn)。預應力技術是施工工藝中最為突出的技術之一，可以應用在大跨度、大開間等多層和高層建筑，還可應用于核電站、預應力儲倉、橋梁結(jié)構、公路工程等等。

隨著應用系統(tǒng)工程的理論和方法不斷應用于組織管理中，推進了土木工程的科學快速發(fā)展。并且，工程逐步趨向結(jié)構和構件標準化和生產(chǎn)工業(yè)化，使得土木工程的發(fā)展逐步實現(xiàn)節(jié)約成本、提高工程效率等需求，對于以往不能實現(xiàn)的施工工程，現(xiàn)在也可以實現(xiàn)。

鑒于以上土木工程的發(fā)展，雖然有了很大的進步，但是在這個人口劇增、交通擁擠、生態(tài)環(huán)境破壞嚴重的社會發(fā)展趨勢之下，可以用來建筑的土地越來越少，促使土木工程不得不快速、科學地發(fā)展，才能滿足社會發(fā)展需要。

三、土木工程發(fā)展趨勢

1.精密化的理論研究

未來土木工程的理論發(fā)展趨勢集中在力學，利用物理、化學、計算機技術對土木工程的不斷應用，重點為解決數(shù)學分析與處理?，F(xiàn)階段，有些領域還不夠完善，比如: 對于結(jié)構復雜的、流體介質(zhì)等受力分析，需要進一步精密研究。對于土木工程中復雜的數(shù)值問題，還需要專門化的數(shù)學來解決。土木工程的信息化，可以模擬更復雜的施工情況。

2.土木工程材料的發(fā)展

土木工程的施工材料不僅要求質(zhì)量高、安全性高、使用壽命長，而且隨著生態(tài)型建筑理念的發(fā)展，對建筑材料造成污染、資源浪費等問題上要求更高，需要發(fā)展新型的、高新技術、生態(tài)建筑材料，以適應人和自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

（一）生態(tài)建材的發(fā)展

為了實現(xiàn)綠色建筑，在保證工程質(zhì)量的前提下，選用生態(tài)建材是最首要和有效的途徑。比如選用環(huán)保材料、凈化材料、可再生材料、循環(huán)使用材料等等成為未來發(fā)展的趨勢。生態(tài)建材的發(fā)明和使用，大大提高了人們居住品質(zhì)，減少對環(huán)境的破壞，有效降低建筑垃圾的產(chǎn)生，避免建筑材料的浪費，實現(xiàn)用最少的資源實現(xiàn)最高的品質(zhì)要求。新型生態(tài)材料的使用，在節(jié)水節(jié)電上進一步優(yōu)化，節(jié)省資源，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。

（二）抗震強度高的鋼材

隨著高層建筑、大跨度結(jié)構建筑的不斷增多，對抗震材料的要求也越來越高。因此，要求建筑結(jié)構使用的鋼材逐漸向高強度化、極厚化、低屈服比、低屈服點等方向發(fā)展。日本的建筑抗震效果較好，值得借鑒。他們研究的具有高抗震設計的低屈服比和低屈服點的鋼板，它們是采用調(diào)整化學成分和改建熱處理工藝等方法制成。生產(chǎn)出來的低屈服點鋼材可輔助結(jié)構和減震控震裝置。當?shù)卣鸢l(fā)生時，首先達到屈服點開始變形，吸收了地震能，從而防止主體結(jié)構的破壞。高強度的抗震材料的使用，不僅可以減少鋼材的使用量，還為抗震提供了安全保障，是未來鋼材發(fā)展的趨勢。

（三）智能化的混凝土

目前使用的高性能的混凝土，具有體積穩(wěn)定性好、強度高、工作性強、耐久性好等等優(yōu)點。這些混凝土，具有高抗?jié)B性、抗腐蝕性、抗凍性等優(yōu)勢，所以它們能夠在惡劣的環(huán)境下較長時間的使用。最新設計的混凝土甚至可以使用100 年或者200 年以上。隨著科學的不斷進步和發(fā)展，智能化的混凝土將成為未來發(fā)展的趨勢。智能化混凝土工程材料是指混凝土工程材料能夠接受某些環(huán)境信息，自覺地進行邏輯判斷，同時做出能夠相適應的混凝土相關材料。這種智能性的混凝土材料，可以根據(jù)工程的需要，維持和調(diào)整混凝土的性質(zhì)，比如: 流動性、保水性、粘聚性等，這樣可以防止建筑受到侵害，或者對破壞進行修補，或者當有危險時也可以警報。這種智能化的混凝土是未來建筑材料發(fā)展的關鍵技術，但目前還比較昂貴，研究的人也不多。相信隨著信息科學、生命科學的不斷進步，智能化材料也將逐漸進入到土木工程的市場。

3.土木工程信息化的發(fā)展

近年來，信息化已經(jīng)普及，并且逐漸帶動工業(yè)的信息化，必然也會對土木工程造成較大影響。土木工程的信息化包括智能信息處理技術、計算機技術、自動化控制技術、網(wǎng)絡技術等等，這些信息化技術不斷滲透到土木工程中，并且涵蓋了土木工程的全過程，不僅限于設計和施工，還有工程的物業(yè)管理、物流管理、設備維護和建筑全方位的實時監(jiān)控等等各個方面。也可以利用計算機模擬管道空間布線，也可以利用信息化技術實現(xiàn)大型設備的整體吊裝、大型橋梁懸索受力的控制、高溫高壓的焊接控制、建筑物的爆破等等。

4.防震與減災

隨著當前超大跨橋梁、高層建筑和大跨結(jié)構建筑物的興起，結(jié)構設計呈現(xiàn)更高、更長的發(fā)展趨勢。在很多的情況下，地震荷載已經(jīng)成為結(jié)構設計的控制因素。所以大型復雜的結(jié)構系的抗震設計及其相對應的問題也得到了進一步的關注。相關的研究包括地震動的作用機理，建筑結(jié)構的抗震機理等。

5.擴大對巖土錨固技術的應用

巖土錨固技術的應用領域要不斷的進行擴展。巖土錨固技術除了在邊坡工程、地下工程、深基坑工程、結(jié)構抗浮工程中保持著良好的發(fā)展狀態(tài)外，在橋梁工程、重力壩加固工程、抗地震工程中則有著長遠的進展；同時，錨桿錨固機理的技術仍然不成熟，仍然是土木工程界的難點。

四、結(jié)束語

綜上所述，我國目前的土木工程建設已經(jīng)達到了一個比較成熟的階段，取得了比較顯著的成績，甚至在某些方面已經(jīng)達到世界先進水平。但縱觀世界土木工程發(fā)展現(xiàn)狀，我們?nèi)孕鑼で笸聊竟こ探ㄔO理論和應用上的加強、創(chuàng)新與發(fā)展。

參考文獻：

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關鍵詞：信息化建設；信息化技術；土木工程

Concerning information construction in civil engineering application of development

CuiQingShu estates too sea

Hebei big yuan run group Co., LTD

Abstract:

Along with the development of the economic globalization and development, our country socialist market economy also get the unprecedented improvement, in the new situation of advanced modern science and technology and popularization of widely application. Civil engineering as China's economic industry of the important pillars, the use of information technology for its future development has a very important influence, so the article make the following discussion.

Keywords: information construction; Information technology; Civil engineering

信息化建設一種通過利用現(xiàn)代高新科學技術來實現(xiàn)建設目標的手段或者方法。隨著近年來科學技術不斷的拓新與發(fā)展，信息化建設技術已經(jīng)成為了現(xiàn)今各種建設工程實行可持續(xù)發(fā)展的重要保障，它在不僅能有效保證企業(yè)工程的順利執(zhí)行，并且能極大的提高企業(yè)的競爭能力與經(jīng)濟效益。土木工程涉及范圍廣且工程量較大，如何實現(xiàn)對信息化建設的有效運用是推動其發(fā)展的重要基礎。

一、土木工程信息化建設的重點

土木工程進行信息化建設的重要措施，是管理者要首先構建出土木工程信息的框架，打破陳舊的觀念。只有從根本上改變觀念，轉(zhuǎn)化思想，才能從真正意義上引發(fā)和帶動整個土木工程行業(yè)的進步。

1.土木工程信息化技術的建設與發(fā)展，其內(nèi)涵主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

（1）土木工程專業(yè)信息網(wǎng)絡的建設發(fā)展。它是土木工程實現(xiàn)信息化建設的關鍵。土木工程專業(yè)信息網(wǎng)絡既可以遠程為工程提供信息，又可以為土木工程信息的傳播提供媒介。

（2）土木工程信息的接收終端。其主要由手持式終端、以及臺式終端兩種不同形式，其中，手持式終端是未來發(fā)展的方向，因為具有方便攜帶的特點，使工程人員利用它與工程信息網(wǎng)能夠隨時隨地的交換信息，從而獲得技術方面的支持。

（3）土木工程信息網(wǎng)絡的傳輸標準。其一，它保證了土木工程信息能夠與中國電訊移動通訊的網(wǎng)絡實現(xiàn)兼容；其二，它保證了不同的土木工程信息網(wǎng)絡之間、不同信息網(wǎng)絡與接收終端之間可以順利地相互交換信息。

（4）土木工程的信息集成與交互系統(tǒng)。土木工程的信息集成與交互系統(tǒng)是由一系列的大型程序所組成，其主要依照土木工程信息網(wǎng)絡的傳統(tǒng)標準來開發(fā)，是對土木工程信息進行整合和傳播的虛擬平臺。通過這個平臺，不同的土木工程信息制造商能夠方便準備地為工程界提供出各種符合標準的不同信息，并通過該平臺實現(xiàn)信息的傳輸。

2.土木工程信息學科的建設發(fā)展與土木工程信息的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之間是相互促進的關系。土木信息學科是一門邊緣交叉性的學科，它把傳統(tǒng)的土木工程和現(xiàn)代的信息化技術相結(jié)合，繼而在進一步發(fā)展土木工程信息化技術的基礎之上，將各種社會資源進行整合，實現(xiàn)本學科的建設發(fā)展。它主要從政治因素、技術條件、經(jīng)濟發(fā)展以及法律制度等不同角度，全方位地研究土木工程的信息化，為其建設發(fā)展提供完善的學科基礎，同時培養(yǎng)出大量符合要求的專業(yè)性人才。土木工程信息化技術的廣泛運用，必定會引發(fā)整個土木工程行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構的重大調(diào)整，以及相關資源的重新整合，從而有效解決各種制約土木工程行業(yè)發(fā)展的矛盾，促進粗放型產(chǎn)業(yè)結(jié)構的調(diào)整與優(yōu)化，最終形成新的、獨立的產(chǎn)業(yè)。

3.土木工程信息化產(chǎn)業(yè)的形成，需要對社會力量進行整合，對社會資源進行合理的配置，從政策與體制方面加以推動。要想保證土木工程信息化工作的順利進行，則需要充分調(diào)動政府部門、土木工程企業(yè)以及土木工程各級委員的積極性和主動性。以“產(chǎn)、學、研、政”相結(jié)合的措施，積極開展國際間的經(jīng)濟技術合作，從政策和體制兩方面形成強健有力的機制來推動發(fā)展。

二、信息化技術在土木工程中的運用

（一）建筑智能化

現(xiàn)代社會里，信息化技術的迅速發(fā)展，給智能建筑的出現(xiàn)和發(fā)展提供出相當廣闊的空間?，F(xiàn)代最新的信息技術，即智能型計算機被智能建筑所利用，同時結(jié)合了保安智能化、多媒體應用、通訊現(xiàn)代化以及環(huán)境監(jiān)控等各種先進技術，將其與建筑藝術相互融合，以實現(xiàn)設備自動監(jiān)控的方式，將信息資源、以及使用者的信息服務和建筑的優(yōu)化設計相組合，幫助人們獲得同時具備靈活、舒適、高效、安全等特性的建筑空間，并滿足投資合理，符合信息社會要求的條件。智能建筑一般由幾個部分組成:建筑設備自動化系統(tǒng)(Building Automationsystem-BAS)，辦公自動化系統(tǒng)(Office Automation System-OAS)，通訊自動化系統(tǒng)(Communication Automation System-CAS)，通常統(tǒng)稱為“3A建筑”。

以往人通常將智能建筑理解成優(yōu)良的理論環(huán)境，例如聲環(huán)境、熱環(huán)境以及光環(huán)境等。其以后的發(fā)展方向，是智能結(jié)構和智能環(huán)境方面，包括建構在自保護等方面。即要求建筑能夠具備感覺、自行通過分析判斷做出決策；對信息能夠交流并做出相應處理；能夠自行監(jiān)測、自行診斷、自我修復等各種能力。要實現(xiàn)這一目標，須對各大型土木工程實行監(jiān)測，進而形成建立統(tǒng)一性的監(jiān)控網(wǎng)絡，以便服為較大范圍內(nèi)的各種決策和研究提供出準備的數(shù)據(jù)支持。

（二）工程設計與施工技術得到優(yōu)化與提高

新時期下，信息技術涵蓋計算機技術、通信技術、控制技術以及信息處理等多方面內(nèi)容。信息技術系統(tǒng)以及設備的應用，可以向建筑師直觀展現(xiàn)最新的建筑美學以及設計理念，幫助建筑師隨心所欲地表現(xiàn)最大膽的創(chuàng)意、最奇妙的構思，超越時空的限制進行相互交流，進一步優(yōu)化設計，從而達到以往傳統(tǒng)創(chuàng)作所無法達到的全新高度。

以三維協(xié)同設計模型為例，其對象是模型，主要采取模塊化的模型設計技術，以便設計方法由平面設計轉(zhuǎn)為模型設計，同時借助模型設計，利用數(shù)據(jù)庫技術以及網(wǎng)絡技術，使共享式集成化的工作模式得以實現(xiàn)，而不同專業(yè)的設計人員同時工作，將不必要的各種條件傳遞及確認降至最低、甚至不存在，保證信息資源實現(xiàn)最充分的共享。而這些資源信息將會貫穿到整個工程項目管理、包括設計和采購、施工等的全部過程中。由于計算機系統(tǒng)能夠自動生成圖形，為設計人員節(jié)約了大量時間，保證其以最主要的精力進行設計方案的優(yōu)化，更加直觀地反映出設計過程。而以可視化技術為基礎的智能化設計環(huán)境，在三維模型沒計技術的基礎上、將可視化技術以及面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)技術加以充分利用，在專家?guī)旌椭R庫的支撐下，研究出全新的設計管理與設計模式，構建出一個更加易于操作、具備智能化的設計環(huán)境?，F(xiàn)階段，很多工業(yè)項目的模型設計過程已初步應用了可視化技術，例如，實體建模使得設計過程更加直觀有效，且具備易于修改的特點；可視化的設計校審，使得校審進一步形象化，并可與設計進行深度交叉；可視化的進度審核，將設計的三維模型與項目進度資源數(shù)據(jù)庫相連，從項目進度資源數(shù)據(jù)庫抽取信息來可視化的展現(xiàn)和分析項目管理的各種狀態(tài)。

土木工程中自動化技術的推廣應用，無論是細節(jié)還是整體，對整個行業(yè)的發(fā)展都具有重要作用。它將帶來設計技術、施工技術的全面革新發(fā)展，其應用的領域也將會愈加廣泛、應用程度將日益加深，促進工業(yè)化在建筑行業(yè)中的深入發(fā)展。它既然工程師們帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，同時也提供跨地域?qū)崿F(xiàn)超越性發(fā)展的可能性。

篇（8）

智能材料是科學家在以此偶然中融合了碳纖維和光導纖維所得到了一種新型材料，它具有感知應力和抗斷性，隨后，科學家們針對這一次的偶然事件進行了更深入的研究，使得更多具備生物學特性的新型智能材料得到了誕生。智能材料作為一種新型材料，它具有很多優(yōu)勢，例如傳感功能，結(jié)合傳感數(shù)據(jù)進行反饋，通過識別各類相關信息做出判斷，并根據(jù)所產(chǎn)生的問題進行自動修復和適應。同時也可以感知外界的環(huán)境變化，進而判斷可能出現(xiàn)的危險情況，隨之做出對應避免危險情況出現(xiàn)的恰當相應，而且智能材料該劇由高靈敏性，反應時間短，當刺激消失后，智能材料能夠迅速做出響應，及時還原到最初狀態(tài)。它的應用可以讓工作操作任務量得到有效降低，進而在一定程度上解放勞動力資源。

2.智能材料的類型

根據(jù)智能材料的特點和功能，可以將其分為感知材料和驅(qū)動材料兩類，其中感知材料就是能夠感知外界環(huán)境變化的材料，它所能感知的環(huán)境變化包括光、電、熱、聲、化學等方面，其功能實現(xiàn)主要是利用各類傳感器來完成，這類材料包括壓電陶瓷和光導纖維等。而驅(qū)動材料包括壓電材料和形狀記憶合金等。它主要是響應建筑內(nèi)部結(jié)構的變化和環(huán)境變化。智能材料的不同，其具體功能和優(yōu)勢也會有所差異，因此其應用場合也會有所差異。例如將光導安裝在纖維混凝土中所形成的感光智能材料主要適用于通訊等建筑，進行智能樓宇的建設，實現(xiàn)辦公智能化。而一些新型傳感器則可以安置在各類土木工程中，主要對溫度進行自動控制，相應火災應急，進一步提高工程建筑的安全性。

二、智能材料在土木工程中的應用

智能材料在土木工程中的應用主要是對工程建筑進行實時評估和監(jiān)控，將智能材料應用在實際的土木工程中，可以有效防止一些事故的產(chǎn)生，進而確保工程建筑的安全性，同時也能確保人員的人身安全和財產(chǎn)安全，避免因事故而出現(xiàn)重新施工等情況，從而保證施工成本。而且智能材料和土木工程的融合所形成的智能土木結(jié)構是土木工程建設中的一大技術進步，為土木工程各項指標的監(jiān)控提供了有效的手段和依據(jù)。就以對土木工程建筑檢測來說，傳統(tǒng)評估方法的檢測判斷需要從外到內(nèi)，但是在進行內(nèi)部構造檢測的時候卻很難順利開展，這樣就容易導致評估結(jié)果等出現(xiàn)誤差，同時內(nèi)部構造存在的一些安全隱患也容易被遺漏。即使利用其他檢測設備，也會存在一定測量誤差，使得測量精度不高、不精確，并且測量效率也不高。但是在智能材料的運用下，將傳感器安裝在材料內(nèi)部就可以達到對工程由里到外的檢測目的，還能實現(xiàn)對項目的實時檢測評估，進而掌握項目在每一時段的狀態(tài)。而且智能材料對于諸如水利水電設施、高層建筑以及大型橋梁等重大工程項目也具有很大現(xiàn)實意義的。在國外，通常會利用傳感器來檢測大型橋梁的安全性能評估，尤其是在完工后的運行階段中，這樣通過傳感器就能對橋梁關鍵部位的受力和損壞狀態(tài)加以全面掌握，進而采取有效修復措施，避免橋梁出現(xiàn)重大損壞而致使交通事故的產(chǎn)生。在我國，一些高性能的傳感器也得到了研發(fā)和誕生，促進了我國建筑智能化的進一步發(fā)展，例如分布式傳感器、碳纖維傳感器等。但是智能材料的應用需要投入較高的成本，再加上其技術要求較高，一般土木工程建筑施工人員不滿足其技術要求，因此當前智能材料主要應用在重要水利水電設施和重大工程中，而在普通民用建筑中還沒有得到推廣和普及。

篇（9）

中圖分類號：TU74 文獻標識碼： A

引言

近年來，我國建筑業(yè)的發(fā)展速度是驚人的，尤其是高層建筑的發(fā)展，在一定程度上為城市節(jié)省了土地資源，提高了利用率。而土木工程在高層建筑施工中有著重要地位，施工技術是整個建筑的核心所在，可以說施工技術決定著建筑物的質(zhì)量以及后期使用功能的實現(xiàn)。目前，土木工程建筑施工技術方面仍然存在諸多問題需要解決，只有施工技術得到改善和發(fā)展，才能更好的促進施工質(zhì)量的提高，才能促進整個土木工程建筑的發(fā)展和進步。由此看來，對土木工程建筑施工技術進行分析研究很有必要性。

一、土木工程建筑施工技術的重要性

土木工程建筑施工技術貫穿在施工建筑的各個環(huán)節(jié)，它可以有效的提高工程的質(zhì)量，降低工程的生產(chǎn)成本，土木工程建筑工程施工技術的的有效應用,不僅可以有效節(jié)省建筑工程項目施工建設過程中的費用開支,同時也可以在很大程度促使建筑工程項目社會效益與經(jīng)濟效益的實現(xiàn)。在施工建設過程中，能否有效的處理和運用土木工程建筑施工技術，直接關系著工程的質(zhì)量、進度、安全、效益等各個方面，由此可見，土木工程建筑施工技術是提高工程建設的整體水平，確保建筑企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑。

二、幾種主要的土木工程建筑施工技術分析

1、基坑支護施工技術

要對認真分析和調(diào)查該土木工程施工處的土質(zhì)類型，同時還要注重開挖的深度、開挖手段以及邊坡的留置時間等相關因素，并且要保證其與土質(zhì)類型相結(jié)合，合理設置土方的邊坡。在具體的施工過程中，土方開挖是不能忽視的，如果開挖的土質(zhì)相對而言較均勻還具有標準的濕度，同時基坑或管溝地面的標高比地下水位要高，而且它的敞露時間比較短，那么就可以減少放坡和加支撐工序的施工過程，同時還要重視基坑開挖的深度，嚴格依據(jù)國家規(guī)定的標準進行。倘若當?shù)氐耐临|(zhì)的濕度比較適宜，而且地質(zhì)狀況比較好，開挖深度也沒有超出5米的范圍，此時可以考慮不加支撐。

2、鋼筋混凝土施工技術

在土建工程施工過程中,混凝土應嚴格按照有關規(guī)定進行選擇,在實施鋼筋混凝土施工技術的過程中，首先實際操作人員需先進行清孔作業(yè),尤其是內(nèi)部底板材料從兩端橫隔梁逐漸向中心分段進行澆筑,在此過程中應注意施工質(zhì)量。混凝土澆筑施工過程中,可分兩次完成,第一次施工過程中先綁扎鋼筋,然后對模板混凝土、頂板等澆筑施工;第二次施工過程中,所用到的混凝土可通過輸送泵方式輸送到模內(nèi)。混凝土澆筑過程中,應當在注意振搗、插釬振搗設備的選擇,以快插、慢拔方式為主;當混凝土混合料的表面沒有泛漿、氣泡時,即可停止操作。如果是在冬季進行施工，要在混凝土沒凍之前.根據(jù)水泥的高空作業(yè)的臨界強度標準采取一定保溫和擋風措施,其在受凍前的抗壓標準應該高于設計強度抗壓標準的30%-40%左右。

三、土木工程建筑施工技術的具體要求

1、對土方填筑與壓實的要求

要選用合適的土料進行填筑，有些土料是不適合作為填筑土料的。壓實的方法包括振動法、碾壓法、夯實法及通過工具進行壓實等方法。壓實過程中必須注意壓實度、土的含水量以及每層鋪土厚度。填土應由低到高，由下向上整個寬度分層鋪填碾壓或夯實。填方應分層進行并盡量采用同類土填筑。應在相對兩側(cè)或四周同時進行回填與夯實。當天填筑應在當天壓實，填土壓實質(zhì)量符合規(guī)范規(guī)定。

2、對基坑土方的開挖的要求

在基坑開挖前應當先確定順序和分層的厚度，然后再進行施工。為避免地基土出現(xiàn)擾動現(xiàn)象，施工時要連續(xù)，切勿中斷。在開挖過程中要隨時檢查，并對地下水位進行觀測，如果到達水位以下，就必須采取必要的措施以降水。

四、加強土木工程建筑施工技術的措施

1、加強施工技術資料管理

1.1 及時收集和整理技術資料，確保技術資料的完整性

技術資料是工程項目進行技術方案設計的重要基礎，也是對于建筑工程整體質(zhì)量的一種反映。因此,無論從哪個角度來看，收集、整理建設項目的技術資料,有助于確保土木工程質(zhì)量和安全，在這一方面具有著重要的價值和意義。

1.2 要確保技術資料的正確性和可靠性

工程項目的技術資料不僅是工程質(zhì)量的真實反映，還是進行工程結(jié)算的重要依據(jù)。所以，在具體的施工過程中，施工的相關人員在收集和整理技術資料的時候務必要做到認真、仔細，嚴禁造假等不良情況出現(xiàn)。這樣一來，即便是出現(xiàn)質(zhì)量安全問題，也可以做到有因可查、有責可咎。

2、加強現(xiàn)場施工技術的質(zhì)量管理

工程開工前應組織實施現(xiàn)場的“三通一平”工作，并協(xié)同施工承包單位，做好施工現(xiàn)狀圖及其他原始記錄，作為有關分項工程決策的依據(jù)。對承包單位、監(jiān)督單位進行資格審查，并報現(xiàn)場分管領導批準。嚴格要求施工承包單位按招標書、合同、設計文件及現(xiàn)場施工驗收規(guī)范的要求施工。對于到場的各種材料、設備的質(zhì)量進行嚴格的檢查，嚴禁不合格材料、設備用到工程項目中。確保隱蔽工程驗收制度的正常進行，及時做好隱蔽登記，不得事后補辦簽證手續(xù)。還要定期召開工程的每周例會，及時解決施工中的問題，并做好記錄。同時還要做好對工程進行全過程的監(jiān)督檢查工作。

3、逐步建立相關的獎勵制度，促進施工技術的發(fā)展

建立獎勵制度并制定各種激勵措施，結(jié)合崗位責任制進行指標考核，只有根據(jù)相應的指標進行考核，才能根據(jù)每個崗位的評級情況進行獎勵，這樣才能提高施工人員的責任意識，從管理上根本解決管理人員的惰性，做到誠信務實。獎勵機制還可以提高施工人員的主人翁意識，并加強施工人員的工作積極性，在保證施工質(zhì)量的前提下，還可以提高工作效率，從而加快建筑工程施工進度，提高建筑工程綜合效益。

五、土木工程建筑施工技術的發(fā)展

1、健全土木工程建筑施工技術管理體系

土木工程施工技術要建立一個完善的管理體系，才能促進其發(fā)展?？茖W、合理的體系是保證施工技術發(fā)展的前提條件,在建立和完善該體系的基礎上,采用科學的管理方法，不斷進行創(chuàng)新和發(fā)展，從而更好地提高施工技術。與此同時，在充分掌握現(xiàn)有技術的基礎之上,分析土木工程施工技術的創(chuàng)新方式。如,分析深基坑擋土墻技術,可以逐步建立樁、錨、支擋和承重結(jié)構逐漸走向一體化的系統(tǒng),因為過去的施工,存在著傳統(tǒng)的施工工藝效果不好的問題,使其產(chǎn)生的效果不能滿足人們的需求,而且造成施工效率低下的后果,而新技術的創(chuàng)新和發(fā)展在一定程度上，能夠很好地緩解此狀況,不斷提高施工效率,提升施工質(zhì)量,降低工程成本,獲得最大的經(jīng)濟和社會效益。

2、促進土木工程施工技術的智能化發(fā)展

建筑施工技術的智能化發(fā)展，主要表現(xiàn)在新技術革命成果在建筑施工領域的滲透和應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，信息自動化、智能化施工技術理念是現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展方向。利用智能型機械設備、電子信息技術管理終端和全自動化控制系統(tǒng)對土木工程的施工轉(zhuǎn)換到智能化、自動化的發(fā)展方向是土木工程施工技術創(chuàng)新發(fā)展的趨勢。計算機的應用更是大大提高了建筑施工工程的建設、信息服務和科學管理的水平。

3、促進土木工程建筑施工技術的生態(tài)化發(fā)展

土木工程建筑施工技術要研究節(jié)約型、創(chuàng)新型的建筑材料，運用新型的節(jié)能環(huán)保建筑施工機械設備進行施工辦公，減少污染和能源損耗。而建筑施工設計的目標，設計的進程和施工的整個過程，都必須考慮到對生態(tài)環(huán)境的影響，盡量減少污染，減少能量的消耗，選擇適當環(huán)保的建筑材料和技術設備。從使用功能出發(fā)，盡量的利用工業(yè)廢料，合理的利用資源和節(jié)約能源。還要注重引進新型的建筑材料和建筑技術，發(fā)展住宅用的化學建筑產(chǎn)品提高化學建材在建筑中的應用。

結(jié)束語

總而言之，土木工程的施工技術涵蓋的內(nèi)容比較廣泛,所以在具體的施工中需要充分分析相關的各種因素,選擇最佳的施工方案和最適合的施工技術。并要結(jié)合現(xiàn)代化發(fā)展的需求，促進土木工程建筑施工技術不斷完善其管理體系，促使土木工程建筑施工技術走向生態(tài)化和智能化，從而確保土木工程建筑施工技術的長久發(fā)展。

參考文獻：

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作者：薛揚欣 單位：江蘇中建工程設計研究院有限公司

碳纖維、鋁合金、鎂合金、鍍膜玻璃、雙層中空玻璃、玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)、各種節(jié)能混凝土等新型工程材料已在工業(yè)和民用建筑中得到廣泛使用［1］，它們在強度和耐久性上表現(xiàn)出優(yōu)越性，為高層、大跨和結(jié)構復雜的大型土木工程建設提供了重要物質(zhì)基礎。但是，這些材料也有其缺陷，如:有些彈性模量偏低，有些成本太高，應用范圍比較窄，所以還需要進一步研究。2)土木工程實施工藝的發(fā)展。工程實施的設備、工具不斷地向自動化、機械化、科學化發(fā)展，如:同步液壓千斤頂、直升機安裝技術、滑模等先進技術的出現(xiàn)，使得大規(guī)模的、高層的、復雜的土木工程不斷發(fā)展并得以實現(xiàn)。預應力技術是施工工藝中最為突出的技術之一，可以應用在大跨度、大開間等多層和高層建筑，還可應用于核電站、預應力儲倉、橋梁結(jié)構、公路工程等等。隨著應用系統(tǒng)工程的理論和方法不斷應用于組織管理中，推進了土木工程的科學快速發(fā)展。并且，工程逐步趨向結(jié)構和構件標準化和生產(chǎn)工業(yè)化，使得土木工程的發(fā)展逐步實現(xiàn)節(jié)約成本、提高工程效率等需求，對于以往不能實現(xiàn)的施工工程，現(xiàn)在也可以實現(xiàn)。鑒于以上土木工程的發(fā)展，雖然有了很大的進步，但是在這個人口劇增、交通擁擠、生態(tài)環(huán)境破壞嚴重的社會發(fā)展趨勢之下，可以用來建筑的土地越來越少，促使土木工程不得不快速、科學地發(fā)展，才能滿足社會發(fā)展需要。

精密化的理論研究未來土木工程的理論發(fā)展趨勢集中在力學，利用物理、化學、計算機技術對土木工程的不斷應用，重點為解決數(shù)學分析與處理。現(xiàn)階段，有些領域還不夠完善，比如:對于結(jié)構復雜的、流體介質(zhì)等受力分析，需要進一步精密研究。對于土木工程中復雜的數(shù)值問題，還需要專門化的數(shù)學來解決。土木工程的信息化，可以模擬更復雜的施工情況。土木工程的空間發(fā)展1)向高空發(fā)展。隨著人均建筑面積不斷縮小，人類努力開發(fā)所有可開發(fā)的土地資源，因此土木工程發(fā)展趨勢是不斷向高空和地下發(fā)展。向高空發(fā)展，近年來已經(jīng)取得初步進展，我國已有了500m以上的高層建筑［2］，波蘭227Hz長波臺的鋼塔成為世界上最高的建筑。不斷地在大中小城市出現(xiàn)的摩天大樓，更能說明向高空發(fā)展成為土木工程建筑物的必然發(fā)展趨勢。2)向地下發(fā)展。對于可開發(fā)的建筑資源，不僅有地上的高空資源，還有地下空間可以利用。在北京、上海等各大城市相繼開通了地鐵，對于土木工程在地下空間的應用，是一個良好的開端。不僅充分利用了地下土地資源，而且還緩解了地上交通擁堵的問題。隨后，地下停車場、地下隧道、安裝管道用的微型隧道等等的地下空間實現(xiàn)了綜合應用。日本東京八重洲的地下街，是目前世界上最大的地下街。莫斯科切爾坦沃小區(qū)地下商業(yè)街，是目前深度最深的地下街，深度可達100m。并且，GPS(衛(wèi)星全球定位)、RS(遙感)、G飛(地理信息系統(tǒng))不斷地在地下空間開發(fā)中得以應用。但是，隨著這些高空和地下空間的不斷發(fā)展，也帶來了一些新的問題，如:地震荷載、地下水流向的改變、原有地層應力的改變、生態(tài)環(huán)境的破壞等等。因此，如何實現(xiàn)高空和地下空間的可持續(xù)開發(fā)和利用是一個重要研究課題。3)向沙漠、海洋、太空發(fā)展。未來建筑空間的延伸，也不只局限于陸地上，也可以向沙漠、海洋、太空發(fā)展。對于沙漠化越來越嚴重的地球來說，開發(fā)沙漠資源是必然的趨勢。可以通過輸水管道、人工河等工程，實現(xiàn)沙漠的改造工程，將是未來的沙漠中土木工程的一大趨勢。拓展海洋空間，也是未來土木工程的一大發(fā)展空間?，F(xiàn)已有非常成功的例子，如:阿拉伯聯(lián)合酋長國首都迪拜在海上建造七星級大酒店，工程極其宏偉。洪都拉斯即將在海上建造城市型大游船，包括醫(yī)院、超市、旅館、飯店、娛樂場所、飛機跑道等等。

我國上海的外灘，也逐步實現(xiàn)拓岸工程［3］。地球的資源是有限的，隨著人口的發(fā)展，人均居住面積會越來越少，所以美國、前蘇聯(lián)、中國等國家，不斷研究走向月球、走向太空，建立太空試驗站，以期望在未來開發(fā)地球以外的新的土地資源。土木工程材料的發(fā)展土木工程的施工材料不僅要求質(zhì)量高、安全性高、使用壽命長，而且隨著生態(tài)型建筑理念的發(fā)展，對建筑材料造成污染、資源浪費等問題上要求更高，需要發(fā)展新型的、高新技術、生態(tài)建筑材料，以適應人和自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。1)生態(tài)建材的發(fā)展。為了實現(xiàn)綠色建筑，在保證工程質(zhì)量的前提下，選用生態(tài)建材是最首要和有效的途徑。比如選用環(huán)保材料、凈化材料、可再生材料、循環(huán)使用材料等等成為未來發(fā)展的趨勢。生態(tài)建材的發(fā)明和使用，大大提高了人們居住品質(zhì)，減少對環(huán)境的破壞，有效降低建筑垃圾的產(chǎn)生，避免建筑材料的浪費，實現(xiàn)用最少的資源實現(xiàn)最高的品質(zhì)要求。新型生態(tài)材料的使用，在節(jié)水節(jié)電上進一步優(yōu)化，節(jié)省資源，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。2)抗震強度高的鋼材。隨著高層建筑、大跨度結(jié)構建筑的不斷增多，對抗震材料的要求也越來越高。因此，要求建筑結(jié)構使用的鋼材逐漸向高強度化、極厚化、低屈服比、低屈服點等方向發(fā)展。日本的建筑抗震效果較好，值得借鑒。他們研究的具有高抗震設計的低屈服比和低屈服點的鋼板，它們是采用調(diào)整化學成分和改建熱處理工藝等方法制成。生產(chǎn)出來的低屈服點鋼材可輔助結(jié)構和減震控震裝置。當?shù)卣鸢l(fā)生時，首先達到屈服點開始變形，吸收了地震能，從而防止主體結(jié)構的破壞。高強度的抗震材料的使用，不僅可以減少鋼材的使用量，還為抗震提供了安全保障，是未來鋼材發(fā)展的趨勢。3)智能化的混凝土。目前使用的高性能的混凝土，具有體積穩(wěn)定性好、強度高、工作性強、耐久性好等等優(yōu)點。這些混凝土，具有高抗?jié)B性、抗腐蝕性、抗凍性等優(yōu)勢，所以它們能夠在惡劣的環(huán)境下較長時間的使用。最新設計的混凝土甚至可以使用100年或者200年以上。隨著科學的不斷進步和發(fā)展，智能化的混凝土將成為未來發(fā)展的趨勢。智能化混凝土工程材料是指混凝土工程材料能夠接受某些環(huán)境信息，自覺地進行邏輯判斷，同時做出能夠相適應的混凝土相關材料［4］。這種智能性的混凝土材料，可以根據(jù)工程的需要，維持和調(diào)整混凝土的性質(zhì)，比如:流動性、保水性、粘聚性等，這樣可以防止建筑受到侵害，或者對破壞進行修補，或者當有危險時也可以警報。這種智能化的混凝土是未來建筑材料發(fā)展的關鍵技術，但目前還比較昂貴，研究的人也不多。相信隨著信息科學、生命科學的不斷進步，智能化材料也將逐漸進入到土木工程的市場。

土木工程信息化的發(fā)展近年來，信息化已經(jīng)普及，并且逐漸帶動工業(yè)的信息化，必然也會對土木工程造成較大影響。土木工程的信息化包括智能信息處理技術、計算機技術、自動化控制技術、網(wǎng)絡技術等等，這些信息化技術不斷滲透到土木工程中，并且涵蓋了土木工程的全過程，不僅限于設計和施工，還有工程的物業(yè)管理、物流管理、設備維護和建筑全方位的實時監(jiān)控等等各個方面。也可以利用計算機模擬管道空間布線，也可以利用信息化技術實現(xiàn)大型設備的整體吊裝、大型橋梁懸索受力的控制、高溫高壓的焊接控制、建筑物的爆破等等。我國正處于土木工程大力興建時期，而隨后的30年后，將進入建筑物的維護時期，這就需要我們將土木工程信息化做大做強，才能為今后的建筑物的維護、監(jiān)控等耗費較大的工作做足準備，土木工程的全程信息化具有重要意義。相信土木工程在科學進步和人類智慧的共同發(fā)展下將會不斷地前進，并將實現(xiàn)一個又一個飛躍，未來的土木工程將更好地為人類服務，再創(chuàng)高峰。

篇（11）

關鍵詞：土木工程專業(yè)；力學實驗；工程教育

中圖分類號：G6420；TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2016）06013904

一、建設背景

隨著學科和專業(yè)的發(fā)展，專業(yè)課程門數(shù)的增加，學科交叉、學科滲透變得越來越廣泛。與此相應，學生所需要學習的知識和掌握的能力也就越來越多。工程教育面臨的一個共同挑戰(zhàn)是如何在有限的時間資源下兼顧學科知識傳授和工程實踐能力培養(yǎng)。

桂林電子科技大學土木工程專業(yè)教學培養(yǎng)方案中包含力學實驗的理論課程有理論力學、材料力學、結(jié)構力學、土木工程材料、土力學、混凝土結(jié)構設計原理、鋼結(jié)構設計原理、高層建筑結(jié)構設計。長期以來基礎力學課程已經(jīng)形成了相對穩(wěn)定的課程體系[1]。但課程之間存在一定的內(nèi)容交叉，專業(yè)課程亦是如此。如土木工程材料和材料力學實驗中都有鋼筋的拉伸實驗，也就是說理論課程所涉及的力學實驗內(nèi)容存在一定的交叉和重復。同時實驗目的以對理論知識的驗證和補充為主，以加強學生對理論知識的理解為主，導致學生只要按照實驗步驟操作即可完成實驗，缺乏工程能力的培養(yǎng)。

雖然各高校已經(jīng)意識到工程能力培養(yǎng)的重要性[2]，實驗教學也逐步經(jīng)歷了“基礎型實驗―綜合型、設計型實驗―創(chuàng)新型實驗”的過渡，但培養(yǎng)學生工程能力的目的似乎并未完全達到。其主要原因，筆者認為在實驗項目內(nèi)容方

面存在“三個脫節(jié)”[3]，即實驗項目設置與工程需求脫節(jié)，課程內(nèi)容及實驗項目與行業(yè)規(guī)范脫節(jié)，單一性知識訓練與工程需要綜合性知識應用能力脫節(jié)，從而不利于引導學生工程能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。因此，在實驗教學方法和模式上需要“兩個轉(zhuǎn)變”，即以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心，以知識傳授為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨こ棠芰ε囵B(yǎng)為主。比如在實驗中，學生的注意力往往集中在如何按照教師和實驗指導書的講解，按圖索驥地完成實驗（稱之為以教師為中心的教學模式）。整個實驗過程學生處于一種被動盲目的狀態(tài)，缺少參與實驗的主動性和積極性，缺少一個自己思考、設計實驗的過程。因此，土木工程力學實驗教學面臨如何從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心的問題。另外，實驗的工程背景有待加強。如拉伸和壓縮實驗，只是為了計算、驗證和理解材料的力學性能，但是該實驗的工程背景是什么，不得而知。如果補充工程背景，比如結(jié)構破壞的工程實例，則更能加深對該實驗以及其工程意義的理解。土木工程力學實驗同時也面臨著以知識傳授為主到以工程能力培養(yǎng)為主的轉(zhuǎn)變。

以實施“卓越計劃”[4]為契機，在土木工程力學實驗課程建設過程中，通過多層次課程新體系建設、綜合力學實驗項目建設、多元化實驗教學方法與手段研究等，最終實現(xiàn)知識-能力一體化培養(yǎng)的土木工程力學課程群建設。

二、土木工程力學類實驗教學改革思路及措施

（一）多層次土木工程力學實驗課程新體系規(guī)劃與建設

以加強學生工程訓練和設計能力培養(yǎng)為重點，緊密結(jié)合土木工程實際，建立以能力培養(yǎng)為導向，分層次、多模塊、相互銜接的工程力學專業(yè)實驗教學體系。實驗項目類型涵蓋驗證性實驗、綜合型實驗、創(chuàng)新型實驗、開放性實驗等。改變按理論課程設置實驗教學的局限性，綜合平衡考慮不同專業(yè)、不同課程對力學實驗項目的要求，凝練實驗項目，盡量避免不同課程之間重復性實驗，使力學實驗具有一定的系統(tǒng)性。

為使單一性知識訓練與綜合性知識工程應用的情況相適應，建立多層次力學實驗課程新體系。它包括三個層面：第I類實驗項目為專業(yè)綜合性實驗項目，主要為跨課程多知識點的綜合性項目。涵蓋了理論力學、材料力學、結(jié)構力學、土木工程材料、土力學、混凝土結(jié)構設計原理、鋼結(jié)構設計原理、高層建筑結(jié)構設計知識體系的綜合運用。第II類項目為某一門課程知識的綜合應用，此類實驗以綜合性、開放性實驗為主，要求學生自行完成實驗方案和實驗過程。第III項目為課程單一知識點的驗證性實驗。多層次土木工程力學實驗課程新體系如圖1所示。

（二）面向知識-能力一體化培養(yǎng)的力學實驗項目建設