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结构为研究对象的重要学科。在当今的时代，人们对于建筑的要求越来越高，从一开始的安全性与舒适性的有机结合，到安全舒适前提下的美观和环保，再到现在上述所有前提下的智能化是人们对建筑不断变化的高标准和高要求。其中，智能化是随着科学技术发展越来越被人们重视和追求的建筑的特色。具体到土木工程领域，智能体现在各种计算机技术的应用和各种智能材料的应用。建筑的结构是固定的，建筑施工工程完工，建筑成型，除非外力干扰，其结构就稳定下来。但是当结构出现问题时，很难以一种简单的方式去解决。智能材料就能够解决这个难题。

一、智能材料概述

智能材料的兴起和发展距今并没有太长时间，严格意义上来说对智能材料的研究兴起于上个世纪最后二十年，直到新世纪以后才有了长足的发展。距今各国对智能材料也还处于研究的萌芽阶段，所以智能材料迄今并没有一个官方的统一的定义，我们这里可以将智能材料定义为具备智能特性的能够自主地对外部环境进行感知并且不断适应环境的高科技材料。智能材料是建筑材料届最新的宠儿，成为了天然材料和合成材料之后的新一代的优秀材料。智能材料具备天然材料和合成材料不具备的一些特点：它能够对周围环境进行感知，最常见的是对光、热、力的感知;它能够对周围环境的变化做出应对，随之变化;当周围的环境恢复到初始状态时，智能材料也能够恢复如初。

二、智能材料当前在土木工程中的应用

由于土木工程正是对建筑结构进行研究的学科，所以智能材料在土木工程中的作用是极大的。举例来说，运用智能材料能够对建筑本身的结构进行科学的检测。运用传统的材料，要想对建筑的结构性能进行检测，必须要充分地运用外力，加入外部的很多信息。在这种情况下，加入很多干扰的信息是无可避免的情况。而运用智能材料能够从内部将检测结果传导给检测终端，不会受到外部的干扰，也更能够反应建筑的结构性能。

其实智能材料严格意义上来说并不是只有一种，我们上文中所说的智能材料的感知和反馈其实是两种智能材料的应用，能够感知刺激的材料我们称之为感知材料，而能够根据外部刺激做出反馈或者变化的我们称之为驱动材料。前者能够智能地检测建筑内的各种刺激例如火、烟;后者则能够更多地在建筑安全问题上给予更高层次的保障例如记忆合金在建筑结构中的应用。

三、智能材料在土木工程中应用的局限性和未来发展

智能材料当前在土木工程中应用还是存在着一些局限性的：首先，成本过高。智能材料由于研发和制造本身的成本就高，要想大规模地应用到土木工程中还存在着建筑成本上的考虑。毕竟智能材料属于高科技产品，在相关原材料和制造工艺无法达到量产的情况下，成本是限制其应用的首要问题;其次，智能材料的发展还处于萌芽阶段，能够应用到土木工程中的智能材料种类少，功能少。尽管当前智能材料已经研究出许多种类也能够给建筑工程带来很多的便利，但是我们并不能称智能化的时代已经到来，智能材料还需要不断地向前发展;最后，智能材料的研究和发展没有一个确定的目标，这也抑制了其可持续地发展。当前智能材料依托于相关的技术，技术发展了，智能材料随之得到发展，而没有系统的研究规划。在未来，智能材料必将成为建筑工程的最基本的材料，那么在研究和应用的时候就应当有系统的目标，以建筑工程的需求为主研究各种智能材料的应用;并且尽可能地降低成本，使其能够广泛应用到一般民用建筑中去;进一步研究，与其他的学科综合起来交叉研究，研发出更多的真正智能化的智能材料，从而在建筑工程中解放大量的人力，能够切实给人们带来便捷，享受到科技的乐趣。

四、结语

第一次工业革命和第二次工业革命之间隔了一个多世纪的时间，第二次工业革命和第三次工业革命之间隔了也是一个多世纪的时间。我们无法预言第四次工业革命什么时候能够到来，但是我们现在正身处一个技术大爆炸的时代，所有领域的技术都呈现出火箭式的增长。土木工程领域的智能材料应用亦是如此。当前的智能材料其实正在萌芽阶段，材料的智能化还没有被充分开发出来，随着人们的需求越来越高和相关技术的不断发展，未来会有更多更智能的材料出现在土木工程中，为人们的生活带来更多的便利。

参考文献

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2现代建筑结构中智能土木结构的应用

2.1智能传感元件在现代建筑结构中的应用

土木工程中通常会在建筑结构中粘贴或者是埋入一些传感元件来对建筑物进行健康检测，在确保检测结果正确性的同时，还要对建筑物的稳固性和安全性进行更为确切检测和评价，获取最为精准的数据，从而对建筑物的命运做出判决，进行维修或者是直接报废。对于一些比较重大的土木工程建筑来说，由于其结构的修建时间比较长，设备相对来说都比较陈旧，传统传感器并不能够适应这种内部环境，这个时候选择高性能的传感器检测结构健康是十分有效的。利用智能材料、光纤等制作成传感器并且应用于土木工程的发展历程当中已经具有了划时代的意义，使得土木工程的发展史开辟出了全新的篇章。

2.2建筑工程健康监测的具体实施过程

智能土木结构在建筑工程的结构损伤和健康检测方面都起到了十分重要的作用。在土木工程当中，建筑物的检测通常会采用目测的方法，除此之外还会利用到声发射、超声波以及X射线等无损性的检测，利用这种方法能够有效杜绝很多弊端，在建筑物的内部结构中出现了破损情况，或者是建筑物的实时动态都能够得到准确检测，在满足了人们对建筑整体了解的需求之上还能够保证检测效率和检测准确率。比如说当建筑物发生了损伤，内部就会出现裂纹，这些裂纹在外部力量的作用下会加大损伤的力度，并且会以声速扩散，而这些都会被特殊材料制成的传感元件所感知到，让相关的工作人员能够更加及时准确地掌握整个建筑物的内部情况，对建筑物进行更为及时的整体规划，采取一些措施来避免建筑物事故的发生。

2.3现代建筑节能支持

智能土木结构不仅仅为普通建筑提供了安全检测的功能，还能够为智能建筑提供节能技术，并且已经在实际中得到了逐步的推广使用，建筑师们也在此基础上提出了节能建筑的概念。所谓节能建筑其实就是在设计和建造的过程中，均尽量采用节能型的材料和器具，利用智能土木结构使得建筑本身具备监测控制能力，随着外部环境的变化而适当地做出调整，把建筑的自身能耗降低到最低的水准。智能土木结构为现代建筑节能提供的技术支持能够更好地实现绿色建筑，更加有利于环境友好和可持续发展。

3智能土木结构提升策略

3.1提高智能传感的技术

传感元件的应用是绝对离不开传感技术，所以提高智能传感技术已经是势在必行的了。从仿生学的角度来看，传感器就像是建筑物自身的感受器官，要想提高智能传感技术就必须要从传感技术的系统性入手，提高传感器的处理、感知、识别的能力，并且在这个基础上要提高传感器系统的灵敏度和可靠性，实现整体传感技术智能化。在建筑工程当中，传感元件要保证不影响建筑外形结构，要同建筑材料形成较好的相容性，把对建筑物的影响尽可能地降低到最低的水平，提高建筑物当中信号的抗干扰能力。

3.2发展智能控制集成

智能控制系统是一个相当于人类大脑神经中枢的最高级部分，这不仅仅取决于运动系统和感觉系统的运行程序，还担负着整个脑神经的高级功能运转。在土木工程的内部安装集控系统中，能够对一些强降雨和风暴做出迅速的应急，尽可能地降低损失，因此，相关建筑人员应该重视对于智能控制集成的开发和利用。例如说，在一些强台风的天气，各地方都会重视安全预警，而智能建筑中发展集成控制就能够更加及时地对整个环境进行控制，确保整个建筑的安全。

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1土木工程的现状

随着全球科学技术以及生产力的提高，土木工程也有了一定的发展。建筑活动在世界上也有着很长远的历史。各个国家都有着大量的建筑遗迹。这些建筑都充分体现出了人类的智慧。从20世纪50年代之后，我国的土木工程有着快速的发展。在近些年来，土木工程的发展速度更是常人所无法想象的。大量建筑的拔地而起完善了土木工程领域。而一些土木工程新型材料的应用更是提高了人们的生活质量，使人们的生活水平上升了一个层。在改革开放之后，我国新的发展趋势促进了土木工程建设的快速发展。

2土木工程的发展趋势

科技的发展促进了土木工程的重大改革，也为土木工程的发展提供一定的技术和物质，从而使土木工程具有着一定的科学性和系统化。在今后的发展中，土木工程将具有着以下几个特点。（1）智能化。智能化材料主要指的是材料本身能够自行进行调节、清洁以及修复，从而能够具有着自我监控的作用，还可以反复被应用。而土木工程材料智能化的发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着较高的耐久性、保温性、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实用。同时，这种高性能还能够延长建筑物的寿命。例如：目前建筑物中所应用的钢筋混凝土结构重量非常的大。这在很大程度上限制了建筑物的高度。因此，人们可以通过减轻此阿里的重量来提高建筑物的经济效益。在今后的发展中，人们可以通过发展加气混凝土、空心砖等新型建筑材料来促进土木工程的进一步发展。（3）复合化和多功能化。建筑人员可以应用一些复合技术来生产具有高性能的材料，从而使土木工程材料具有着复合化和多功能化。（4）生产工业化。工业化生产主要指的是在建筑中应用一些具有先进性的工业化生产激活素来保证土木工程的规范性和系列化，从而使建筑物能够达到民众的要求。（5）绿色化和节能化。在科学技术不断发展的同时，建筑材料的节能能力也在不断提高。建筑的防水保温能力也得到很大的改善。目前，人们对于建筑材料不仅仅只是数量上的要求，还有对于产品的质量以及更新换代速度的要求。随着人们对于建筑材料需求的提高，人们一方面要求材料具有着较高的性能，另一方面也要求材料要有着一定的绿色化和节能化。目前，能够应用的自然资源非常的匮乏。这主要是因为以往的建筑材料大都来自于自然资源。因此，人们需要通过一定的措施来促进建筑材料的可持续发展，从而降低对于自然资源的应用，保证可再生资源能够得到充分的利用。另外，人们可以采用无污染、低能耗的生产技术来生产新型材料。这可以保证新型材料可以得到再生和再利用，从而促进了土木工程材料的可持续发展，体现出了土木工程材料的节能化和绿色化。

3发展注意事项

目前，土木工程面临的最大问题是可持续发展。土木工程的发展需要大量能源的支持。这在一定程度上导致自然资源具有一定的有限性。因此，土木工程必须通过一定的方法来保持自身的可持续发展。而当前土木工程的进一步发展需要建立在节约自然资源的基础之上。这就要求设计师能够对土木工程整个过程进行一定的设计和规划，从而使其能够避免对自然环境造成更为严重的伤害，也要使其可以在一定程度上降低对于建筑资源的浪费，真正提高社会经济的发展。例如：我国青藏铁路的建设就能够体现出可持续发展的思路。设计师在设计的过程中就已经考虑到青藏高原的环境保护问题。因此，在建设的过程中，设计师们采用了封闭构造方式来防止固体废弃物对于青藏高原生态换几个的污染。这也代表了土木工程的又一次发展。

4结语

综上所述，工业革命目前已经开始发生变革产生了信息时代的变革。而信息时代的工业革命主要包含有通信工业、网络工业以及计算机工业等。随着这些具有信息技术的工业的发展，人类的生产以及生活方式发生了很大的变化。而在生产力不断发生变化的同时，土木工程材料也有着不断的发展和应用。在这个过程中，工程技术的不断进步有着非常重要的作用。土木工程材料的变化代表着一个时代的不断改变。随着社会的不断发展和改变，人们的生活水平有着很大的提升。而人们对于生活的品质也有着更高的要求。因此，人们需要通过发展新的土木工程材料来促进土木工程的进一步发展。这就要求人类能够更加重视土木工程材料的开发和作用，以及土木工程材料对于人类和环境的影响。这样才能够使土木工程真正的造福于人类。

参考文献

[1]李宇坤.浅谈土木工程材料的发展历程[J].科技风，2016（12）.

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1 土木工程的涵义

土木工程是指建造各类工程设 施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施，如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。经过多年的发展，目前土木工程的实践和研究己取得显著成就，无论是结构的力学分析，还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段，都有了非常大的突破；特别是近若干年，在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来，土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。

2 现代土木工程的特点

2.1 建筑材料方面

高强轻质的新材料不断出现。比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）已开始应用。但是这些材料有些弹性模量偏低，有些价格过高，应用范围受到限制，因而尚待作新的探索。另外，对提高钢材和混凝土的强度和耐久性，虽已取得显著成果，仍继续进展。

2.2 工程地质和地基方面

建设地区的工程地质和地基的构造及其在天然状态下的应力情况和力学性能，不仅直接决定基础的设计和施工，还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择，对于地下工程影响就更大了。工程地质和地基的勘察技术，目前主要仍然是现场钻探取样，室内分析试验，这是有一定局限性的。为适应现代化大型建筑的需要，急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法。

2.3 工程规划方面

以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案，从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。特大的土木工程，例如高大水坝，会引起自然环境的改变，影响生态平衡和农业生产等，这类工程的社会效果是有利也有弊。在规划中，对于趋利避害要作全面的考虑。

3 土木工程的发展趋势

3.1 高性能材料的发展

钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2以上的钢材列人了规范；如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其它复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。

3.2 智能土木结构理论的体系构成

传统的土木结构是一种被动结构，一经设计、制造完成后，其性能及使用状态将很大程度上存在着不可预知性和不可控制性，这就给结构的使用和维护带来不便。为了解决这一问题，发展出了在线监测结构，它赋予传统土木结构以在线监测机制，从而为探知结构内部性能打开了窗口，使人员可以方便地了解结构内部物理、力学场的演变情况，这就是结构智能化的第一层次。在在线监测结构的基础上，进一步增加了监测数据的智能处理机制，使得结构具有自感知、自诊断、自推理的能力，从而使结构实现了第二层次的智能化。进一步在结构中引入自适应及自动控制机制，即根据自诊断自推理的成果，由在结构中耦合的作动系统做出必要的反应，从而实现智能控制结构，这就是第三层次的智能化。比如，对结构的开裂、变形行为，结构的锈蚀、老化、损伤行为，以及结构的动力振动行为做出抑制性控制，在更高层次上对结构起到保护和维修作用。可见，在结构智能化演化过程中，按其智能化程度的不同可划分为如下三个层次：第一层次：自感知土木结构，它是智能结构的最低级形式；第二层次：自诊断智能土木结构，具有对前一层次结果的智能化加工处理，包括结构内部力学物理场的自我计算，对结构特定目标参数的自我诊断，以及以做出结构自身行为的应对策略为目标的自我推理等功能。第三层次：智能控制土木结构，它是智能土木结构的最高形式。

3.3 发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展

土木工程在实际使用过程中，会出现不同程度的损伤或性能退化，这将影响起承载能力和耐久性，甚至引发严重的工程事故，带来重大的人员伤亡和经济损失，产生严重的社会影响。因此，从建筑建成的一刻起，就要做好健康监测、修复和加固的准备。

随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，人们提出了结构健康监测的概念，给土木工程的发展带来革命性的变化。

结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等，对结构的健康状况进行评估，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，确保结构安全运营，延长结构使用寿命。

近年来，大型土木工程特别是大跨度桥梁结构的健康监测技术成为国内外工程界和学术界关注的热点，通过科研和工程技术人员的努力取得了卓有成效的研究成果。国内外近年新建的许多大型桥梁都安装了结构健康监测系统，如我国的上海徐浦大桥、江阴长江公路大桥、东海大桥、香港地区的青马大桥，韩国Seohae桥和Youngjong桥、美国Commodore Barry桥和加拿大Confedration桥等。

像这样，通过发展结构健康监测与安全预警，在第一时间发现建筑可能出现的问题，及时进行修复与加固，既避免了可能出现的建筑事故，也基本解决了建筑过快老化损坏，不得不拆去重修的尴尬局面，及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费，实现建筑使用的可持续发展

4 结语

此外，由于我国是一个发展中国家，经济还不发达，基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求，所以在基本建设方面还有许多工作要做。并且在土木工程的各项专业活动中，都应考虑可持续发展。这些专业活动包括：建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设，海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。

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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。智能结构体系的应用使土木工程的维修和设计都受到了极大的影响。

（二）智能材料的应用

土木工程智能结构不光使用的传感器，还应用了大量的高性能感知材料，例如光导纤维、电阻应变丝、疲劳寿命丝、压电材料、半导体材料等等，利用高性能的感知材料来制作长传感器，可以让传感器的感知性能更强；在土木工程智能结构的控制装置上应用了大量的智能驱动材料，例如形状记忆材料、磁致伸缩材料、可收缩膨胀聚合胶体等等，利用智能驱动材料可以更好的实现土木结构的主动控制，并对土木结构进行减震调节；自我修复材料在土木工程智能结构中的应用可以让土木结构的裂缝和损伤进行自我修复，例如在土木工程的钼钢结构中添加二氧化锆微利，当结构中出现裂缝时，钼钢中的二氧化锆粒子就会产生相变，对裂缝损伤进行阻止，并且混凝土中的聚丙烯纤维会对裂缝进行填充和修复，变相的对于土木结构进行补强修复，也有另一种修复方法，就是在土木结构中预埋感知元件和修复驱动，在发现结构存在缺陷或者损伤时，感知元件会发出修复信号，修复驱动会对结构进行永久性修复，保证结构安全性。

（三）土木结构损伤的智能检测

土木结构的智能检测大多应用超声波检测、X光检测等无损检测技术，对土木工程结构的智能检测能够及时的发现建筑结构中的损伤情况，使人们可以更加准确的了解建筑结构的具体情况，保证建筑结构规划的及时性，采取有效的预防措施来避免危险的发生。土木结构的智能检测会对建筑结构的相关参数进行识别，并对损伤位置进行评级和定位，确定具体的损伤位置之后，智能检测系统开始建立结构模型，并对模型损伤进行修复，确定具体的修复方法，保证土木工程结构损伤修复的可靠性。

三、土木工程智能结构未来的发展方向

（一）智能传感技术的有效提高

在土木工程智能结构体系中，智能传感技术是最为核心的技术，智能传感技术的实现主要得益于传感元件的特殊功能，传感元件的应用为土木工程智能结构体系很多环节的具体实施提供了很重要的帮助，但是智能传感能力与传感元件的大小尺寸没有任何的关系，而且智能传感材料的抗干扰能力非常强，可以与其它任何的材料进行互溶，在智能结构体系中具有非常重要的作用。想要提高智能传感技术，就要结合电磁学和仿真学等相关的学科，使传感器的传感性能有所提高。

（二）智能驱动技术的提高

在土木工程智能结构体系中最重要的就是对土木结构中存在的损伤进行自行修复，自行修复需要使用的主要技术就是智能驱动技术，所以智能驱动技术就是普通建筑结构体系与智能建筑结构体系的区别。想要提升智能驱动技术就要对自适应计算能力进行提升，方便对结构阻尼、摩擦系数以及电磁场的改变，在对智能驱动技术进行提升时，要注意结构材料本身要具备较大的弹性模量和抗冲击性，智能材料的响应速度也要快。保证在驱动过程中，材料结构能够更加容易受控。

（三）提高信息处理和传输速度

信息处理和传输是土木工程智能结构体系中主要的辅助系统，在该模块中信息处理器和传导器占据了绝大部分的功能，它可以将土木结构的受损信息及时准确的传递到控制系统中，进行智能修复。现有的信息处理和传输速度因为受到计算过程和数据线路的限制，所以在数据的处理和传输方面会存在一定的迟缓，想要提高信息处理传输速度需要将处理器和传导器的功能糅合在一起，减少了数据处理和传导的过程，进行同步处理。

（四）智能集成控制技术的发展

土木智能结构体系想要更好的提升就要促进智能集成控制技术的发展，它可以将智能结构中所有的智能元件进行集成化处理，并实现优化控制，使智能结构中的所有元件全部处于半闭合的状态，随时准备对各类隐患因素进行分析，智能集成控制技术的应用会使智能结构体系的可变性增强，并解决了控制稳定性问题，避免各类智能元件突然启动造成的结构不稳，使智能结构体系的运行可以更加流畅。

结论：

智能材料以及各种智能系统的发展，为土木工程智能结构体系的提升奠定了坚实的基础，同时也为土木工程智能结构体系的发展提供了良好的契机，目前我国智能结构体系已经有了很大的发展，所以要积极的推广土木工程智能结构体系的应用，促进土木工程的智能化发展。

参考文献：

[1]黄振育，郭敬林. 重大土木工程结构的智能检测与健康诊断[J]. 城市建筑，2013，08：43.

[2]吴海华. 现代建筑结构中智能土木结构的应用[J]. 硅谷，2015，04：139+143.

[3]陈勃彤. 土木工程智能结构控制体系的相关探讨[J]. 科技传播，2013，22：125+123.

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中图分类号： F552 文献标识码： A

一、前言

土木工程作为一个国家建设的重要方面在人们的日常生活中有着举足轻重的地位；另外，土木工程作为一个古老行业，真实的反应了各个时期的科技、经济及社会发展状况，体现了一个国家的经济技术水平，例如长城、赵州桥、长江大桥、水立方、鸟巢、上海世博会中国馆等。不仅仅彰显的是大国风范和土木工程技术的成就，而且作为一种建筑艺术美展示大。

二、土木工程发展现状

1.土木工程理论的发展

随着科学技术的不断发展和进步，与建筑相关的学科，包括:力学、结构动力学、统计学等等学科的不断发展和进步，为土木工程的发展提供了重要的理论基础和技术支持。信息化的不断普及和深入发展，大型计算机在土木工程上的充分应用，包括结构抗力计算到极限状态理论、材料特性结构分析等，使得土木工程在强大的理论基础之上快速、全面地提升和进步。

2.建筑设计的发展

随着土木工程的不断发展和进步，使用概率统计来设计和分析各种数据，如: 荷载值、材料强度值。通过对风力、阳光、地震等不同自然情况的综合分析，结合工程的选址、结构体系等实际情况，进一步研究出可靠度极限状态的设计，得到工程的应力情况和力学性能等，以确保其满足现代土木工程的需要。随着土木工程理论的不断深入和技术的逐步发展，土木工程的设计和规划已经改变了以往凭借经验设计工程方案的惯例，特别是大规模的土木工程，运用了系统工程的理论和方法，趋利避害地全面考虑土木工程的安全、环境、经济等所有因素。

3.土木工程施工的发展

(一)建筑材料的发展

复合材料高强钢材等全新建筑材料在土木工程中得到了不断发展和应用。如: 碳纤维、铝合金、镁合金、镀膜玻璃、双层中空玻璃、玻璃纤维增强塑料( 玻璃钢) 、各种节能混凝土等新型工程材料已在工业和民用建筑中得到广泛使用，它们在强度和耐久性上表现出优越性，为高层、大跨和结构复杂的大型土木工程建设提供了重要物质基础。

（二）土木工程实施工艺的发展

工程实施的设备、工具不断地向自动化、机械化、科学化发展，如: 同步液压千斤顶、直升机安装技术、滑模等先进技术的出现，使得大规模的、高层的、复杂的土木工程不断发展并得以实现。预应力技术是施工工艺中最为突出的技术之一，可以应用在大跨度、大开间等多层和高层建筑，还可应用于核电站、预应力储仓、桥梁结构、公路工程等等。

随着应用系统工程的理论和方法不断应用于组织管理中，推进了土木工程的科学快速发展。并且，工程逐步趋向结构和构件标准化和生产工业化，使得土木工程的发展逐步实现节约成本、提高工程效率等需求，对于以往不能实现的施工工程，现在也可以实现。

鉴于以上土木工程的发展，虽然有了很大的进步，但是在这个人口剧增、交通拥挤、生态环境破坏严重的社会发展趋势之下，可以用来建筑的土地越来越少，促使土木工程不得不快速、科学地发展，才能满足社会发展需要。

三、土木工程发展趋势

1.精密化的理论研究

未来土木工程的理论发展趋势集中在力学，利用物理、化学、计算机技术对土木工程的不断应用，重点为解决数学分析与处理。现阶段，有些领域还不够完善，比如: 对于结构复杂的、流体介质等受力分析，需要进一步精密研究。对于土木工程中复杂的数值问题，还需要专门化的数学来解决。土木工程的信息化，可以模拟更复杂的施工情况。

2.土木工程材料的发展

土木工程的施工材料不仅要求质量高、安全性高、使用寿命长，而且随着生态型建筑理念的发展，对建筑材料造成污染、资源浪费等问题上要求更高，需要发展新型的、高新技术、生态建筑材料，以适应人和自然环境的协调发展。

（一）生态建材的发展

为了实现绿色建筑，在保证工程质量的前提下，选用生态建材是最首要和有效的途径。比如选用环保材料、净化材料、可再生材料、循环使用材料等等成为未来发展的趋势。生态建材的发明和使用，大大提高了人们居住品质，减少对环境的破坏，有效降低建筑垃圾的产生，避免建筑材料的浪费，实现用最少的资源实现最高的品质要求。新型生态材料的使用，在节水节电上进一步优化，节省资源，实现人与自然的可持续发展。

（二）抗震强度高的钢材

随着高层建筑、大跨度结构建筑的不断增多，对抗震材料的要求也越来越高。因此，要求建筑结构使用的钢材逐渐向高强度化、极厚化、低屈服比、低屈服点等方向发展。日本的建筑抗震效果较好，值得借鉴。他们研究的具有高抗震设计的低屈服比和低屈服点的钢板，它们是采用调整化学成分和改建热处理工艺等方法制成。生产出来的低屈服点钢材可辅助结构和减震控震装置。当地震发生时，首先达到屈服点开始变形，吸收了地震能，从而防止主体结构的破坏。高强度的抗震材料的使用，不仅可以减少钢材的使用量，还为抗震提供了安全保障，是未来钢材发展的趋势。

（三）智能化的混凝土

目前使用的高性能的混凝土，具有体积稳定性好、强度高、工作性强、耐久性好等等优点。这些混凝土，具有高抗渗性、抗腐蚀性、抗冻性等优势，所以它们能够在恶劣的环境下较长时间的使用。最新设计的混凝土甚至可以使用100 年或者200 年以上。随着科学的不断进步和发展，智能化的混凝土将成为未来发展的趋势。智能化混凝土工程材料是指混凝土工程材料能够接受某些环境信息，自觉地进行逻辑判断，同时做出能够相适应的混凝土相关材料。这种智能性的混凝土材料，可以根据工程的需要，维持和调整混凝土的性质，比如: 流动性、保水性、粘聚性等，这样可以防止建筑受到侵害，或者对破坏进行修补，或者当有危险时也可以警报。这种智能化的混凝土是未来建筑材料发展的关键技术，但目前还比较昂贵，研究的人也不多。相信随着信息科学、生命科学的不断进步，智能化材料也将逐渐进入到土木工程的市场。

3.土木工程信息化的发展

近年来，信息化已经普及，并且逐渐带动工业的信息化，必然也会对土木工程造成较大影响。土木工程的信息化包括智能信息处理技术、计算机技术、自动化控制技术、网络技术等等，这些信息化技术不断渗透到土木工程中，并且涵盖了土木工程的全过程，不仅限于设计和施工，还有工程的物业管理、物流管理、设备维护和建筑全方位的实时监控等等各个方面。也可以利用计算机模拟管道空间布线，也可以利用信息化技术实现大型设备的整体吊装、大型桥梁悬索受力的控制、高温高压的焊接控制、建筑物的爆破等等。

4.防震与减灾

随着当前超大跨桥梁、高层建筑和大跨结构建筑物的兴起，结构设计呈现更高、更长的发展趋势。在很多的情况下，地震荷载已经成为结构设计的控制因素。所以大型复杂的结构系的抗震设计及其相对应的问题也得到了进一步的关注。相关的研究包括地震动的作用机理，建筑结构的抗震机理等。

5.扩大对岩土锚固技术的应用

岩土锚固技术的应用领域要不断的进行扩展。岩土锚固技术除了在边坡工程、地下工程、深基坑工程、结构抗浮工程中保持着良好的发展状态外，在桥梁工程、重力坝加固工程、抗地震工程中则有着长远的进展；同时，锚杆锚固机理的技术仍然不成熟，仍然是土木工程界的难点。

四、结束语

综上所述，我国目前的土木工程建设已经达到了一个比较成熟的阶段，取得了比较显著的成绩，甚至在某些方面已经达到世界先进水平。但纵观世界土木工程发展现状，我们仍需寻求土木工程建设理论和应用上的加强、创新与发展。

参考文献：

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关键词：信息化建设；信息化技术；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

信息化建设一种通过利用现代高新科学技术来实现建设目标的手段或者方法。随着近年来科学技术不断的拓新与发展，信息化建设技术已经成为了现今各种建设工程实行可持续发展的重要保障，它在不仅能有效保证企业工程的顺利执行，并且能极大的提高企业的竞争能力与经济效益。土木工程涉及范围广且工程量较大，如何实现对信息化建设的有效运用是推动其发展的重要基础。

一、土木工程信息化建设的重点

土木工程进行信息化建设的重要措施，是管理者要首先构建出土木工程信息的框架，打破陈旧的观念。只有从根本上改变观念，转化思想，才能从真正意义上引发和带动整个土木工程行业的进步。

1.土木工程信息化技术的建设与发展，其内涵主要包括以下几方面的内容：

（1）土木工程专业信息网络的建设发展。它是土木工程实现信息化建设的关键。土木工程专业信息网络既可以远程为工程提供信息，又可以为土木工程信息的传播提供媒介。

（2）土木工程信息的接收终端。其主要由手持式终端、以及台式终端两种不同形式，其中，手持式终端是未来发展的方向，因为具有方便携带的特点，使工程人员利用它与工程信息网能够随时随地的交换信息，从而获得技术方面的支持。

（3）土木工程信息网络的传输标准。其一，它保证了土木工程信息能够与中国电讯移动通讯的网络实现兼容；其二，它保证了不同的土木工程信息网络之间、不同信息网络与接收终端之间可以顺利地相互交换信息。

（4）土木工程的信息集成与交互系统。土木工程的信息集成与交互系统是由一系列的大型程序所组成，其主要依照土木工程信息网络的传统标准来开发，是对土木工程信息进行整合和传播的虚拟平台。通过这个平台，不同的土木工程信息制造商能够方便准备地为工程界提供出各种符合标准的不同信息，并通过该平台实现信息的传输。

2.土木工程信息学科的建设发展与土木工程信息的产业化发展之间是相互促进的关系。土木信息学科是一门边缘交叉性的学科，它把传统的土木工程和现代的信息化技术相结合，继而在进一步发展土木工程信息化技术的基础之上，将各种社会资源进行整合，实现本学科的建设发展。它主要从政治因素、技术条件、经济发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，为其建设发展提供完善的学科基础，同时培养出大量符合要求的专业性人才。土木工程信息化技术的广泛运用，必定会引发整个土木工程行业产业结构的重大调整，以及相关资源的重新整合，从而有效解决各种制约土木工程行业发展的矛盾，促进粗放型产业结构的调整与优化，最终形成新的、独立的产业。

3.土木工程信息化产业的形成，需要对社会力量进行整合，对社会资源进行合理的配置，从政策与体制方面加以推动。要想保证土木工程信息化工作的顺利进行，则需要充分调动政府部门、土木工程企业以及土木工程各级委员的积极性和主动性。以“产、学、研、政”相结合的措施，积极开展国际间的经济技术合作，从政策和体制两方面形成强健有力的机制来推动发展。

二、信息化技术在土木工程中的运用

（一）建筑智能化

现代社会里，信息化技术的迅速发展，给智能建筑的出现和发展提供出相当广阔的空间。现代最新的信息技术，即智能型计算机被智能建筑所利用，同时结合了保安智能化、多媒体应用、通讯现代化以及环境监控等各种先进技术，将其与建筑艺术相互融合，以实现设备自动监控的方式，将信息资源、以及使用者的信息服务和建筑的优化设计相组合，帮助人们获得同时具备灵活、舒适、高效、安全等特性的建筑空间，并满足投资合理，符合信息社会要求的条件。智能建筑一般由几个部分组成:建筑设备自动化系统(Building Automationsystem-BAS)，办公自动化系统(Office Automation System-OAS)，通讯自动化系统(Communication Automation System-CAS)，通常统称为“3A建筑”。

以往人通常将智能建筑理解成优良的理论环境，例如声环境、热环境以及光环境等。其以后的发展方向，是智能结构和智能环境方面，包括建构在自保护等方面。即要求建筑能够具备感觉、自行通过分析判断做出决策；对信息能够交流并做出相应处理；能够自行监测、自行诊断、自我修复等各种能力。要实现这一目标，须对各大型土木工程实行监测，进而形成建立统一性的监控网络，以便服为较大范围内的各种决策和研究提供出准备的数据支持。

（二）工程设计与施工技术得到优化与提高

新时期下，信息技术涵盖计算机技术、通信技术、控制技术以及信息处理等多方面内容。信息技术系统以及设备的应用，可以向建筑师直观展现最新的建筑美学以及设计理念，帮助建筑师随心所欲地表现最大胆的创意、最奇妙的构思，超越时空的限制进行相互交流，进一步优化设计，从而达到以往传统创作所无法达到的全新高度。

以三维协同设计模型为例，其对象是模型，主要采取模块化的模型设计技术，以便设计方法由平面设计转为模型设计，同时借助模型设计，利用数据库技术以及网络技术，使共享式集成化的工作模式得以实现，而不同专业的设计人员同时工作，将不必要的各种条件传递及确认降至最低、甚至不存在，保证信息资源实现最充分的共享。而这些资源信息将会贯穿到整个工程项目管理、包括设计和采购、施工等的全部过程中。由于计算机系统能够自动生成图形，为设计人员节约了大量时间，保证其以最主要的精力进行设计方案的优化，更加直观地反映出设计过程。而以可视化技术为基础的智能化设计环境，在三维模型没计技术的基础上、将可视化技术以及面向对象的软件开发技术加以充分利用，在专家库和知识库的支撑下，研究出全新的设计管理与设计模式，构建出一个更加易于操作、具备智能化的设计环境。现阶段，很多工业项目的模型设计过程已初步应用了可视化技术，例如，实体建模使得设计过程更加直观有效，且具备易于修改的特点；可视化的设计校审，使得校审进一步形象化，并可与设计进行深度交叉；可视化的进度审核，将设计的三维模型与项目进度资源数据库相连，从项目进度资源数据库抽取信息来可视化的展现和分析项目管理的各种状态。

土木工程中自动化技术的推广应用，无论是细节还是整体，对整个行业的发展都具有重要作用。它将带来设计技术、施工技术的全面革新发展，其应用的领域也将会愈加广泛、应用程度将日益加深，促进工业化在建筑行业中的深入发展。它既然工程师们带来了严峻的挑战，同时也提供跨地域实现超越性发展的可能性。

篇（8）

智能材料是科学家在以此偶然中融合了碳纤维和光导纤维所得到了一种新型材料，它具有感知应力和抗断性，随后，科学家们针对这一次的偶然事件进行了更深入的研究，使得更多具备生物学特性的新型智能材料得到了诞生。智能材料作为一种新型材料，它具有很多优势，例如传感功能，结合传感数据进行反馈，通过识别各类相关信息做出判断，并根据所产生的问题进行自动修复和适应。同时也可以感知外界的环境变化，进而判断可能出现的危险情况，随之做出对应避免危险情况出现的恰当相应，而且智能材料该剧由高灵敏性，反应时间短，当刺激消失后，智能材料能够迅速做出响应，及时还原到最初状态。它的应用可以让工作操作任务量得到有效降低，进而在一定程度上解放劳动力资源。

2.智能材料的类型

根据智能材料的特点和功能，可以将其分为感知材料和驱动材料两类，其中感知材料就是能够感知外界环境变化的材料，它所能感知的环境变化包括光、电、热、声、化学等方面，其功能实现主要是利用各类传感器来完成，这类材料包括压电陶瓷和光导纤维等。而驱动材料包括压电材料和形状记忆合金等。它主要是响应建筑内部结构的变化和环境变化。智能材料的不同，其具体功能和优势也会有所差异，因此其应用场合也会有所差异。例如将光导安装在纤维混凝土中所形成的感光智能材料主要适用于通讯等建筑，进行智能楼宇的建设，实现办公智能化。而一些新型传感器则可以安置在各类土木工程中，主要对温度进行自动控制，相应火灾应急，进一步提高工程建筑的安全性。

二、智能材料在土木工程中的应用

智能材料在土木工程中的应用主要是对工程建筑进行实时评估和监控，将智能材料应用在实际的土木工程中，可以有效防止一些事故的产生，进而确保工程建筑的安全性，同时也能确保人员的人身安全和财产安全，避免因事故而出现重新施工等情况，从而保证施工成本。而且智能材料和土木工程的融合所形成的智能土木结构是土木工程建设中的一大技术进步，为土木工程各项指标的监控提供了有效的手段和依据。就以对土木工程建筑检测来说，传统评估方法的检测判断需要从外到内，但是在进行内部构造检测的时候却很难顺利开展，这样就容易导致评估结果等出现误差，同时内部构造存在的一些安全隐患也容易被遗漏。即使利用其他检测设备，也会存在一定测量误差，使得测量精度不高、不精确，并且测量效率也不高。但是在智能材料的运用下，将传感器安装在材料内部就可以达到对工程由里到外的检测目的，还能实现对项目的实时检测评估，进而掌握项目在每一时段的状态。而且智能材料对于诸如水利水电设施、高层建筑以及大型桥梁等重大工程项目也具有很大现实意义的。在国外，通常会利用传感器来检测大型桥梁的安全性能评估，尤其是在完工后的运行阶段中，这样通过传感器就能对桥梁关键部位的受力和损坏状态加以全面掌握，进而采取有效修复措施，避免桥梁出现重大损坏而致使交通事故的产生。在我国，一些高性能的传感器也得到了研发和诞生，促进了我国建筑智能化的进一步发展，例如分布式传感器、碳纤维传感器等。但是智能材料的应用需要投入较高的成本，再加上其技术要求较高，一般土木工程建筑施工人员不满足其技术要求，因此当前智能材料主要应用在重要水利水电设施和重大工程中，而在普通民用建筑中还没有得到推广和普及。

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中图分类号：TU74 文献标识码： A

引言

近年来，我国建筑业的发展速度是惊人的，尤其是高层建筑的发展，在一定程度上为城市节省了土地资源，提高了利用率。而土木工程在高层建筑施工中有着重要地位，施工技术是整个建筑的核心所在，可以说施工技术决定着建筑物的质量以及后期使用功能的实现。目前，土木工程建筑施工技术方面仍然存在诸多问题需要解决，只有施工技术得到改善和发展，才能更好的促进施工质量的提高，才能促进整个土木工程建筑的发展和进步。由此看来，对土木工程建筑施工技术进行分析研究很有必要性。

一、土木工程建筑施工技术的重要性

土木工程建筑施工技术贯穿在施工建筑的各个环节，它可以有效的提高工程的质量，降低工程的生产成本，土木工程建筑工程施工技术的的有效应用,不仅可以有效节省建筑工程项目施工建设过程中的费用开支,同时也可以在很大程度促使建筑工程项目社会效益与经济效益的实现。在施工建设过程中，能否有效的处理和运用土木工程建筑施工技术，直接关系着工程的质量、进度、安全、效益等各个方面，由此可见，土木工程建筑施工技术是提高工程建设的整体水平，确保建筑企业稳定发展的重要途径。

二、几种主要的土木工程建筑施工技术分析

1、基坑支护施工技术

要对认真分析和调查该土木工程施工处的土质类型，同时还要注重开挖的深度、开挖手段以及边坡的留置时间等相关因素，并且要保证其与土质类型相结合，合理设置土方的边坡。在具体的施工过程中，土方开挖是不能忽视的，如果开挖的土质相对而言较均匀还具有标准的湿度，同时基坑或管沟地面的标高比地下水位要高，而且它的敞露时间比较短，那么就可以减少放坡和加支撑工序的施工过程，同时还要重视基坑开挖的深度，严格依据国家规定的标准进行。倘若当地的土质的湿度比较适宜，而且地质状况比较好，开挖深度也没有超出5米的范围，此时可以考虑不加支撑。

2、钢筋混凝土施工技术

在土建工程施工过程中,混凝土应严格按照有关规定进行选择,在实施钢筋混凝土施工技术的过程中，首先实际操作人员需先进行清孔作业,尤其是内部底板材料从两端横隔梁逐渐向中心分段进行浇筑,在此过程中应注意施工质量。混凝土浇筑施工过程中,可分两次完成,第一次施工过程中先绑扎钢筋,然后对模板混凝土、顶板等浇筑施工;第二次施工过程中,所用到的混凝土可通过输送泵方式输送到模内。混凝土浇筑过程中,应当在注意振捣、插钎振捣设备的选择,以快插、慢拔方式为主;当混凝土混合料的表面没有泛浆、气泡时,即可停止操作。如果是在冬季进行施工，要在混凝土没冻之前.根据水泥的高空作业的临界强度标准采取一定保温和挡风措施,其在受冻前的抗压标准应该高于设计强度抗压标准的30%-40%左右。

三、土木工程建筑施工技术的具体要求

1、对土方填筑与压实的要求

要选用合适的土料进行填筑，有些土料是不适合作为填筑土料的。压实的方法包括振动法、碾压法、夯实法及通过工具进行压实等方法。压实过程中必须注意压实度、土的含水量以及每层铺土厚度。填土应由低到高，由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。填方应分层进行并尽量采用同类土填筑。应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。当天填筑应在当天压实，填土压实质量符合规范规定。

2、对基坑土方的开挖的要求

在基坑开挖前应当先确定顺序和分层的厚度，然后再进行施工。为避免地基土出现扰动现象，施工时要连续，切勿中断。在开挖过程中要随时检查，并对地下水位进行观测，如果到达水位以下，就必须采取必要的措施以降水。

四、加强土木工程建筑施工技术的措施

1、加强施工技术资料管理

1.1 及时收集和整理技术资料，确保技术资料的完整性

技术资料是工程项目进行技术方案设计的重要基础，也是对于建筑工程整体质量的一种反映。因此,无论从哪个角度来看，收集、整理建设项目的技术资料,有助于确保土木工程质量和安全，在这一方面具有着重要的价值和意义。

1.2 要确保技术资料的正确性和可靠性

工程项目的技术资料不仅是工程质量的真实反映，还是进行工程结算的重要依据。所以，在具体的施工过程中，施工的相关人员在收集和整理技术资料的时候务必要做到认真、仔细，严禁造假等不良情况出现。这样一来，即便是出现质量安全问题，也可以做到有因可查、有责可咎。

2、加强现场施工技术的质量管理

工程开工前应组织实施现场的“三通一平”工作，并协同施工承包单位，做好施工现状图及其他原始记录，作为有关分项工程决策的依据。对承包单位、监督单位进行资格审查，并报现场分管领导批准。严格要求施工承包单位按招标书、合同、设计文件及现场施工验收规范的要求施工。对于到场的各种材料、设备的质量进行严格的检查，严禁不合格材料、设备用到工程项目中。确保隐蔽工程验收制度的正常进行，及时做好隐蔽登记，不得事后补办签证手续。还要定期召开工程的每周例会，及时解决施工中的问题，并做好记录。同时还要做好对工程进行全过程的监督检查工作。

3、逐步建立相关的奖励制度，促进施工技术的发展

建立奖励制度并制定各种激励措施，结合岗位责任制进行指标考核，只有根据相应的指标进行考核，才能根据每个岗位的评级情况进行奖励，这样才能提高施工人员的责任意识，从管理上根本解决管理人员的惰性，做到诚信务实。奖励机制还可以提高施工人员的主人翁意识，并加强施工人员的工作积极性，在保证施工质量的前提下，还可以提高工作效率，从而加快建筑工程施工进度，提高建筑工程综合效益。

五、土木工程建筑施工技术的发展

1、健全土木工程建筑施工技术管理体系

土木工程施工技术要建立一个完善的管理体系，才能促进其发展。科学、合理的体系是保证施工技术发展的前提条件,在建立和完善该体系的基础上,采用科学的管理方法，不断进行创新和发展，从而更好地提高施工技术。与此同时，在充分掌握现有技术的基础之上,分析土木工程施工技术的创新方式。如,分析深基坑挡土墙技术,可以逐步建立桩、锚、支挡和承重结构逐渐走向一体化的系统,因为过去的施工,存在着传统的施工工艺效果不好的问题,使其产生的效果不能满足人们的需求,而且造成施工效率低下的后果,而新技术的创新和发展在一定程度上，能够很好地缓解此状况,不断提高施工效率,提升施工质量,降低工程成本,获得最大的经济和社会效益。

2、促进土木工程施工技术的智能化发展

建筑施工技术的智能化发展，主要表现在新技术革命成果在建筑施工领域的渗透和应用。随着科学技术的不断发展，信息自动化、智能化施工技术理念是现代建筑业的发展方向。利用智能型机械设备、电子信息技术管理终端和全自动化控制系统对土木工程的施工转换到智能化、自动化的发展方向是土木工程施工技术创新发展的趋势。计算机的应用更是大大提高了建筑施工工程的建设、信息服务和科学管理的水平。

3、促进土木工程建筑施工技术的生态化发展

土木工程建筑施工技术要研究节约型、创新型的建筑材料，运用新型的节能环保建筑施工机械设备进行施工办公，减少污染和能源损耗。而建筑施工设计的目标，设计的进程和施工的整个过程，都必须考虑到对生态环境的影响，尽量减少污染，减少能量的消耗，选择适当环保的建筑材料和技术设备。从使用功能出发，尽量的利用工业废料，合理的利用资源和节约能源。还要注重引进新型的建筑材料和建筑技术，发展住宅用的化学建筑产品提高化学建材在建筑中的应用。

结束语

总而言之，土木工程的施工技术涵盖的内容比较广泛,所以在具体的施工中需要充分分析相关的各种因素,选择最佳的施工方案和最适合的施工技术。并要结合现代化发展的需求，促进土木工程建筑施工技术不断完善其管理体系，促使土木工程建筑施工技术走向生态化和智能化，从而确保土木工程建筑施工技术的长久发展。

参考文献：

篇（10）

作者：薛扬欣 单位：江苏中建工程设计研究院有限公司

碳纤维、铝合金、镁合金、镀膜玻璃、双层中空玻璃、玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)、各种节能混凝土等新型工程材料已在工业和民用建筑中得到广泛使用［1］，它们在强度和耐久性上表现出优越性，为高层、大跨和结构复杂的大型土木工程建设提供了重要物质基础。但是，这些材料也有其缺陷，如:有些弹性模量偏低，有些成本太高，应用范围比较窄，所以还需要进一步研究。2)土木工程实施工艺的发展。工程实施的设备、工具不断地向自动化、机械化、科学化发展，如:同步液压千斤顶、直升机安装技术、滑模等先进技术的出现，使得大规模的、高层的、复杂的土木工程不断发展并得以实现。预应力技术是施工工艺中最为突出的技术之一，可以应用在大跨度、大开间等多层和高层建筑，还可应用于核电站、预应力储仓、桥梁结构、公路工程等等。随着应用系统工程的理论和方法不断应用于组织管理中，推进了土木工程的科学快速发展。并且，工程逐步趋向结构和构件标准化和生产工业化，使得土木工程的发展逐步实现节约成本、提高工程效率等需求，对于以往不能实现的施工工程，现在也可以实现。鉴于以上土木工程的发展，虽然有了很大的进步，但是在这个人口剧增、交通拥挤、生态环境破坏严重的社会发展趋势之下，可以用来建筑的土地越来越少，促使土木工程不得不快速、科学地发展，才能满足社会发展需要。

精密化的理论研究未来土木工程的理论发展趋势集中在力学，利用物理、化学、计算机技术对土木工程的不断应用，重点为解决数学分析与处理。现阶段，有些领域还不够完善，比如:对于结构复杂的、流体介质等受力分析，需要进一步精密研究。对于土木工程中复杂的数值问题，还需要专门化的数学来解决。土木工程的信息化，可以模拟更复杂的施工情况。土木工程的空间发展1)向高空发展。随着人均建筑面积不断缩小，人类努力开发所有可开发的土地资源，因此土木工程发展趋势是不断向高空和地下发展。向高空发展，近年来已经取得初步进展，我国已有了500m以上的高层建筑［2］，波兰227Hz长波台的钢塔成为世界上最高的建筑。不断地在大中小城市出现的摩天大楼，更能说明向高空发展成为土木工程建筑物的必然发展趋势。2)向地下发展。对于可开发的建筑资源，不仅有地上的高空资源，还有地下空间可以利用。在北京、上海等各大城市相继开通了地铁，对于土木工程在地下空间的应用，是一个良好的开端。不仅充分利用了地下土地资源，而且还缓解了地上交通拥堵的问题。随后，地下停车场、地下隧道、安装管道用的微型隧道等等的地下空间实现了综合应用。日本东京八重洲的地下街，是目前世界上最大的地下街。莫斯科切尔坦沃小区地下商业街，是目前深度最深的地下街，深度可达100m。并且，GPS(卫星全球定位)、RS(遥感)、G飞(地理信息系统)不断地在地下空间开发中得以应用。但是，随着这些高空和地下空间的不断发展，也带来了一些新的问题，如:地震荷载、地下水流向的改变、原有地层应力的改变、生态环境的破坏等等。因此，如何实现高空和地下空间的可持续开发和利用是一个重要研究课题。3)向沙漠、海洋、太空发展。未来建筑空间的延伸，也不只局限于陆地上，也可以向沙漠、海洋、太空发展。对于沙漠化越来越严重的地球来说，开发沙漠资源是必然的趋势。可以通过输水管道、人工河等工程，实现沙漠的改造工程，将是未来的沙漠中土木工程的一大趋势。拓展海洋空间，也是未来土木工程的一大发展空间。现已有非常成功的例子，如:阿拉伯联合酋长国首都迪拜在海上建造七星级大酒店，工程极其宏伟。洪都拉斯即将在海上建造城市型大游船，包括医院、超市、旅馆、饭店、娱乐场所、飞机跑道等等。

我国上海的外滩，也逐步实现拓岸工程［3］。地球的资源是有限的，随着人口的发展，人均居住面积会越来越少，所以美国、前苏联、中国等国家，不断研究走向月球、走向太空，建立太空试验站，以期望在未来开发地球以外的新的土地资源。土木工程材料的发展土木工程的施工材料不仅要求质量高、安全性高、使用寿命长，而且随着生态型建筑理念的发展，对建筑材料造成污染、资源浪费等问题上要求更高，需要发展新型的、高新技术、生态建筑材料，以适应人和自然环境的协调发展。1)生态建材的发展。为了实现绿色建筑，在保证工程质量的前提下，选用生态建材是最首要和有效的途径。比如选用环保材料、净化材料、可再生材料、循环使用材料等等成为未来发展的趋势。生态建材的发明和使用，大大提高了人们居住品质，减少对环境的破坏，有效降低建筑垃圾的产生，避免建筑材料的浪费，实现用最少的资源实现最高的品质要求。新型生态材料的使用，在节水节电上进一步优化，节省资源，实现人与自然的可持续发展。2)抗震强度高的钢材。随着高层建筑、大跨度结构建筑的不断增多，对抗震材料的要求也越来越高。因此，要求建筑结构使用的钢材逐渐向高强度化、极厚化、低屈服比、低屈服点等方向发展。日本的建筑抗震效果较好，值得借鉴。他们研究的具有高抗震设计的低屈服比和低屈服点的钢板，它们是采用调整化学成分和改建热处理工艺等方法制成。生产出来的低屈服点钢材可辅助结构和减震控震装置。当地震发生时，首先达到屈服点开始变形，吸收了地震能，从而防止主体结构的破坏。高强度的抗震材料的使用，不仅可以减少钢材的使用量，还为抗震提供了安全保障，是未来钢材发展的趋势。3)智能化的混凝土。目前使用的高性能的混凝土，具有体积稳定性好、强度高、工作性强、耐久性好等等优点。这些混凝土，具有高抗渗性、抗腐蚀性、抗冻性等优势，所以它们能够在恶劣的环境下较长时间的使用。最新设计的混凝土甚至可以使用100年或者200年以上。随着科学的不断进步和发展，智能化的混凝土将成为未来发展的趋势。智能化混凝土工程材料是指混凝土工程材料能够接受某些环境信息，自觉地进行逻辑判断，同时做出能够相适应的混凝土相关材料［4］。这种智能性的混凝土材料，可以根据工程的需要，维持和调整混凝土的性质，比如:流动性、保水性、粘聚性等，这样可以防止建筑受到侵害，或者对破坏进行修补，或者当有危险时也可以警报。这种智能化的混凝土是未来建筑材料发展的关键技术，但目前还比较昂贵，研究的人也不多。相信随着信息科学、生命科学的不断进步，智能化材料也将逐渐进入到土木工程的市场。

土木工程信息化的发展近年来，信息化已经普及，并且逐渐带动工业的信息化，必然也会对土木工程造成较大影响。土木工程的信息化包括智能信息处理技术、计算机技术、自动化控制技术、网络技术等等，这些信息化技术不断渗透到土木工程中，并且涵盖了土木工程的全过程，不仅限于设计和施工，还有工程的物业管理、物流管理、设备维护和建筑全方位的实时监控等等各个方面。也可以利用计算机模拟管道空间布线，也可以利用信息化技术实现大型设备的整体吊装、大型桥梁悬索受力的控制、高温高压的焊接控制、建筑物的爆破等等。我国正处于土木工程大力兴建时期，而随后的30年后，将进入建筑物的维护时期，这就需要我们将土木工程信息化做大做强，才能为今后的建筑物的维护、监控等耗费较大的工作做足准备，土木工程的全程信息化具有重要意义。相信土木工程在科学进步和人类智慧的共同发展下将会不断地前进，并将实现一个又一个飞跃，未来的土木工程将更好地为人类服务，再创高峰。

篇（11）

关键词：土木工程专业；力学实验；工程教育

中图分类号：G6420；TU-4 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2016）06013904

一、建设背景

随着学科和专业的发展，专业课程门数的增加，学科交叉、学科渗透变得越来越广泛。与此相应，学生所需要学习的知识和掌握的能力也就越来越多。工程教育面临的一个共同挑战是如何在有限的时间资源下兼顾学科知识传授和工程实践能力培养。

桂林电子科技大学土木工程专业教学培养方案中包含力学实验的理论课程有理论力学、材料力学、结构力学、土木工程材料、土力学、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、高层建筑结构设计。长期以来基础力学课程已经形成了相对稳定的课程体系[1]。但课程之间存在一定的内容交叉，专业课程亦是如此。如土木工程材料和材料力学实验中都有钢筋的拉伸实验，也就是说理论课程所涉及的力学实验内容存在一定的交叉和重复。同时实验目的以对理论知识的验证和补充为主，以加强学生对理论知识的理解为主，导致学生只要按照实验步骤操作即可完成实验，缺乏工程能力的培养。

虽然各高校已经意识到工程能力培养的重要性[2]，实验教学也逐步经历了“基础型实验―综合型、设计型实验―创新型实验”的过渡，但培养学生工程能力的目的似乎并未完全达到。其主要原因，笔者认为在实验项目内容方

面存在“三个脱节”[3]，即实验项目设置与工程需求脱节，课程内容及实验项目与行业规范脱节，单一性知识训练与工程需要综合性知识应用能力脱节，从而不利于引导学生工程能力和创新思维的培养。因此，在实验教学方法和模式上需要“两个转变”，即以教师为中心转变为以学生为中心，以知识传授为主转变为以工程能力培养为主。比如在实验中，学生的注意力往往集中在如何按照教师和实验指导书的讲解，按图索骥地完成实验（称之为以教师为中心的教学模式）。整个实验过程学生处于一种被动盲目的状态，缺少参与实验的主动性和积极性，缺少一个自己思考、设计实验的过程。因此，土木工程力学实验教学面临如何从以教师为中心转变为以学生为中心的问题。另外，实验的工程背景有待加强。如拉伸和压缩实验，只是为了计算、验证和理解材料的力学性能，但是该实验的工程背景是什么，不得而知。如果补充工程背景，比如结构破坏的工程实例，则更能加深对该实验以及其工程意义的理解。土木工程力学实验同时也面临着以知识传授为主到以工程能力培养为主的转变。

以实施“卓越计划”[4]为契机，在土木工程力学实验课程建设过程中，通过多层次课程新体系建设、综合力学实验项目建设、多元化实验教学方法与手段研究等，最终实现知识-能力一体化培养的土木工程力学课程群建设。

二、土木工程力学类实验教学改革思路及措施

（一）多层次土木工程力学实验课程新体系规划与建设

以加强学生工程训练和设计能力培养为重点，紧密结合土木工程实际，建立以能力培养为导向，分层次、多模块、相互衔接的工程力学专业实验教学体系。实验项目类型涵盖验证性实验、综合型实验、创新型实验、开放性实验等。改变按理论课程设置实验教学的局限性，综合平衡考虑不同专业、不同课程对力学实验项目的要求，凝练实验项目，尽量避免不同课程之间重复性实验，使力学实验具有一定的系统性。

为使单一性知识训练与综合性知识工程应用的情况相适应，建立多层次力学实验课程新体系。它包括三个层面：第I类实验项目为专业综合性实验项目，主要为跨课程多知识点的综合性项目。涵盖了理论力学、材料力学、结构力学、土木工程材料、土力学、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、高层建筑结构设计知识体系的综合运用。第II类项目为某一门课程知识的综合应用，此类实验以综合性、开放性实验为主，要求学生自行完成实验方案和实验过程。第III项目为课程单一知识点的验证性实验。多层次土木工程力学实验课程新体系如图1所示。

（二）面向知识-能力一体化培养的力学实验项目建设