时间:2023-07-11 17:36:30
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇土木工程现状,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:土木工程;现代土木工程;特点
1 现代土木工程的特点
1.1 建筑材料方面
目前,玻璃纤维增强塑料、镁合金以及铝合金等比钢轻的材料获得较为广泛的应用,建筑材料不断向着高强度、轻质方向发展。然而目前采用这些材料存在着一些缺点,如价格偏高、弹性模量偏低等,致使材料的应用范围受限,还需进一步研究。在提高混凝土和钢材的耐久性和强度方面,已经取得一定研究成果,但是仍然还有很大的发展空间。
1.2 工程地质和地基方面
基础的设计和施工,在很大程度上受到施工地区的地基构造以及工程地质条件的影响,还与其在天然状态下的力学性能和应力情况有关。此外建筑材料的选择、结构体系和工程设施的选址,都受到工程地基和地质条件的影响,尤其是对于地下工程,其影响是非常巨大的。目前,所采用的地基和地质勘查技术,存在一定的局限性,以室内分析试验,现场钻探取样为主,因此急需创新勘察方法,积极运用现代科学技术,以满足现代化建设的需求。
1.3 工程规划方面
根据工程经验来制定工程规划的总体方案,并且从中选取优秀方案,这是以往土木工程规划中所采用的主要形式。然而随着土木工程建设规模的扩大,急需提高规划设计水平,并利用系统工程的理论和方法来完成规划,目前这一设想已经成为现实。土木工程的规模如果过大,必然会导致自然环境发生改变,这些改变有些是有利的,有些是有害的,对农业生产和生态平衡将造成影响,因此在进行土木工程规划时,必须综合考虑到这些影响因素。
1.4 工程设计方面
工程设计的目的是追求经济性、适用性、安全性和美观性,通过人的努力和创新思维,可以使设计更加地符合实际情况。目前,对于材料轻度值和载荷值的研究和分析,主要利用的是概率统计的方法。而对于结构与岩同作用、结构动态、结构大变形、材料非弹性等的研究,则需要分析海浪、地震波以及风力等作用的分布和统计规律,并体现在时间和空间两个维度。结构优化设计、结构可靠度极限状态设计法也同样是研究的主要内容,这其中也不乏利用计算机的高效设计和计算方法。
1.5 工程施工方面
自动化和机械化是现代化施工的主要特征,施工所采用的机械、设备和施工工具日益向着大型化、自动化和多品种方向发展,土木工程的规模逐渐扩大。在施工的组织管理方面,逐渐向着科学化的方向发展,现代化的管理理论和方法,如系统工程的方法,已经逐渐应用到土木工程的施工中。生产的工业化和结构、构件的标准化,由此而带来的是生产效率的提高,工期的缩短,施工成本降低。尤其是对于过于难以施工的工程,在现代化的施工条件下,也已成为可能。
2 未来土木工程的发展
2.1 指导理论的继续发展
不难预见的是,力学仍然是未来土木工程技术和理论和核心部分,而力学的突破方向则是以新的数值处理方法和新的分析方法为主。目前来看,现有的方法还是存在一定的局限性的,尤其是对流体介质、复杂结构等情况下的近似和受力分析上。在土木工程技术中,会涉及到很多的复杂数值问题,因此必然要求专门化数学的进一步发展。对复杂情况的模拟有赖于电子计算机技术的应用,使之更接近于现实。虚拟现实、控制论等技术必然在力学中加深影响,从宏观向着微观发展。
与其他学科的进一步融合和交叉,是土木工程学科未来的发展方向,同建筑、化学、城市规划、环境等学科共同发展、相互扶持,向周边学科发展。同时,在现实需要的推动和促进下,土木工程内部的次级学科会产生出新的学科,不同的次级学科之间彼此互相渗透,相互融合。
2.2 工程实现的变化
人们所建设的工程构造物,必须能够符合设计的要求,满足使用的需要,这是土木工程建筑的根本目标,需要一个比较漫长的工程实现的过程,从而实现从设计到成果的转化。这是土木工程建设的主要环节和重要内容。优秀的作品,除了要有良好的理论和设计,好的工程实践更是其中的关键。土木工程学是一个传统的学科,在信息时代的冲击和影响下,其他学科的新技术和新观点,对其带来的影响必将是深远而巨大的,为其注入了新的活力。
2.3 全过程信息化
在未来的土木工程发展中,信息化将成为其发展的主题,并不断渗透其中,除了在目前广为应用的CAD技术,在收集、整理和分析工程运行数据资料、工程进度管理资料方面,也将发挥重要的作用。智能化和主动控制的实现,有赖于全过程信息化的参与。目前,我国的土木工程建设的数量和规模都逐渐加大,在若干年后,这些建筑物将进入维护期,因此对于这些建筑物的各种信息的掌握就变得尤为重要,全过程信息化使土木工程建筑物的维护变得更加简单和高效。专家系统技术同样需要信息化作为支撑和基础。程序具有智能的关键,在于对其输入相关领域的高质量的信息。
3 土木工程未来发展趋势
3.1 三S系统应用发展
三S系统在土木工程领域该系统发挥了显著的优势作用,同时具备广阔的发展提升前景。数字化城市发展理念的提出正是基于这一三S系统发展而来,也就是说其综合了遥感、GIS、遥测、多媒体、网络与仿真虚拟技术对城市各项功能机制、基础设施展开自动采集、发挥决策辅助作用并实施动态化管理监测,很明显,当前数字化城市便是以该类数字化的处理信息技术、通信网络技术作为发展背景的科学服务技术系统。
3.2 单机方式顺序科学转变至网络协同控制与并行设计
就复杂大型的项目工程来说,其很有可能需要较多设计部门、众多成员的共同参与,同时还需要良好的协同合作并提供在线咨询服务。项目管理与电子数据同样是土木工程实现信息化发展的趋势,工程建设施工是当今土木工程应用计算机技术的重要领域,基于系统复杂工程在施工阶段中由报价投标、预算到签订管理合同、评定分析质量直至竣工验收各阶段均需要进行大量数据信息的处理,整体施工单位控制与辅助管理均会被纳入至辅助计算机施工技术体系中。
4 结束语
综上所述,随着信息化社会的飞速发展土木工程实现了质的飞跃,我们只有遵循其内涵特征、发展现状把握工程建设未来发展趋势动向、制定科学实践发展策略,才能真正推进土木工程实现可持续的全面发展。
参考文献
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[3]谭义川.土木工程现状分析与未来趋势展望[J].城市建设理论研究(电子版),2013(4).
[4]苏心.土木工程现状与发展趋势分析[J].城市建设理论研究(电子版),2015(28).
关键词:土木工程,现状,发展趋势。
中图分类号:S969.1 文献标识码:A 文章编号:
随着人们对建筑要求的不断提高,需要建构高层、大规模,甚至是大跨度的建筑,并且要求既要满足工程进度以及质量的要求,同时也需要保证成本的控制。
一、 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
1) 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。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。
二、 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。
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。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。
三、 结语
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。
参考文献:
[1] 庄实磊. 浅谈土木工程的特点与发展趋势[J]. 黑龙江科技信息,2012,15( 11) : 272.
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[3] 任秋荣,叶龙,李向召. 土木工程发展现状及趋势[J]. 制造业自动化,2011,33( 5) : 151-152.
关键词:土木工程; 现状;趋势;发展。
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言
土木工程对国家的经济建设和人民生活的影响非常明显和重要。土木工程密切关系到人类赖以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,为人类提供住宅、宾馆、公寓、公路、机场、铁路、港口、码头、厂房、实验室等现代人类生活和发展的必要场所空间。在我国的现代化建设中,土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。
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。
土木工程的发展现状
回顾20世纪特别是改革开放20年来,我国建设取得举世瞩目的辉煌成就。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
结构工程方面:改革开放后在我国大陆建造了许多高层建筑,目前我国最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大厦。在特种结构方面,我国有4所电视塔排在世界前十位。另外还有鸟巢、水立方等。我国结构工程目前已达世界先进水平。桥梁工程方面:杨浦大桥、南浦大桥、芜湖长江大桥、南京长江二桥等大跨桥梁的建成都标志着我国的大跨结构达到了一个新的水平,己跨入世界水平先进行列。目前,我国己建成千米以上大桥3座、800m以上大桥8座、600m以上大桥15座、400m以上大桥40座,重庆万县单孔跨度达420m的钢筋混凝上拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。铁路工程方面:截至2000年底,我国铁路运营路程已达6.87万公里,居世界第4位,亚洲之首。铁路朝着城市轻轨和地铁两方面发展。此外,磁悬浮列车也在发展。公路建设方面:到2000年底,公路通车总里程达140万公里,20年内增加了35万多公里,其中高速公路24336公里,居世界第三,仅次于美国和加拿大。水利建设方面:50年间全国兴建大中小水库8.6万座,水库总蓄水量4580亿m3,建设和整修大江大河堤防25万公里,目前防洪工程发挥的经济效益达7000多亿元。我国还先后建成了青海龙羊峡大坝、贵州乌江渡大坝、四川二滩大坝等水利水电工程,三峡水电站总装机容量达1820万千瓦,已超过目前世界上发电量最大的伊泰普水电站50%而跃居世界第一。
三、土木工程的发展趋势
(一)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。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。 (二)计算机应用 随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,计算结果将更能反映实际情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。人们将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益。 (三)环境工程 环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视,土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关,又无一不与土木工程有关。
(四)建筑工业化 解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程,特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展,但是总的来说落后于其他工业部门,所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。
(五)结构形式 计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现,为结构形式的革新提供了有利条件。空间结构将得到更广泛的应用,不同受力形式的结构融为一体,结构形式将更趋于合理和安全。 (六)新能源和能源多极化 能源问题是当前世界各国极为关注的问题,寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题。这也对土木工程提出了新的要求,应当予以足够的重视。
四、土木工程未来可利用的资源
地球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是有限的,而人口增长的速度是不断加快的。因此,人类为了争取生存,土木工程要开创新的未来。1、高空资源
现在人工建筑物最高的为646m的波兰Gabin227kHz长波台钢塔,由15根钢纤绳锚拉。日本拟在东京建造800.7m高的千年塔,它在距海约1.25英里的大海中,将工作、休闲、娱乐、商业、购物等融于一体的抗震竖向城市中,居民可达5万人。中国拟在上海附近的1.6公里宽,200m深的人工岛上建造一栋高1250m的仿生大厦,居民可达10万。
2、 地下资源
建造地下建筑将有效改善城市拥挤、节能和减少噪声污染等优点。日本于20世纪50年代末至70年代大规模开发利用浅层地下空间。目前世界上共修建水电站地下厂房约350座,最大的为加拿大的格朗德高级水电站。我国城市地下空间的开发尚处于初级阶段。3、 海洋资源
为了防止机场噪声对城市居民的影响,也为了节约使用陆地,2000年8月4日,日本大阪利用18亿立方围海建造的1000m长的关西国际机场试飞成功。阿拉伯联合酋长国首都迪拜的七星大酒店也建在海上。近些年来,我国在这方面也已取得可喜的成绩,如上海南汇滩围垦成功和崇明东滩围垦成功。4、沙漠资源 全世界约有1/3陆地为沙漠,每年约有600万公顷的耕地被侵蚀,这将影响上亿人口的生活。世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。
5、太空资源
美籍华裔林铜柱博士1985年发现建造混凝土所需的材料月球上都有,因此可以在月球上制作钢筋混凝土配件装配空间站。预计21世纪50年代以后,空间工业化、空间商业化、空间旅游、外层空间人类化等可能会得到较大的发展。
【关键词】土木工程;混凝土预应力;建筑空间
在社会经济高度发展的今天,人们对于自己的居住空间要求也越来越高,不满足现有状态。为了实现与世界经济化建设接轨,同时满足我国现有人口对生活空间的要求,我国必须要在土木工程建设方面加大力度,把现有的土地资源给充分的利用起来,运用先进的建设技术与工艺把土木工程建设事业做到最大化,最优化。
一、我国土木工程建设取得的现有成就
我国就世界范围来讲,是公认的人口大国,因土地资源有限,我国土木工程建设方面一定会利用空间资源来填充资源上的不足。因此,在我国土木工程建设的过程中会采用高层建筑的模式去满足居住之需要。根据有关数据显示,我国的高层建筑达到20层以上的已经有10000多栋,100米以上的已经超过500多栋,200米以上的已经超过50多栋。我国在高层建筑快速发展的同时,对于交通建设方面也没有停歇。据统计,至2007年底,我国的高速公路总长已达到53600公里,截止到2010年,我国高速公路的总长度已经位居世界第一位。其次,对于我国的桥梁建设方面,同样也取得的瞩目的成就,在世界桥梁跨径长度排行榜上,我国就占据8席。通过以上种种数据显示,我国的土木工程建设呈飞速发展状态,取得了许多令人瞩目的成就,这些成就的取得是和我国大力支持土木工程建设是分不开的,这些数据的产生不但说明了我国国力的雄厚,更说明了我国已经掌握了世界先进的土木工程建设的技术。在世界经济高度膨胀的今天,我国会在世界经济发展的道路上走的越来越稳,逐步使我国成为世界上的经济强国。
二、建筑材料、施工工艺的不断发展
1、混凝土材料的新发展
随着土木工程建设事业的不断发展,就工程质量方面也要求的越来越高,作为工程建设必不可少的混凝土,对于它的技术要求也越来越严格。以往传统的混凝土配比结构已经满足不了如今工程建筑的要求,必须要有新型的符合建筑标准的混凝土来满足建筑需求,使工程建筑在质量方面有一定的保障作用。因此,就现代工程建设,我国通过不断的科学研究与现场实验,发明了一种绿色环保的高性能的混凝土,它是把矿渣、粉煤灰、沸石及硅灰等一些生活或者工程垃圾作为原材料,使它们经过技术处理后有效的掺合在一起,来运用到工程建设中。这些新型混凝土比以往传统混凝土的粘合性、抗压性更高。新型混凝土的诞生说明我国的混凝土技术已经达到了高科技的领域。在混凝土施工技术方面我国也取得了显著成就,打破了以往比较老土的搅拌方式,即人工搅拌或者简易搅拌机搅拌。以往的搅拌方式根本不能使混凝土原材料有效的结合在一起,使其粘合性达不到建筑要求,容易在工程质量方面出项问题,如外墙涂料脱落、墙体渗水等。因此,在混凝土技术方面我国采用了世界上比较先进的混凝土搅拌设备和检测技术,推动了工程的施工进度和控制水平。
2、预应力混凝土结构的应用
传统的钢筋混凝土结构已经满足不了当今土木工程建设的需要,必须要推出一种新型的混凝土结构方案,即预应力混凝土结构。预应力混凝土结构比以往的混凝土结构具备更多的优势,主要表现在:(1)抗裂性好,强度大。(2)节省建筑原材料,减轻工程的抗压程度。(3)提高工程结构部件的抗剪能力。(4)提高受压结构的抗压能力。(5)提高工程构件的耐疲劳性能。预应力混凝土结构的应用,在很大程度上避免了工程建设中常见的施工问题,有效的提高了工程建设的施工进度和工程质量。
三、土木工程建设空间的拓展
随着社会的不断发展,现有的土地资源已远远的赶不上人类的使用速度,为了解决这一社会现状,世界上有好多的国家都开始着眼于现有资源以外的空间,即空中、地下、海洋等同样,我国也不例外,在空间资源开发方面,也在努力的迈进。在我国,就于人口的压力,我国不等不把楼层建的更高一点,充分的利用空间资源,来缓解居民居住的压力。其次,在地表以下,我国也有开发利用,它是一种新型的国土资源,如果合理的得以利用,能使有限的城市资源发挥出更大的潜能。同时,我国在海洋空间资源利用方面也取得了辉煌成就,如上海南汇滩围垦成功和崇明东滩围垦成功就是很好的例证。
四、结束语
随着社会经济的迅猛发展,当今的土木工程建设也在日新月异的发展,面对人口数量庞大的局面,必需要对土木工程建设事业有新的要求,需不断的探索与发现,理论结合实际的创造出一套先进的技术与工艺来满足社会所需,同时还要对土地资源以外的空间得以开发利用,以便缓解目前土地资源紧缺的现状。
【参考文献】
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关键词:土木工程;施工管理;问题
中图分类号: TU71 文献标识码: A 文章编号:
引言:土木工程的施工管理是施工企业对所实施的工程项目进行全过程、全方位的规划、组织、控制与协调的生产行为,是伴随着施工企业改革和招投标制的推行而走进我国的先进的施工管理方法和管理手段。日益发展的土木工程施工管理的标准对于施工企业提出了更为严格的要求,强化施工项目管理,改变了以往在施工项目管理上陈旧的管理思想、管理方式和管理方法,完全按照《工程施工项目管理规范》的规定,实施了新型的土木工程施工项目管理模式。
1.土木工程施工管理概述
土木工程施工管理是指以土木工程项目施工过程中的各要素为管理对象,以工程承包合同为依据,依据工程项目施工的内在规律和具体属性特点,对工程施工过程中的各要素进行合理有效地管理,实现资源的优化配置,以最小的能源消耗最低的成本实现工程项目的最佳经济效益,兼顾社会效益的过程。土木工程施工管理内容包括质量控制、成本控制和安全管理等主要内容。
土木工程项目的施工阶段是决定整个工程项目质量的关键因素,土木工程施工管理的效率在很大程度上决定了工程项目的质量。而土木工程的成本控制影响了工程的施工质量,科学有效的成本管理则能实现以较小的消耗获得最佳的经济效益,不仅有益于整个工程质量,同时也能使广大的居民受益。而对工程项目的安全管理则是土木工程得以顺利进行的基本保障,安全管理是保证土木工程项目施工进度的基础,也能在有效实现经济效益的同时满足人们日渐提升的居住及生活要求。成本控制和安全控制归根结底是土木工程项目的质量控制,最根本的目的是保证项目工程的质量。
2.施工过程中的环境管理
2.1我国的土木工程在取得喜人发展的同时对人们生存的自然环境也产生了不同程度的影响,发展同资源成反比列增长的情形令人担忧!这是个十分严重的问题,只有执行可持续发展策略,才是唯一可行的途径。
2.2采取先进而有效的施工设备,可减少噪音、地震、高空坠物、有害物成分的产生等因施工而产生的不利因素,对环境起到一定的改善作用。
2.3加大新能源的开发以及新材料的运用,过去在土木工程中材料主要是沙石,煤炭,石材,钢铁,石灰等。新材料的使用可减少非再生资源的消耗,可目前为止新能源仍没有能够完全取替以往所选择的材料。
2.4土木工程在施工过程中应尽可能的把绿化放在主要位置,减少耕地面积的占有。舒适的环境除了亮丽的高楼大厦外,优美的自然环境对于人类而言也同等重要,只有绿化做到位了,才能说社会是做到了和谐统一。
2.5施工时难免会产生一定废弃物,对于这些废物的处理上我们要尽可能的加以利用,减少资源浪费能更好的与环境相融合。
3.我国土木施工工程管理现状
随着我国现代经济的不断发展,我国基础设施建设发展的脚步也大大地加快了,我国工程建设施工企业的发展空间也更加广阔了。土木工程施工是现代工程项目施工企业管理工作的重点,其管理是整体工程管理的重要组成部分,对土木工程整体施工进度、土木工程整体施工质量、以及土木施工管理与控制都起了很大的作用。现代土木工程建设施工企业的项目管理的首要工作就是在开展土木工程施工管理工作中要充分运用现代土木工程施工项目管理理念,促进工程项目施工工作的顺利开展,有效提高对工程施工过程的控制与管理。针对土木工程施工特点,应该注意工程项目管理工作最重要的是提高工程施工的质量,同时对土木工程施工成本、施工进度等进行现代化的科学管理,保障土木施工工程的顺利开展,不断地 提高土木施工企业的经济效益。但是应该看到,我国目前的土木工程建筑施工管理中存在着很多的不足,管理模式不合理,行政和硬性指令的施工管理手段比较严重。建设单位对施工管理缺乏足够的重视,许多的土木施工企业管理控制体系也不够完整,凭经验积累和主观臆想,缺少必要的理论验证,这种对施工管理不符合现代化经济发展的要求,只是定性作出判断而不进行统计分析和量化计算,这种土木工程的管理方法必然要被社会所淘汰。
4.加强创新土木工程施工管理的措施
4.1积极推行土木工程施工管理责任制
制定严格的组织管理,积极推行土木工程管理责任制势在必行,这也得到了普遍的认可 土木工程管理中推行责任制是避免人为行为的强有力手段。随着经济的发展,土木工程的规模不断地扩大,工程项目类别在不断地增加,施工管理和合同管理难度都加大了,所以要实行项目管理责任制,打破管理层面的盲区,实质上就是将项目管理落实到各个单位和个人,都各负其责,在具体的分工上,要精细严明。进一步减化生产关系,管理层次上倡导扁平式管理,改变以往的金字塔式管理。实施工程项目管理中管理要素是多方面的。不同的管理重点也各不相同。所以应该让项目管理责任制和项目成本核算制成为土木工程项目管理的核心 责任制落实的好坏,对项目管理的效果将产生直接的影响。这就使得单位和个人各尽其责,项目经理在授权范围内进行管理,完善企业内部的管理机制和监督机制,落实土木工程项目经理责任制,保证工程项目的协调有序实施。
4.2加强土木工程施工现场的管理
一般来说,通过施工现场管理水平可以直接看出整个土木建筑施工管理水平的高低,要通过健全的规章制度和严格的岗位责任来约束现场操作人员和现场的管理人员,严肃工作纪律 一视同仁;减少管理失误,要不断改进土木工程的作业和施工手段,改善现场土木工程作业环境,重视现场职工生活,土木工程的施工管理应该要从现场文明施工做起,整顿土木施工现场的脏乱差现象,监理人员要对每一个工程项目进行检查排队,纪律严明一视同仁,对管理混乱的在建工程,该警告的警告,该停工的停工,该整顿的整顿,创造一个环境整洁、设备完好、纪律严明、物流有序的现场施工环境。施工安全管理的控制是现场管理的一个重点 管理部门应该在施工现场建立安全管理领导小组,宣传安全管理模式,方法,组织定期的安全活动,推广先进的管理经验。
4.3加强土木工程成本管理
土木工程施工市场竞争也越来越大,作为企业,实现企业利润的最大化是也是当代施工企业追求的目标。所以应该不断地以科学的成本管理理念来降低土木施工企业的成本,施工管理部门应该针对土木施工项目的实际情况,建立完善的成本管理体系,有效地降低施工成
本,从根本上提高土木施工企业的利润水平。
5.结语
随着我国经济建设的进一步发展及国际化程度的日益加深,土木工程施工面临着前所未有的发展机遇。土木工程建设应迅速消化吸收科技、管理等方面的先进成果,使其成为土木工程建设的助推器。同时,在土木工程施工管理过程中,需要探讨的东西还有很多,只要同行业人员在工作中善于发现新的问题,并努力解决问题,就一定能够形成一套好的解决土木工程施工中管理问题的办法。
参考文献:
[1]李华锋,沈辉.土木工程施工与管理[J].中国建筑工业出版社.20101.
[2]赵玉宁. 现代土木工程施工项目管理工作的科学开展[J] .建筑工程施工资讯,2009(10).
【关键词】土木工程;发展;趋势;现状
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:
[1] 庄实磊. 浅谈土木工程的特点与发展趋势[J]. 黑龙江科技信息.2010(02):50-54.
关键词:土木工程;发展;现状;发展趋势
中图分类号:TU198文献标识码: A
引言
城市的高楼大厦拔地而起,各种桥梁、水利工程、四通八达的公路贯穿各个省市。土木工程是保证人类居住和交通的支柱产业,完善土木工程的建设和发展,实现经济、社会、环境统一协调发展,成为目前土木工程的关注热点。人类为了争一取生存,为了争一取舒适的生存环境,预计土木工程必将有重大的发展。
一、土木工程发展的重要意义
土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。城市的高楼大厦拔地而起,各种桥梁、水利工程、四通八达的公路贯穿各个省市。土木工程是保证人类居住和交通的支柱产业,完善土木工程的建设和发展,实现经济、社会、环境统一协调发展,成为目前土木工程的关注热点。人类为了争取生存,为了争取舒适的生存环境,预计土木工程必将有重大的发展。
二、土木工程的发展现状
1、土木工程建设取得巨大发展成就
我国土木工程建设自改革开放以来取得了巨大的成就,不仅在高层建筑上的数量逐渐增长,并且高度也得到很大的突破,而且公路、铁路等也得到飞速发展。各种新的材料、结构、工艺以及施工方法在高层建筑中得到广泛应用,自动化程度不断提高,大规模的土木工程修建在我国开展的如火如荼。我国上海的浦东金茂大厦和金融中心的高度已经排列世界前茅,我国的高层建筑水平已经处于世界领先领域。
在桥梁工程领域也取得了巨大的成功,随着各种桥梁类型得到不断翻新,并且一再突破主跨跨度,桥梁工程出现了另一个辉煌,斜拉桥的复兴,如南京长江二桥、南浦大桥都是我国大跨结构迈向一个新的水平的标志,晋身世界先进行列。
2、新型建筑材料的开发与应用
随着高标号的水泥大量生产,各种高强度、快硬、复合以及节能轻质的混凝土不断的进行开发研制,钢化玻璃、涂层玻璃等都在土木工程领域得到长足发展,从上世纪80年代以来碳纤维技术得到广泛应用,作为土木工程领域的一个重要突破,目前已经在钢筋混凝土中的加固起到很大的作用,并且取得了非凡的成果,我国在这一领域取得了非常瞩目的成就。
3、预应力技术的应用
我国的预应力技术经过三十几年的发展已经达到了一个新的高度,在跨度大、柱网大以及开间大的多层和高层建筑中,预应力技术得到广泛的应用。在建筑大跨度公共建筑、会议展览中心等结构中都需要预应力技术,对于各种新的建筑工程来说,预应力技术有其特有的优势。对于解决路面混凝土开裂、缩缝减少等方面,都有着非常良好的应用前景。作为海洋工程建造的重要材料,预应力混凝土具有较高的抗裂性以及较好的耐久性,在各项海洋工程中可以发挥其重要的效能。对于旧建筑的加固改造、拆除以及加层中都有着非常广泛的应用。
4、地下空间的建设与发展
我国目前已经有了20几个正在规划与建设地铁系统的城市,我国的地下空间技术得到飞速的发展,当前地下空间建设的主要施工方法包括明挖法、暗挖法、盖挖法、沉管法等,这些技术都属于国际先进技术,在地下空间的发展中都有着举足轻重的作用。
5、结构设计更加完善
当前土木工程设计中风荷载以及地震荷载正在成为主要的控制因素,更高、更长和更柔韧成为结构设计的发展趋势,许多大型复杂结构体系的抗风抗震设计理念正在发生很大的转变,对于特大跨度桥梁的结构体系设计逐渐成为热点研究话题。
三、土木工程发展趋势
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、向地下、太空、沙漠、海洋空间发展
空间资源越来越紧张,开发地下、太空、沙漠和海洋空间是解决当前空间和土地资源紧张的一个有效途径。为了综合利用地下空间资源,地下空间开发逐步向深层发展,在地下空间开发中的应用将加强。
结束语
综上所对土木工程发展的重要意义,土木工程的发展现状及米来趋势所述,土木工程行业是我国的支柱产业,影响我国基木建设的行业,高新技术对土木工程这一传统专业的改造及影响。因而我们对土木工程的研究和实践也更加重视。
参考文献
[1]任秋荣,叶龙,李向召.土木工程发展现状及趋势田[J].制造业自动化,2011,(12):157.
关键词 土木工程;发展;探究
中图分类号TU4 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)48-0069-02
0 引言
自从20世纪50年代以来,我国的土木工程一直是处于一个飞速发展的趋势,特别是在近些年,其发展的速度惊人。铁路、桥梁、公路、高楼大厦及各个大型水利工程的建立,这就使得土木工程的领域更加的完善,一些新结、新技术、新材料的运用也使土木工程更加适应现代社会的需要。我国土木工程的发展现状,令各国人惊叹不已。自从改革开放以来,我国的城市的发展处于一个崭新的发展趋势,城市的数量和规模、人口等都有了飞速的发展,所以,这就要求要有更多的建筑来满足发展需要。但是,我国的现在的城市建筑还尚不能满足人们的需要。
1 土木工程的发展现状
1.1近些年来土木工程的成就
自改革开放以来,我国土木工程建设处于一个飞速发展的状态。我国的建筑进入一个崭新的发展趋势,我国的建筑不仅数量多,而且其高度也大。
1.2空间上的开发
伴随着我国城市建设的推进,我国的城市不断扩大,城市建设飞速发展,城市人口急剧增加,有很多城市出现了生存空间拥挤、基础设施落后、用地紧张、环境恶化等现象,这给城市居民带来了极大的影响。为了能够更好的解决上述问题,我国的土木工程建设逐渐在空间上进行发展,主要是向高空及地下发展,从而获得更大的空间。
高层建筑越来越多的受到人们的关注,随着城市进程的不断加快,高层建筑不但在数量上增加了,在高度上也有很大的进展。
地下建筑的开发也越来越多的被人们所关注。其主要原因是地下空间并不需要支付那么多的土地费用。大多地下空间建设在我国的沿海城市,且已趋于成熟,同时,这也是现代化城市的发展趋势。当前一些城市在建设地铁项目,这对于解决交通拥挤问题有着非常大的推动作用,同时也是构建节约型社会的必然要求。
1.3预应力技术的应用
自从上世纪80年代以来,我国的预应技术有了进一步的发展,逐渐从单个构件发展成为预应力结构。在大柱网、大开间、大跨度的多层建筑,斜拉桥、连续桥等桥梁结构,建筑上都用到了预应力技术。预应力技术是建造一些大型的会展中心、公共建筑以及大开间住宅的重要技术。同时,也是一些超高层建筑的首选技术,在遇到一些建造难题时,人们也会首先想到预应力技术。预应力混凝土是建造海洋工程的最佳材料。预应力混凝土的耐久性好,抗震性高,这使得它得到了充分的发挥。此外,预应力技术在海洋油罐、海上防坡堤、海洋采油平台等海洋工程中都得到了很好的运用。
2土木工程的发展趋势
2.1大力发展高层、大跨结构
我们要针对高层钢结构的结构体系与位置的动力特性,进行可靠的评价。研究各类杂交空间结构的体系,革新一些大跨空间的施工方法,大力发展并推广整体提升和地面安装的施工方法,并对钢――混凝土的组合结构进行抗震设计研究。
2.2地下空间的可持续发展
对于地下空间进行开发,主要是改善地层原始分布的状态。为了能够使得地下空间的设计及发展更好,我们要对如下问题进行研究。
1)地下空间的开发和利用对原有的动植物的生态环境产生了极大的影响,从而对地理气候条件产生作用。如果想要恢复先前的环境就必须对其研究和研讨;
2)地下空间的开发及利用改变了地下水的径流路线,原有的补给关系遭到了破坏,而改变了地下水的分布形式,影响了地表的植被生长;
3)地下空间的开发对于原有建筑的安全将产生影响,在进行地下岩石的开发利用时,主要会对其原有的应力分布造成影响,无论采用任何技术都会影响原有建筑物的安全。
因为地面建筑物的结构形式、服务年限不同,所以对建筑物的安全影响也不一致。因此,在进行建筑施工之前,一定要充分地考虑整体建筑与个别建筑的结合方式,并对其进行研究,确保地面建筑物的安全。
2.3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。
2.4发展并应用高性能混凝土
高性能混凝土具有易罐实、不离析、易密实、容易长期保存的性质,并且韧性好、强度高、体积稳定,能够在恶劣的环境下保持原有的特性。
发展高性能混凝土必须采用对环境无害、可持续发展的混凝土技术。在对外加剂和胶凝材料时,要大力研究水泥替代、骨料替代的使用,并且利用废弃物来改善混凝土的性能。提高混凝土的耐久性方法有:用粉煤灰中的细灰或飞灰作硬凝材料;用轧碎的混凝土代替碎石;应用炼铁的一些副产品作为水泥的替代品等。
2.5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。
3结论
在如今,我国的土木工程的一些领域已处于世界的前列,但是我国土木工程的总体水平与发达国家之间还有一定的差距。对于未来,我们要加强对新型的建筑材料、结构形式、技术手段进行探究,加强土木工程领域与其他领域的结合,使土木工程这一领域得到更好的发展。
参考文献
[1]丁大均,蒋永生.土木工程概论[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]刘西拉,等.关于我国工程建设技术发展的战略思考[J].土木工程学报版,2005,12,38(12).
【关键词】土木工程;FRP复合材料;应用
中图分类号: TB33 文献标识码: A
前言
目前由于土建工程的不断壮大,土建工程中施工技术水平的提高,尤其FRP复合材料运用的问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此技术上有所完善和进步,但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期,进一步加强土木工程的FRP复合材料技术,保证施工中的安全质量,是促进土木工程发展的一个重要环节。
二、FRP复合材料基本性质简介
1、FRP是由多股连续纤维,如玻璃纤维、碳纤维及阿拉米德纤维等,采用基底材料胶合后,经过特制的模具挤压、拉拔而成型。常见的FRP包括玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料和阿拉米德纤维增强塑料等。不同的纤维化学成分不同,力学性能也有较大差别,相应FRP的力学性质表现出很大的差异。
2、FRP的主要特点有:
(1)抗拉强度高。三种FRP的抗拉强度均明显超过了钢筋,与高强钢丝差不多,且在达到抗拉强度之前,几乎没有塑性变形产生。
(2)抗腐蚀性和耐久性好。与钢材相比,FRP均具有很好的抗腐蚀性和耐久性,因而可提高结构使用寿命,尤其用于腐蚀性较大的环境效果更为显著。
(3)自重轻,施工方便。FRP密度仅为钢材的25%左右,这样,当建筑结构中采用FRP时,施工非常方便,可降低劳动力费用。当用于旧有结构的维修加固时效果更为明显。
(4)热膨胀系数与混凝土相近。这样当环境温度发生变化时,FRP与混凝土协同工作,两者间不会产生大的温度应力。
(5)弹性模量小。FRP的弹性模量约为普通钢筋的25%~70%,这样,FRP混凝土结构的挠度较大和裂缝开展较宽将不可避免。
(6)抗剪强度低。FRP抗剪强度很低,通常不超过其抗拉强度的10%左右,在将FRP用作预应力筋以及进行FRP的材性试验时,相应的锚、夹具需专门研制。
(7)材料较为昂贵。由于FRP的生产制作工艺较复杂,一般需采用专门的长线挤压台座才能完成。
通常,FRP筋中纤维含量为70%~80%,树脂占20%~30%,纤维含量愈高,FRP强度愈高,但挤压成型时愈困难。以9mm直径的FRP为例,其中包含了约12万根的连续纤维。
三、FRP在土木工程中的关键技术及应用
绝大多数修复工作包括对由于地震和其他自然灾害造成的损坏及结构老化的修补组成。由于环境、设计不周、建筑质量低劣,需要对建筑结构进行加固,且这种处理方式可以满足当前的设计与使用要求。因此,近二十年,结构修补与加固在世界范围内引起了极大的关注。最近试验和分析研究表明:利用 FRP复合材料来修复现有的结构比传统方式更节省成本、更能缩短时间且更容易施工。
历史上,复合材料首先应用于钢筋混凝土(RC)桥梁的弯曲加固,应用于钢筋混凝土(RC)立柱和无钢筋砌筑墙抗震的加强。
1、关键的材料技术
(1)高性能FRP复合材料改性技术研究FRP复合材料与土木工程常用建筑钢材相比具有高强、轻质、耐久、耐疲劳、易施工与可设计等诸多优点,不同的FRP复合材料与传统建筑钢材相比有不同的特点但也有一定的弱点,如与钢材相比,其韧性差,破断延伸率较低(钢材破断延伸率约为15.0%一26.0%,而CFRP为1.5% , AFRP为1.5%一2.0% , GFRP为2.5%一3.0%的破断延伸率),破坏时没有屈服台阶.土木结构对材料韧性的基本要求是2.5%一3.0%.所以,CFRP和AFRP的强度高,但韧性差.GFRP可以满足韧性要求,但模量和强度低,这就使得其在土木工程中的应用效果大大降低.因此,如何通过对各有特点的不同纤维材料的复合改性,使其具有高性能(高强、高模、高耐久性及良好的韧性等)同时又具有低成本、良好的环境亲和性,是影响现有高性能FRP复合材料在现代土木工程中应用的关键材料技术问题.该问题一旦获得解决,将会给现代土木工程材料技术带来革命性的变革,也会为复合材料领域带来一个巨大的潜在市场与更大的发展机遇。
(2)高性能FRP复合材料。关键配套材料和设备研究开发由于土木工程用FRP复合材料形式是多种多样的,其应用环境、应用方法也多种多样.因此,仅仅解决FRP复合材料改性技术,并生产出适合于土木工程应用特点的材料还不够,还必须解决其配套的关键材料与设备技术问题.主要包括以下两方面内容:特种粘贴树脂基体结构设计及材料合成技术;高性能FRP复合材料筋/索锚具及预应力张拉设备研制.
2、关键的设计技术
(1)新的工程力学分支―复合材料力学。由于材料的非匀质,由复合材料制成的板、壳及薄壁杆件的力学性能不同于传统材料制成的结构构件.因此基于匀质材料的经典弹塑性力学及板壳理论,不适用于分析复合材料结构构件.最典型的例子是复合材料可能出现弯拉藕合( Bending Stretching Coupling)、弯翘藕合(Bending-Twisting Coupling)及拉剪藕合(Stretching-Shear Coupling)。
例如,板在平面应力作用下会产生平面外弯曲及翘曲.正是这些不同的力学性能给学术界提出挑战,并产生新的工程力学分支―复合材料力学.从70年代开始,在美国国家宇航局(NASA)的资助下,越来越多的工程力学界学者转向复合材料力学研究,至今已经出现许多激动人心的学术成果.
(2)设计参数的选择。尽管复合材料具有如此多的优点,但在工业界中的应用还仅限于航天、航空、汽车及造船领域,在土木工程中还鲜有应用.限制复合材料广泛应用的原因除了采用复合材料的结构造价昂贵外,另一个原因是设计的复杂性,和传统材料结构相比,复合材料结构设计参数非常多.例如,设计一块承重板,采用传统的匀质材料,设计参数主要有拟选用材料的类型及板的厚度;而采用复合材料叠合板结构(Laminated Plate),需要确定的设计参数有加强筋的材料类型、基质的材料类型、板的厚度薄层板的数量,各薄层板中纤维方向等.这些设计参数必须仔细选择,不同的设计参数组合可以导致结构力学性能的极大差别.
(3)快速有效的优化设计。由于复合材料结构造价昂贵,在设计过程中必须考虑优化,以降低结构自重,减少材料用量.而如前所述,复合材料结构设计变量多,优化搜寻次数多,特别是当几何尺寸变量变化时,有限元模型(几何形状,网格划分)必须重新建立,使优化设计成为非常冗长复杂的过程.因此如何快速有效地进行优化设计成为学术研究的重要课题,华侨大学在这方面作了一些有益的前期工作,一个直接可行的方法就是在详细设计前,进行初步设计,并且采用简化方法进行分析,以避开复杂的有限元计算.从而,得到较接近优化设计的初步设计方案,减少详细设计中的优化搜寻次数,因而大大减轻详细设计的工作量和难度。
(4) FRP复合材料加固补强设计方法。采用FRP复合材料对已有结构进行加固补强,应充分考虑其材料的差异、工艺的差异,以及环境的影响。
四、FRP复合材料在土木工程中的展望
FRP复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等多种优点,作为结构加固补强材料具有巨大优势。FRP加固技术在民用建筑、工业厂房、桥梁以及地铁隧道等结构加固中都具有非常广阔的发展应用前景。
我国对FRP加固修复工程结构技术的研究和应用虽取得了一定成果,笔者认为,仍需要在以下方面进行深入研究:(1)加固时应充分考虑FRP材料的差异、工艺的差异以及环境等的影响;(2)加强FRP材料及结构耐久性及疲劳性能研究;(3)深入研究FRP的性能,加快FRP材料的国产化进程,努力开发FRP的应用潜力;(4)加快FRP加固工程技术规范与标准的制定等。
五、结束语
通过对FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究的问题分析,进一步明确了FRP复合材料在土木工程中的应用方向。因此,在土木工程中的后续发展中,要不断提高FRP复合材料技术的研究,促进土木工程的进一步发展。
参考文献
[1]叶列平,冯鹏 FRP在工程结构中的应用与发展 土木工程学报 2006年
1.我国施工管理工作的概况和发展趋势
建筑工程项目生产管理的实践历史悠久。1982年工程项目管理作为现代管理科学的一个主要的分支学科传入到我国,1988年广鲁布革工程成为进行项目工程管理体制改革的应用试点。在中国实施项目管理完善和发展的过程中,质量管理的项目越来越受到关注。目前大多数施工企业的主管业务是建筑工程承包。因此,项目自然成为建筑施工企业利润中心,项目质量管理是设置窗口的建筑业企业声誉,也是建筑施工企业管理的精髓。建立并应用于项目是实现一个完整的质量管理标准体系最基本的要求。
大多数施工企业90年代在我国引进了ISO9002国际质量标准体系,结合自身情况和工程项目的特殊性,建立企业产品质量管理体系,并先后通过ISO9002国际质量标准体系认证,企业进入科学管理的方式。但是我们也应看到,由于建筑市场的激烈竞争和相关法律的不断完善,提高质量管理体系和有效的操作,还需要一个持续改进的过程。
2.建筑工程施工进度管理的现实意义
2.1 保障工程项目如期竣工
建筑工程施工进度管理的重要目标是保障工程项目如期竣工,通过准确计算工程量,详细、科学分析建筑工程的资金和规模,采取有效管理措施,实施施工进度管理,确保建筑工程顺利施工建设。
2.2 提高经济效益
建筑工程施工进度管理是一项十分复杂而重要的工作,不仅关系着建筑建设企业的投资效益,还关系着建筑工程施工单位的经济效益,通过加强建筑工程施工进度管理,对于提高经济效益有着重要的作用。
2.3 控制投资成本
建筑工程施工进度和项目投资、施工质量之间有着密切的关系,一方面,在建筑工程施工过程中加强施工进度管理,可缩短施工工期,从而有效减少建筑投资成本的投入;另一方面,加快建筑工程施工进度在一定程度上会影响工程项目的施工质量,一旦施工质量不达标,需要进行返工或者维修,导致成本增加和工期延长。
3.土木工程项目施工进度管理的现状与改进建议
3.1 现状
就工程建设而言,如果延误了工期,必然会增加施工的成本。因此,施工进度影响着施工单位的经济效益的高低,并且起到关键性的作用。在这种情形之下,施工进度的控制就成为了降低工程造价的关键,同时也变成了工程管理很重要的一个环节。但在实际情况中,控制施工进度的效果往往是很不理想的,结合实际情况而言,通常是以下几种原因导致这种情况的发生。
1)人为原因。土木工程无论是规划、设计或是施工,都需要人对其进行具体的实施。因此,影响施工进度的最主要因素之一就是人。土木工程建设中涉及到了各方的利益,所以各方在只考虑自身利益的情况下很容易在工程建设中产生意见上的分歧,如果无法在第一时间达成一致,那么就会很容易的影响施工的正常进行,进而延误工程进度。
2)条件原因。土木工程的施工周期一般来说都比较长,并且在施工活动中往往会受到工程当地地质环境和水文条件的限制。
3)资金原因。对于一项工程来讲,施工活动的顺利进行需要以充足的资金作为保障,但是现实中却经常出现预付款不足或者不按时到位等情况,导致工程建设中资金周转出现问题,延误工程进度。
4)管理原因。管理活动中需要工作人员积极发挥主观能动性,依据工程施工实际情况调整管理策略。所以,仅有管理机构并不意味着管理活动就一定有效,要想实现工程进度的有效控制,除了要成立管理机构之外,还要采取措施调动管理者的积极性,使管理机构能够真正发挥出作用。但现实中,这一点却往往被忽视,管理机构发挥的作用相当有限。
3.2 改进建议
对于上述问题,在管理活动中应注意尽量避免或者降低其负面影响。一般来讲,控制施工进度可通过优化工期的方式实现。
具体实施中,可以下述几点为切入点:
1)完善进度计划。在施工正式开始前,应注意立足工程实际,结合具体环境、条件、设计方案、预算时间,优化施工工艺与方法,对设备、人工、时间做好合理安排。进度计划应综合考虑多项因素,具有一定的预防性和前瞻性,尽量降低施工矛盾出现几率。
2)严格执行进度计划。在进度计划制定之后,应通过强化监管等方式,确保计划的落实。具体执行中,以优化工程资源配置为原则,做好人力资源与施工设备的合理调配,对施工风险以及可能会出现的问题做好预防、制定应急方案,将意外情况对正常施工的影响降至最低。
3)做好现场管理。现场管理的重点任务是对施工活动进行协调,以保证施工秩序,提高施工效率。具体实施中,应对施工管理中不同人员的职责进行明确分工,以增强现场人员的责任感。另外,现场管理还应做好相应的监督工作;协调好工程各方的利益。
4)改进管理方法。目前,施工进度控制中比较常用的方法有横道图法、曲线图法等,施工过程中可结合实际选择适用的方法。
4.土木工程项目施工质量管理中的普遍问题及应对策略
4.1 问题
土木工程项目施工质量管理中普遍存在的问题包括:
1)安全隐患多。在实际施工中,质量管理会遗漏一些细节,导致工程施工中存在较高的风险,因此造成安全隐患比较多。
2)工程整体质量不高。由于土木工程施工工序较为复杂,所以威胁施工质量的因素比较多,比如钢筋长度、绑扎方式等。在这样的情况下,若管理工作不细致、要求不严格,极易导致工程质量出现问题。
3)人员与制度问题。由于目前很多工程施工中并未确立严谨的工作制度,导致管理工作的开展缺乏有力依据,在此情况下,管理效率相对较低。另外,作为质量管理工作的实施者,很多管理人员本身的综合素质并不高,不仅专业基础不扎实,实践经验也比较缺乏,工作效率低。
4.2 应对策略
对于土木工程施工质量管理存在的上述问题,这里建议采取下述对策:
1)强化安全管理。现场管理中应注意做好技术交底和安全检查,实行责任制,降低施工过程中的安全风险。
2)提升工程人员的综合素质。为了保证施工作业有序进行,在具体的管理工作中就要重视树立质量意识,强调工程质量的重要性,确保施工人员按照工程要求开展施工作业。同时,还要对工程人员进行技术培训和安全教育,做好宣传工作,提升其质量意识。
3)实行全过程管理。为了保证施工质量,土木工程建设中可采取成立视察队的方式,对施工过程进行管控和协调。另外,质量控制也要转变思想,加强对事中控制及事前控制的重视,推行以预防为主、控制为辅的管理模式,提升管理工作的有效性,使工程建设的全过程始终处于控制之中。
5.结语
关键词:工程项目管理;现状;对策
中图分类号:TL372+.3文献标识码: A 文章编号:
1、土木建筑施工项目管理的现状
1.1技术控制问题
施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都具有非常重要的作用,设计者意图的实现往往取决于施工技术;竣工效果检验也取决于施工技术。在一定条件下,施工技术的先进与否直接影响到土建施工能否成功。如今的土建工程施工技术有着明确的技术规范和监理规则,但是在施工过程中往往会出现技术指标的不稳定性因素,土建工程施工技术包括很多方面:深基坑开挖技术、混凝土技术、防水技术、预应力技术等都是决定施工效果的重要技术指标。在众多的技术要求上,必须加强对技术的控制管理才能保证施工技术的完美,但是面对复杂多样化的技术问题,控制体系存在着漏洞。针对技术控制,工程施工监督部门往往更重视对重点技术问题进行监理控制,但是往往会忽视对现场、资源、气候问题的考虑,殊不知这些外界因素也是技术控制的重点内容。
1.2进度控制问题
土木建筑施工的进度控制对工程建设项目建设阶段的工作程序和持续时间会有总体的安排,合理地按照进度规划进行施工规划可以保证土建施工、检查、调查等一系列活动在可控制的范围之内。但是现今我国的土建工程施工存在着总包与分包的关系,在这样的情况下,往往对进度控制有着不能统一要求的问题。这样一来,就会使得整体的土建施工不能按照总体的工程项目预定时间交付使用,严重影响土建工程的投资效益,增加工程施工的管理费用,从而增加了工程施工的成本,同时也降低了工程按时投产所带来的效益。
1.3环境公害问题
21 世纪是重视环保的新时代,而土建施工对环境的影响也在显现出来,土建施工必然会带来诸如粉尘、有害气体、噪声、强光废弃物、杂乱的施工现场、高空坠落物、地震以及其他偶然事故等,而这些都不同程度地对城市居民生理上和心理上造成了伤害,在施工过程中认清这些环境问题是土建施工的首要问题。但是如今的土建施工却缺少对环境公害问题的管理规则,对与环境公害问题也没有足够的认识,多数的土建施工部门对环境问题还是采取忽视的态度。
2、解决我国工程项目管理的策建议
2.1必须建立和健全项目管理的相关法律、法规目前,我国一些地方的建筑市场比较混乱,项目管理极不规范“无法可依、有法不依、执法不严”的现象极为普遍。为此我们必须贯彻国家有关的方针政策,建立和健全各类建筑市场管理的法律、法规和制度。同时政府部门也分发挥和运用法律、法规的手段,培养和发展我国的建筑市场体系,确保建设项目从前期策划、勘察设计、工程承发包、施工到竣工等全部活动都纳入法制
轨道。
2.2扩展工程项目管理工作的范围
我国目前的工程项目管理内容比较单一,最主要是工程监理。如今工程项目管理日趋国际化,工程项目管理的范围绝不应该仅局限于后期实施阶段,前期策划甚至后期的物业管理都应该包括在内。只有这样,跟上市场潮流,扩展工程项目管理工作的范围,才能减少与国际工程项目管理水平的差距。
2.3全力解决土建施工的环境公害问题
(1)加强施工管理。有效的施工现场管理能够控制施工垃圾问题,同时对于施工工人的生活垃圾也有了合理的控制,确保了施工场所的干净整洁。(2)采用优质的工程材料。优质的工程材料会将对周围的环境的影响将到最低,同时优质的工程材料也避免了施工过程中安全隐患的发生。(3)采用先进的施工技术。先进技术往往会带来更为省料、省时的施工,这样就可以节省原材料,缩短工期避免造成长时间的环境影响。
2.4 增强工程项目管理观念,建立完善的法律法规体系
针对我国现在工程项目管理观念谈薄这一现象,增强工程项目管理的观念势在必行。我们要认识到工程项目管理在工程建设中的作用和价值。必须要加强项目管理方面的教育与培训。让社会和企业看到并接受工程项目管理在建设中的作用。从法律方面来完善相关法律法规体系是恰当的补充,通过法律手段强制推行工程项目管理规范,可以具体到对工程项目管理的范围,工程项管理的市场等等方面进行规定。使整个工程建设过程从前期策划到勘察设计再到招投标以及最后的施工等都能够顺利的进行。这样就可以逐步缩小我国和世界先进工程项目管理水平的差距,提高我国企业的工程项目管理水平,进而提高企业的整体竞争能力。
3、土木工程的发展方向
(1)加强新材料的研发及使用。加强新材料的研发力度,不但要增加建筑材料的品种,更要改善传统材料的性能。例如,粘土发展为非粘土制品、粘土实心砖发展为空心砖;增加混凝土硬度、强度,使其更环保节能;提高钢材的强度,增加其韧性。新材料的应用必然会提高我国建筑的质量、美观性、舒适性,提高我国建筑领域在国际上的地位。(2)创新管理技术,转变运营方式。改变以往以手工操作为主的生产方式,运用现代化的生产工具实现机械化建设。建筑业是国民经济的支柱产业,土木工程的施工涉及到国计民生,因此,土木工程施工企业要加强自身的思想道德建设,以强大的社会责任感建设优质的建筑物; 政府的监管部门也要加强法律法规建设,维护建筑业的市场秩序,促进建筑业的良性竞争和发展。
我国工程项目管理起步较晚存在的各种各样的问题,我们必须要正确认识到这一点并积极想办法去解决这些问题,只有这样才能提高我国的工程项目管理水平,增强企业竞争能力,缩短与国际工程项目管理的差距。作为工程管理的研究者、从业者要抓住锲机,内强素质、外塑形象,不断提高我国的工程管理平,增强我国建筑企业的竞争力。
参考文献:
[1]陆惠民.工程项目管理[M].南京:.东南大学出版社,2006( 06)
【关键词】结构控制;模糊控制;模糊算法;遗传算法
1 结构振动的控制技术
以往土木工程的结构振动控制主要针对的是某种特定情况下的计算与分析,其分析的针对性较强但是计算的方法局限性较大。而从模糊控制的角度看,其不需要被控制对象具有精确的数学模型,具有更加广泛的适应性。在研究中模糊控制理论、自适应技术、计算机控制技术、工程结构理论相结合等方面相互结合,性的计算分析结果也具有一定的实用性。实践中采用理论分析、计算仿真、结果分析等措施与手段,可分析出无控制的情况下、有模糊控制器、增加因子自调整模糊控制器后结构产生的振动形态、强度、响应曲线等,以此形成一个相对特定的模糊控制算法,并以此适应结构设计。土木工程的结构模糊控制是一种新型的振动控制技术,利用模糊控制可以处理工程中诸多不确定的因素,其算法较为简单也可起到较好的控制作用,且工程造价低应用前景广泛。
所谓的结构控制起源于上个世纪的70年代,其目的是对振动加以控制,具体看就是对结构的动力反应与动力不稳定性等振动情况进行控制,使其在符合结构允许的强度范围。实践证明其可以降低结构自身的重量,改善结构的力学性能,提高结构所达到的承载能力与可靠程度。振动控制主要措施有消振、隔振、吸振、阻尼减振、控制结构优化、外部能源控制等。因此结构振动控制可以划分为主动被动控制、混合控制、半主动控制等。被动控制有隔振、吸振、阻尼措施等,其控制力主要来自控制装置随着结构仪器的振动变形,控制装置本身是被动的;主动控制则是依靠外部施加的能源对减震结构进行控制,其控制力控制装置安装某种控制策略完成对结构的控制;半主动控制是利用少量的外加能源进行控制,其控制力是因为控制装置本身的运动而产生的,但是在控制的过程中,控制装置能从外部施加的能源中主动调整本身的控制参数,从而获得相应的控制力完成控制;混合控制的技术就是将主动控制与被动控制的技术结合起来形成一种合成控制方式。
上面的四种振动控制方式中,被动的控制方式是较为经典的技术措施,是一种开环控制,目前仍然被广泛的应用。但是因为被动控制技术缺乏跟踪与自适应能力,一旦出现结构上承受的动力载荷超出了预计则控制的效果会大幅度降低甚至失效。主动控制的技术是一种现代技术,其应用现代技术输入动力和结构反映实现联机完成实时跟踪,在按照分析计算的结构对控制机制加以控制,实现自动调节,使得结构在地震中始终定位在安全状态下,避免损伤。半主动控制是土木工程结构振动控制的新兴课题,其依靠的是较小的外部能源输入从而改变整个土木结构振动情况,减小结构反映而不提供控制力。半主动控制的效果优于通常的被动控制,与主动控制效果相似,且机构简单,能耗相对低,容易控制。
2 结构控制的算法分析
结构振动的算法主要是针对主动控制而言。结构主动控制的计算方法源于近代的控制理论,但是这些理论在土木工程中的应用中会产生一些列的特定的问题,这些问题都是控制算法中需要解决的。从原理上看现代控制理论的控制算法可以大部分可以借鉴。但是土木工程的特殊性使得这些算法并不是都能直接应用,一些则需要进行特殊的处理。常用的控制算法包括了经典线性控制、瞬时最优控制、极点配置计算、独立空间控制、模糊控制等等。其中模糊控制算法的应用已经渐渐成结构振动控制的主要发展方向。
所谓模糊控制就是以模糊集合理论、模糊语言变量、模糊逻辑等为基础的计算方式。模糊控制不需要清除的了解对象数学模型,可以克服非线性所带来的负面影响,同时模糊控制对于变量参数问题适应性较强。模糊规则的归纳、规则库的建立可以从实际的控制经验中获得数据基础。以往因为人们对控制对象的认识是不完整的,因此模糊控制器在设计中会出现一些问题而影响控制的质量,而遗传算法的引入则改变了此种情况。近些年,遗传算法已经广泛的应用与土木工程结构的地震相应控制上。一些学者采用双枝竞赛测量的遗传算法优化了结构抗震控制其的模糊控制参数,并获得了成功,则显示了遗传算法在模糊控制其中多目标优化条件下的有效性。另外,学者采用遗传算法实现了对安装有阻尼器的智能隔震装置的模糊控制。也有学者对地震作用下钢结构模型完成了模糊控制。试验表明采用遗传算法作为模糊控制算法可以优化模糊控制器,并可以获得较好得到效果。我国的专家也利用小种群遗传算法优化了结构地震响应阻尼控制器。而国外学者也实现了阻尼器减小多自由度结构地震相应的模糊控制,并利用微观遗传算法解决了对模糊控制其器的调试。
3 (遗传)模糊控制算法的应用
基于遗传算法的模糊控制器设计与应用是目前模糊控制的应用形式的一种。运用遗传算法建立起来的相应机制,对地震机理信号的处理、阻尼其控制电流之间的模糊规则成为了模糊控制的核心思路。为了研究的方便与简单化,模糊逻辑控制器已经在隶属度函数的确定条件下保持不变。下面就多MR阻尼遗传模糊算法的应用进行举例说明。
算例:某土木工程为6层锚索结构模型,结构的1-6层质量都为相同的重量,低1-6层的刚度设计也为相同参数,其层高也为相同。前三阶段的阻尼比与固有的频率经过测算可以得出,此时按照单MR的模糊算法进行处理,步骤为:利用二进制编码;确定适应度函数;遗传算子分析;群体规模选择;初始化种群。这样就确定了阻尼器参数。多MR阻尼所得到的结果仅仅是编码长度产生了改变,向对于的规则也依据表1来进行。
表1 多阻尼器模糊规则表
4 结束语
结构振动的控制是一门新兴的学科,其设计的控制理论、计算机技术、控制算法等都是最前沿的技术成果,其应用可有效的降低结构在地震作用中的反应与损害,有效的提高了土木工程结构的抗震性能。其控制算法也呈现出多元化,随着土木工程结构的模糊控制算法引入了遗传算法后,试验证明对于模糊控制器阻尼效果是令人满意的,其半控制效果也达到了最佳效果。
参考文献:
[1]陈水生,李锦华.磁流变阻尼器对建筑结构地震响应半主动控制分析[J].铁道工程学报,2007,(09)