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篇（1）

中圖分類號:CT642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1673-291X(2010)02-0215-03

當(dāng)代土木工程專業(yè)學(xué)生的能力結(jié)構(gòu)已經(jīng)落后于時代的發(fā)展,主要表現(xiàn)在:(1)采用傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法,教學(xué)手段落后,限制了學(xué)生個性的發(fā)展,學(xué)生缺乏創(chuàng)造性思維和主動獲取知識的能力;(2)部分學(xué)生缺乏將來就業(yè)所必須的計算機(jī)應(yīng)用和外語應(yīng)用能力;(3)部分學(xué)生只忙于學(xué)習(xí),缺乏必要的人際交際能力和組織管理能力;(4)學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論無法在學(xué)生頭腦中形成統(tǒng)一的體系,基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識沒有真正起到基礎(chǔ)和鋪墊的作用;(5)學(xué)生解題能力強(qiáng),處理實際問題能力弱,理論和實踐嚴(yán)重脫節(jié);(6)學(xué)生在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中只是盲目地服從,缺乏主動性;(7)多數(shù)學(xué)校沒有建立實踐(訓(xùn))教學(xué)基地,使得學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)不足,缺乏分析、判斷和解決實際問題的能力。

基于以上原因,我們認(rèn)為很有必要結(jié)合目前國際、國內(nèi)土木工程領(lǐng)域的發(fā)展形勢,以東北農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)為研究平臺,以學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向,以“強(qiáng)基礎(chǔ)、寬口徑、多方向”為原則[1],對土木工程專業(yè)核心能力培養(yǎng)進(jìn)行深入細(xì)致的研究。采用層次分析法,確定適應(yīng)21世紀(jì)需求的土木工程專業(yè)人才的核心能力,并提出土木工程專業(yè)人才核心能力培養(yǎng)的實施方案。

一、層次分析法簡介

層次分析法(AHP)是由美國運籌學(xué)家T. S. Satty教授于20世紀(jì)70年代提出的,它是一種處理多準(zhǔn)則、多目標(biāo)復(fù)雜問題的簡單決策工具。經(jīng)過多年的發(fā)展,層次分析法已經(jīng)在能源系統(tǒng)分析、城鎮(zhèn)規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)管理、科技成果評價以及工程技術(shù)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2]。

(一)層次分析法基本原理

層次分析法的基本原理是:把復(fù)雜問題分解成各個組成要素,將這些要素按照支配關(guān)系分組形成遞階層次結(jié)構(gòu)(即目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層等層次),在此基礎(chǔ)上對各層次中諸因素進(jìn)行定性和定量分析,最后綜合決策者的判斷確定各決策方案相對重要性的總排序[3]。

(二)層次分析法基本步驟

采用AHP進(jìn)行決策時,一般包括以下四個主要步驟[4,5]:

1.構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)所研究問題的性質(zhì)的決策目標(biāo),分析各組成要素之間的關(guān)系,建立遞階層次結(jié)構(gòu)。

2.構(gòu)造判斷矩陣

采用問卷調(diào)查的方法,要求受調(diào)查者按照1-9標(biāo)度法,對同一層次中各因素相對于上一層次中某一準(zhǔn)則的重要性進(jìn)行兩兩比較,從而可以構(gòu)造判斷矩陣。

3.建立權(quán)重集

首先進(jìn)行層次單排序,根據(jù)判斷矩陣推算各層次中諸因素相對于上一層問題的相對重要性系數(shù)(也稱為權(quán)重)即為層次單排序。

4.一致性檢驗

為了評價層次排序的有效性,還必須對判斷矩陣的評價結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗。采用T. L. Seaty提出的隨機(jī)一致性比值 (Consistency Ratio)的概念進(jìn)行一致性檢驗。

二、土木工程專業(yè)應(yīng)用型人才能力分析

高等學(xué)校本科畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)成為社會的高層次人才,其應(yīng)具備的能力應(yīng)主要包括獲取知識的能力、綜合運用知識的能力和創(chuàng)新能力[6]。

1.獲取知識能力

主要包括:(1)外語應(yīng)用能力;(2)計算機(jī)應(yīng)用能力;(3)非智力因素。

2.綜合運用知識能力

主要包括:(1)工程勘測能力;(2)規(guī)劃設(shè)計能力;(3)施工管理能力。

3.創(chuàng)新能力

主要包括:(1)跨學(xué)科知識融匯能力;(2)綜合分析能力;(3)初步科研能力。

4.拓展能力

即學(xué)生通過在校期間積極參與社會實踐、校園文體活動、班級及學(xué)生日常事務(wù)管理等活動,主動接觸社會,自我鍛煉提高,所獲得的適應(yīng)社會的能力。

三、實例分析

采用層次分析法(analytical hierarchy process,AHP),通過構(gòu)造判斷矩陣、建立權(quán)重集及一致性檢驗等程序,對應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才的能力進(jìn)行優(yōu)選,對應(yīng)用性土木工程專業(yè)人才能力結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價分析,確定施工管理能力是應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才所應(yīng)具備的核心能力,為提高土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提供依據(jù)。

(一)應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才能力識別

在查閱大量文獻(xiàn)并對有豐富教學(xué)和工程經(jīng)驗的土木工程專家進(jìn)行訪談的基礎(chǔ)上,對應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才能力進(jìn)行識別,見前述。

(二)構(gòu)造應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才能力結(jié)構(gòu)評價模型

按照目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層幾個層次將已經(jīng)識別出的應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才能力結(jié)構(gòu)層次化,從而構(gòu)成應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才能力結(jié)構(gòu)評價模型,見下圖。

(三)構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)問卷調(diào)查的結(jié)果,對專家意見匯總后進(jìn)行加權(quán)平均,就可以給出第二層B中各因素對應(yīng)于第一層A的判斷矩陣及第三層C中各因素對應(yīng)于第二層B中各因素的判斷矩陣。

(四)建立權(quán)重集

1.層次單排序

(1)在應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才能力結(jié)構(gòu)中,綜合運用知識能力最為重要,其次是獲取知識能力,第三是拓展能力,第四是創(chuàng)新能力,見表1。

(2)在應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才獲取知識能力結(jié)構(gòu)中,計算機(jī)應(yīng)用能力最為重要,其次是外語應(yīng)用能力,第三是非智力因素,見表2。

(3)在應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才綜合運用知識能力結(jié)構(gòu)中,施工管理能力最為重要,其次是規(guī)劃設(shè)計能力,第三是工程勘測能力,見表3。

(4)在應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才創(chuàng)新能力結(jié)構(gòu)中,綜合分析能力最為重要,其次是跨學(xué)科知識融匯能力,第三是初步科研能力,見表4。

(5)在應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才拓展能力結(jié)構(gòu)中,社會交往能力最為重要,其次是組織管理能力,第三是書面及口頭表達(dá)能力,見表5。

2.層次總排序

根據(jù)層次單排序的計算結(jié)果,計算第三層C中各因素對于A的權(quán)重,即層次總排序。由層次總排序可知在應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才能力結(jié)構(gòu)中,施工管理能力最為重要,其次是計算機(jī)應(yīng)用能力,第三是規(guī)劃設(shè)計能力,第四是社會交往能力,第五是外語應(yīng)用能力,第六是工程勘測能力,第七是綜合分析能力,第八是組織管理能力,第九是非智力因素,第十是書面及口頭表達(dá)能力,第十一是跨學(xué)科知識融匯能力,第十二是初步科研能力。具體見表6。

(五)一致性檢驗

經(jīng)過計算,各判斷矩陣均符合一致性要求,說明層次排序有效。

三、提出土木工程專業(yè)人才核心能力的培養(yǎng)方案

(一)優(yōu)化課程體系,突出學(xué)生施工管理能力的培養(yǎng)

在課程體系設(shè)置中側(cè)重學(xué)生施工管理能力的培養(yǎng),設(shè)置《建筑施工技術(shù)與組織》、《工程建設(shè)監(jiān)理》等10門相關(guān)課程、1個相關(guān)課程設(shè)計及3個相關(guān)實習(xí),有利于強(qiáng)化施工管理能力(包括施工現(xiàn)場的圖形表達(dá)能力、識圖能力、及土木工程材料的應(yīng)用能力)及工程素養(yǎng)。

(二)引導(dǎo)學(xué)生選課

由于大部分學(xué)生對于土木工程專業(yè)缺乏足夠的了解,因此,在選課時具有很大的隨意性。為使學(xué)生學(xué)到更多將來在生產(chǎn)一線需要用到的知識,可嘗試引導(dǎo)學(xué)生選課。例如,嘗試引導(dǎo)學(xué)生選修《建筑工程經(jīng)濟(jì)學(xué)》、《建設(shè)監(jiān)理》、《建筑法規(guī)》及《工程項目管理》等與學(xué)生施工管理能力密切相關(guān)的課程。

(三)強(qiáng)化認(rèn)識實習(xí)、建筑施工實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生施工管理能力的重要環(huán)節(jié),應(yīng)重視認(rèn)識實習(xí)、建筑施工實習(xí)等實踐教學(xué)。

土木工程專業(yè)的認(rèn)識實習(xí)采用校外集中實習(xí)和分散實習(xí)相結(jié)合方式。由學(xué)院安排統(tǒng)一參觀施工現(xiàn)場,學(xué)生分組獨立參觀已建工程,學(xué)生在實習(xí)過程中或利用假期可以進(jìn)行拓展實習(xí),參觀道路、鐵路、橋梁工程及水利工程。

四、結(jié)束語

21世紀(jì)土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)面臨著新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和前所未有的機(jī)遇。如何培養(yǎng)新一代的土木工程專業(yè)人才,對能力進(jìn)行定位是個關(guān)鍵問題,這使得核心能力培養(yǎng)的研究已經(jīng)迫在眉睫。本文應(yīng)用層次分析,通過構(gòu)造判斷矩陣、建立權(quán)重集及一致性檢驗等程序,對應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才的能力進(jìn)行優(yōu)選,確定各層次各元素相對重要性的排序權(quán)值,總結(jié)提出培養(yǎng)應(yīng)用型土木工程專業(yè)人才核心能力的培養(yǎng)方案,即如何提高土木工程專業(yè)人才施工管理能力,為構(gòu)建高校土木工程專業(yè)核心能力培養(yǎng)體系及提高人才培養(yǎng)質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn):

[1] 董事爾,趙渝林,明承林,李文淵.寬口徑土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].高等建筑教育,2002,(1):19.

[2] 葛慧明.層次分析法在專業(yè)技能評估中的應(yīng)用[J].無錫南洋學(xué)院學(xué)報,2008,7(1):19.

[3] 李允為.層次分析法簡介[J].學(xué)校衛(wèi)生1989,(4):26.

[4] 馮浩.工程設(shè)計方案的最佳選擇――介紹層次分析法的原理及其應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計與制造,1989,(5):7-8.

篇（2）

高等院校的培養(yǎng)目標(biāo)要求本科畢業(yè)生掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，具有分析與解決實際問題的能力，具有從事本專業(yè)工作的能力和初步的科學(xué)研究能力。近年來，我國建筑經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，社會對高等學(xué)校土木工程專業(yè)的人才需求量增大，對其質(zhì)量的要求也逐步提高。土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計是反映學(xué)生綜合運用大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識獨立分析和解決問題的能力，及進(jìn)行工程設(shè)計和科學(xué)研究的能力。如何抓好畢業(yè)設(shè)計這一實踐環(huán)節(jié)，提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，應(yīng)引起高校專業(yè)課教師的高度重視。為提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，更好地適應(yīng)社會，各項教學(xué)改革均應(yīng)考慮畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)效果，并采取相應(yīng)的改革措施，使畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。在畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)工作中，還存在一些問題。

一是教師自身創(chuàng)新能力有限，責(zé)任心不夠。教師課堂教學(xué)任務(wù)繁重，投入到畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，更無精力要求學(xué)生畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新。

二是畢業(yè)設(shè)計過程中忽視對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計選題及內(nèi)容單一，不靈活。

三是畢業(yè)設(shè)計模式僵化，學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維的條件受限。僅局限于校內(nèi)做畢業(yè)設(shè)計，反對校企結(jié)合的模式，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的拓展。

四是畢業(yè)設(shè)計過程檢查和考核評價體系有待創(chuàng)新。畢業(yè)設(shè)計開題報告、中期檢查等環(huán)節(jié)只注重形式，沒有起到應(yīng)有的作用，畢業(yè)設(shè)計成績給定標(biāo)準(zhǔn)需要細(xì)化。

一、實施方案和實施方法

1.提高教師自身的創(chuàng)新能力和責(zé)任感

高校教師自身的創(chuàng)新能力對創(chuàng)新教育起著重要作用。在這方面，學(xué)校應(yīng)積極支持并出臺鼓勵教師進(jìn)行創(chuàng)新的政策，鼓勵專業(yè)課教師深入現(xiàn)場，解決社會生產(chǎn)實際中的具體問題，在教學(xué)和科研中提高創(chuàng)新能力，養(yǎng)成創(chuàng)新的良好教風(fēng)，不斷積累開展創(chuàng)新教學(xué)工作的經(jīng)驗。鼓勵教師積極申報國家級、省級教學(xué)改革及科學(xué)研究項目，充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，并帶動學(xué)生把畢業(yè)設(shè)計融入到科研項目中。畢業(yè)設(shè)計不像課堂教學(xué)，它可以巧妙加入個人對以前所學(xué)知識的充分理解。在這個過程中，教師思路靈活，思維開闊，不斷創(chuàng)新才能帶動學(xué)生有更開闊的思路。另外，高校教師應(yīng)把創(chuàng)新教育當(dāng)作一種責(zé)任教育，充分認(rèn)識到創(chuàng)新給學(xué)生帶來的效益。學(xué)校在安排教學(xué)任務(wù)時，盡量減輕有指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計教師的課堂工作量；或者課堂教學(xué)任務(wù)重的教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計學(xué)生數(shù)盡量控制在可指導(dǎo)的范圍內(nèi)。保證教師有足夠的時間指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計并進(jìn)行創(chuàng)新能力發(fā)揮。

2.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，抓好畢業(yè)設(shè)計選題工作，發(fā)揮教師和學(xué)生的創(chuàng)新能力

畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)教育最后一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，必須更好地體現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練。在進(jìn)行專業(yè)課教學(xué)計劃過程中，結(jié)合認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)及課程設(shè)計，一方面由各專業(yè)教師結(jié)合自己參加的科研課題，組織學(xué)生參加本專業(yè)的科研活動，進(jìn)行創(chuàng)新能力和實踐能力的鍛煉；另一方面在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前，利用4周的畢業(yè)實習(xí)時間，由學(xué)生結(jié)合畢業(yè)實習(xí)基地，在專業(yè)教師的指導(dǎo)下，結(jié)合專業(yè)方向?qū)ν聊竟こ唐髽I(yè)單位和設(shè)計院的新材料和新技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，學(xué)生自己選題后，由指導(dǎo)教師根據(jù)選題和研究的內(nèi)容是否具有創(chuàng)新性而確定是否開題。這樣可以有效調(diào)動學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新能力的積極性和主動性。

有計劃的提前進(jìn)行設(shè)計也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種途徑。為了使學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計緊密結(jié)合，可以在專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)實習(xí)過程中就逐步引入畢業(yè)設(shè)計。例如，在第八學(xué)期讓學(xué)生熟悉和掌握畢業(yè)設(shè)計所涉及的相關(guān)專業(yè)知識，明確設(shè)計任務(wù)，查閱相應(yīng)文獻(xiàn)資料，提前進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計工作狀態(tài)，學(xué)期末做出初步設(shè)計方案。提前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計某種程度上變相延長了畢業(yè)設(shè)計時間，使學(xué)生有足夠的時間進(jìn)行創(chuàng)新思考，為正式的畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)，也有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，既有利于專業(yè)課學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高，也促進(jìn)學(xué)生增加對畢業(yè)設(shè)計工作的投入。提前進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計也可以使學(xué)生與專業(yè)教師有較多的接觸機(jī)會，有更多的時間向教師請教設(shè)計方法和設(shè)計思路，有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

畢業(yè)設(shè)計選題是否合適，對畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量、學(xué)生能力的發(fā)揮以及學(xué)生知識水平的提高有很大影響?？偨Y(jié)起來，選題應(yīng)符合以下要求：（1）選題要符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，覆蓋專業(yè)主干課程內(nèi)容；（2）選題要聯(lián)系生產(chǎn)實際，或者結(jié)合教師的科研項目，提高就業(yè)后的科研能力；（3）選題應(yīng)新穎，不要局限于歷年的單一模式，可以擴(kuò)展到本專業(yè)相近的專業(yè)題目，例如施工組織設(shè)計、建筑概預(yù)算等，如果工作量不夠可以增加部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算作為補(bǔ)充。設(shè)計結(jié)束后學(xué)生創(chuàng)新能力有明顯的提高。

3.改革畢業(yè)設(shè)計模式，校企結(jié)合，設(shè)計與就業(yè)相結(jié)合，營造良好的創(chuàng)新條件

為了適應(yīng)社會的快速發(fā)展，必須改變傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計模式。在教學(xué)過程中，教師可以與建筑工程企業(yè)或者設(shè)計院相結(jié)合，采取統(tǒng)一安排、學(xué)生根據(jù)就業(yè)意向自主安排的模式，一方面可以使理論更好地聯(lián)系實際，另一方指導(dǎo)教師和學(xué)生可以學(xué)到一些課本上涉及不到的專業(yè)具體細(xì)節(jié)問題。結(jié)合現(xiàn)場做畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生可以在建筑公司相關(guān)專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人的指導(dǎo)下進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計工作，不僅可以拓寬知識面，還可以解決具體的生產(chǎn)實際問題。但需要教師嚴(yán)格把關(guān)，要求學(xué)生定期匯報畢業(yè)設(shè)計的階段性成果，對這些學(xué)生的要求要比在校學(xué)生更高，對學(xué)生具有一定的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性。這可以改善學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中被動接受自己不感興趣的課題的現(xiàn)狀，從而最大限度開發(fā)了學(xué)生潛在創(chuàng)新能力。

同時，學(xué)校和學(xué)院應(yīng)加快土木學(xué)院產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合步伐，鼓勵教師通過校友及有渠道的學(xué)生與大型建筑企業(yè)或者設(shè)計院聯(lián)系，建立合作關(guān)系，學(xué)院主動與這些單位磋商，達(dá)成聯(lián)合辦學(xué)，簽訂學(xué)生在單位進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計的有關(guān)協(xié)議。這樣的改革措施可以為專業(yè)課程設(shè)置，教學(xué)內(nèi)容改革方向提供依據(jù)，也可以縮短學(xué)校教學(xué)與企業(yè)需求之間的差距。

4.加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計過程檢查和成績考核體系的創(chuàng)新

畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行過程中，指導(dǎo)教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，組織管理是保障。畢業(yè)設(shè)計應(yīng)是嚴(yán)格的、規(guī)范化的過程。

（1）教師編寫畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書和任務(wù)書。任務(wù)書應(yīng)明確設(shè)計題目范圍、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計進(jìn)度安排及對設(shè)計成果的要求等。指導(dǎo)教師應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力、查閱和使用工具書的能力，教師按設(shè)計進(jìn)度，有針對性地對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式輔導(dǎo)。

（2）定期檢查。畢業(yè)設(shè)計開始一周后，要求每位學(xué)生寫好開題報告和設(shè)計計劃，并向指導(dǎo)教師匯報，教師要對設(shè)計方案、工作計劃、進(jìn)度安排等進(jìn)行全面指導(dǎo)，提出明確要求。校、院可以對開題的情況進(jìn)行抽查。在畢業(yè)設(shè)計全過程中，指導(dǎo)教師要保證有足夠的時間與學(xué)生直接見面，應(yīng)對本組學(xué)生每周進(jìn)行一次工作進(jìn)程和質(zhì)量的抽查。每月進(jìn)行一次階段檢查，提出指導(dǎo)意見。畢業(yè)設(shè)計的中期檢查對扎實開展畢業(yè)設(shè)計工作，減少“前松后緊”的現(xiàn)象，起到督促和推動作用。

篇（3）

（一）塑料土工格柵性能分析

塑料土工格柵分為單、雙向格柵。在經(jīng)擠壓制出的聚合物板材上沖孔，然后縱向（沿板材方向）拉伸便制成單向格柵；在此基礎(chǔ)上，再在其長度垂直方向拉伸便制成雙向格柵。塑料土工格柵的規(guī)格品種較豐富，其基本性質(zhì)如下：

1、力學(xué)性能：制造過程中，經(jīng)過定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向定向排列，加強(qiáng)了分子鏈間的聯(lián)結(jié)力，大大提高了其抗拉強(qiáng)度。

2、抗溫度性能：由于拉伸作用，使其抗高溫性能也提高。

3、耐久性能：由于土工格柵中加入炭黑等老化材料，使它具備較好的耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗老化等耐久性。

4、施工性能：土工格柵重量輕，與土或碎石咬合力強(qiáng)；抗酸堿、耐腐蝕、耐老化，性柔、質(zhì)輕易施工。

塑料土工格柵是有一定柔性的塑料平面網(wǎng)材，易于現(xiàn)場裁剪和連接（可用聚乙烯繩或連接棒連接），也可重疊搭接，便于現(xiàn)場組裝成所需形狀，折曲影響小，施工簡單，不需要特殊的施工機(jī)械和專業(yè)技術(shù)人員。

（二）經(jīng)編土工格柵性能分析

經(jīng)編格柵是近十幾年才發(fā)展起來的，它是以高強(qiáng)度纖維或滌綸為原料，經(jīng)襯緯雙軸向經(jīng)編機(jī)織成雙軸向經(jīng)編網(wǎng)格，再經(jīng)PVC浸漬涂層加工制成的一種土工格柵。經(jīng)編土工格柵有著優(yōu)良的工程性能：抗拉強(qiáng)度很高（大于6OKN/m）延伸率較小（10%左右）、抗撕裂強(qiáng)度大、縱橫向強(qiáng)度差異小，變形均勻。

（三）玻璃纖維土工格柵性能分析

玻璃纖維土工格柵是以玻璃纖維為原料，采用一定的編織工藝制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，該產(chǎn)品采用纖維長絲雙面涂覆而成。嚴(yán)格來說，玻纖格柵是經(jīng)編格柵的一種，但由于所采用纖維性質(zhì)的獨特性，而把它單獨歸為一類。其優(yōu)良工程性能如下。

1、抗拉強(qiáng)度極高，延伸率很低：抗拉強(qiáng)度能達(dá)到100KN/m，斷裂延伸率為3%左右。

2、沒有長期蠕變性：玻纖格柵不發(fā)生蠕變。

3、高溫穩(wěn)定性：玻纖格柵的熔點在1000℃以上，在160℃熱鋪瀝青混凝土上不受任何影響。

4、與路面混合料具有很好的相容性：玻璃纖維土工格柵經(jīng)表面有機(jī)涂層處理以后與混凝土混合料有機(jī)物具有很好的相容，從而改善了玻纖土工格柵不耐磨、不耐折的缺點。

5、化學(xué)穩(wěn)定性：經(jīng)過特殊處理后，玻纖格柵能防止各類化學(xué)侵蝕，抵抗生物侵蝕和氣候變化。

6、嵌鎖和限制作用：瀝青混凝土混合料穿過玻璃纖維土工格刪結(jié)構(gòu)，形成了復(fù)合嵌鎖結(jié)構(gòu)。限制阻止瀝青混凝土混合料運動，可得到更好的壓實，獲取更大的承載力，提高傳遞荷載能力，減少變形。

（四）三種格柵性能比較

上面分析了三種格柵的性能，下面再對它們的一些重要的工程性質(zhì)進(jìn)行比較（見表1）。

從表1可以得出以下結(jié)論：

1、土工格柵的極限抗拉強(qiáng)度從高到低排列依次是：玻纖格柵、經(jīng)編格柵、塑料格柵。而極限延伸率從高到低排列依次是：經(jīng)編格柵、塑料格柵（經(jīng)編格柵的延伸率視原材料有較大變化范圍，有的可能比塑料格柵的小）、玻纖格柵。且玻纖格柵沒有蠕變性。

2、玻纖格柵耐溫性明顯較其它格柵好，經(jīng)編格柵由于經(jīng)過涂層浸漬，耐溫性有所提高。

3、塑料格柵的縱、橫向接點是直接成型做成，故強(qiáng)度和縱、橫向肋條的強(qiáng)度相當(dāng)，而經(jīng)編、玻纖格柵接點為編織而成，故強(qiáng)度較本身材料強(qiáng)度低很多。

二、三種格柵在工程中的不同應(yīng)用

（一）塑料格柵的應(yīng)用

塑料格柵視單、雙向應(yīng)用場合分別如下。單向格柵：單向土工格柵適用于公路及鐵路路基、路堤、邊坡加筋、擋墻加筋、橋臺加筋、較淺層基礎(chǔ)的加筋。廣泛應(yīng)用于各類加筋擋土墻。雙向格柵：雙向格柵適用于公路及鐵路路基、路堤加筋、淺層基礎(chǔ)加筋，大型廣場、車碼頭貨場等永久性承載的地基增強(qiáng)，河道路基加筋，防治瀝青混凝土路面反射裂縫等。

（二）經(jīng)編格柵的應(yīng)用

經(jīng)編土工格柵應(yīng)用范圍為：軟土上的地基、堤壩加筋，均化應(yīng)力，提高基底穩(wěn)定性，調(diào)整沉降，減少不均勻沉降，提高承載力：路堤邊坡加筋，提高斜坡穩(wěn)定性；加筋橋臺，提高橋臺的整體性和強(qiáng)度，防止橋頭跳車；防治瀝青混凝土路面反射裂縫，增強(qiáng)路面基層的強(qiáng)度。

（三）玻纖格柵的應(yīng)用

玻纖格柵適用于瀝青和混凝土路面加筋、路面反射裂縫防治及新舊路面的銜接等變形量不是很大的場合。玻纖格柵用于瀝青道路時發(fā)揮的作用有：抗疲勞開裂、抗低溫收縮、耐高溫車轍和延緩反射裂縫。

篇（4）

1節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中的重要性

節(jié)能環(huán)保技術(shù)，從字面意義來看，就是兩個意思，一個是節(jié)能，盡可能減少資源浪費，提高資源的利用率，另一個就是環(huán)保，就是在施工中減少對環(huán)境的污染。以下是該技術(shù)在施工中的重要性分析：

1.1促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展

節(jié)能環(huán)保技術(shù)對于當(dāng)前階段生態(tài)環(huán)境不斷惡化的狀況有很好的改善作用，將其運用在土木工程施工中，不僅是減少了資源的浪費和環(huán)境的破壞，還能真正幫助企業(yè)減少成本投入，增加效益，最終促進(jìn)土木工程行業(yè)的良性發(fā)展，有力推動整個經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。

1.2滿足人們的生活需求

另一方面，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用也與人們追求高質(zhì)量生活水平的需求相匹配，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們的生活質(zhì)量逐步提升，對于生活水平質(zhì)量的要求也越來越高，但是與之相反的卻是外界環(huán)境的持續(xù)惡化，這與人們的要求背道而馳。節(jié)能環(huán)保技術(shù)能夠有效提高資源的利用率，減輕污染，對于環(huán)境生態(tài)的保護(hù)具有重要的意義，可以明顯改善環(huán)境惡化的狀況，為人們的高質(zhì)量生活要求奠定了基礎(chǔ)。因此綜合這兩方面的作用，節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中具有的意義就不言而喻了。

2土木工程施工中節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1節(jié)能環(huán)保意識不足

在現(xiàn)階段要想推廣節(jié)能環(huán)保技術(shù)，就得讓土木工程企業(yè)擁有節(jié)能環(huán)保的覺悟，但是在實際的執(zhí)行中，這些企業(yè)缺乏必要的節(jié)能環(huán)保觀念，自然也不會將其付諸實施。由于一些施工企業(yè)自身的意識不足，致使在施工中依舊使用傳統(tǒng)的施工技術(shù)，不積極改進(jìn)自身的不足，沒有做到新時代施工的要求。具體表現(xiàn)在，管理層沒有認(rèn)識到節(jié)能環(huán)保的重要性，在制定管理制度和下發(fā)指令之時，沒有考慮到工程對資源和環(huán)境的破壞；而施工人員本身也沒有相關(guān)意識，要么是不肯接受新型技術(shù)的學(xué)習(xí)，要么是在節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用中，不嚴(yán)格按照規(guī)范去操作，最終影響施工情況，還是不利于節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用推廣。

2.2缺乏新型設(shè)備

不少企業(yè)雖然初步認(rèn)識到了節(jié)能環(huán)保技術(shù)的重要性，但是在實際的執(zhí)行中卻沒有跟進(jìn)觀念的改進(jìn)，依舊使用陳舊的施工設(shè)備，想以此降低施工成本投入。但是舊設(shè)備的使用雖然大大節(jié)省了資金投入，卻不利于資源的有效利用，而且舊設(shè)備也不能很好地匹配節(jié)能環(huán)保技術(shù)，導(dǎo)致施工過程中容易出現(xiàn)一些資源配置不當(dāng)、施工技術(shù)不合理的狀況，進(jìn)而影響到施工的進(jìn)度與質(zhì)量，既沒能發(fā)揮出節(jié)能環(huán)保的作用，又降低了企業(yè)的施工能力，不利于企業(yè)的核心競爭力發(fā)展，企業(yè)最終反而失去了更多的利益。

2.3管理機(jī)制不完善

不少企業(yè)在開展施工之時，只注重技術(shù)的應(yīng)用，卻沒有將相應(yīng)的管理機(jī)制納入其中，導(dǎo)致施工人員在操作時，沒有嚴(yán)格按照應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)和步驟去施工，讓節(jié)能環(huán)保施工的效果大打折扣。這種管理機(jī)制的不完善包括管理制度的混亂和管理制度的形式化，前者在具體的管理中沒有明確的管理責(zé)任，對于施工人員很難起到監(jiān)督考核，后者則是脫離實際，只注重體系的建設(shè)，卻忽略了與實際狀況的協(xié)調(diào)。這兩個問題都在一定程度上反映了管理機(jī)制的不完善，落實到實際就是不能形成有效的監(jiān)管機(jī)制，影響施工的整體質(zhì)量。

3土木工程施工中節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1制定科學(xué)系統(tǒng)的施工方案

土木工程一般都是復(fù)雜的大型工程，在設(shè)計以及施工中會涉及到很多領(lǐng)域，這些復(fù)雜的涉及領(lǐng)域就相當(dāng)于復(fù)雜多變的影響因素，因此土木工程的施工不僅是復(fù)雜的，更是動態(tài)的，各種因素都可能會影響施工的良好開展。針對這種情況，施工負(fù)責(zé)人應(yīng)該結(jié)合施工技術(shù)、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量要求以及實際的施工環(huán)境，制定好一個科學(xué)的施工方案，確保節(jié)能環(huán)保技術(shù)能夠與施工方案有效融合，充分發(fā)揮它的作用。除此之外，施工負(fù)責(zé)人還應(yīng)該注重人員的分配調(diào)度以及資源的有效配置，實現(xiàn)科學(xué)配置，從各個環(huán)節(jié)減少資源的浪費。

3.2做好施工現(xiàn)場的保護(hù)工作

土木工程一般都是大型工程，經(jīng)常會對施工地表進(jìn)行巨大的改造，有些施工場地地質(zhì)比較穩(wěn)定，在施工后不易遭到破壞，有些施工場地生態(tài)環(huán)境比較薄弱，一經(jīng)動工就可能會造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞，所以做好施工現(xiàn)場的保護(hù)工作十分有必要。施工企業(yè)在施工前，一定要做好施工現(xiàn)場的勘察工作，熟悉掌握當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境，研制合理的施工方案，爭取將破壞降至最低。另外在施工過程中，施工人員一定要減輕對周邊環(huán)境的影響，比如說在人員比較密集的地方施工，施工方要做好機(jī)械的降噪工作，并將施工產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行分組安置。在施工結(jié)束后，施工人員還要做好修復(fù)工作，將遭到破壞的地表進(jìn)行填土修復(fù)等。

4節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中的具體應(yīng)用

4.1墻體節(jié)能技術(shù)

土木工程中的墻體節(jié)能技術(shù)是應(yīng)用一種新型的墻體材料，它能將原材料對于環(huán)境的污染降到最低，并能將建筑物的整體保溫性進(jìn)行提升。在工程施工中，采用蒸壓加氣空心磚能夠使建筑物的透氣性大幅度增強(qiáng)，并且具有可觀的隔熱作用和阻燃性能。在土木工程建筑施工中運用這種材料，能夠為人們提供更為舒適的建筑空間。

4.2門窗節(jié)能技術(shù)

門窗是建筑物重要的構(gòu)造部分，處理好門窗的施工設(shè)計，對于土木工程的質(zhì)量會有一個顯著的提升。門窗節(jié)能技術(shù)屬于土木工程節(jié)能環(huán)保技術(shù)中的一個重要分支，它的重點在于處理門窗框的接縫，應(yīng)用門窗節(jié)能技術(shù)，能夠有效增強(qiáng)建筑物的保溫性，根據(jù)不同季節(jié)的需要，將寒流與熱氣阻擋在外，減輕了建筑物內(nèi)部的用電需求，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。

4.3層面保溫技術(shù)

篇（5）

中圖分類號：O434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、土木工程建設(shè)項目智能材料的特征和概念

針對土木工程建設(shè)項目當(dāng)中所應(yīng)用到的智能材料的種類、特性和基本的概念進(jìn)行分析，是加強(qiáng)技術(shù)操作水準(zhǔn)的一個首要步驟。在上個世紀(jì)七十年代，美國率先的提出了關(guān)于在建筑項目之中使用智能材料的理念和想法，并且通過試驗測試，得出材料的基本特性。而在今后的幾十年發(fā)展當(dāng)中，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)以及各大部門對建筑項目研究的重視程度增加，先后的出現(xiàn)了機(jī)敏材料、建筑結(jié)構(gòu)自適應(yīng)材料以及智能材料等項目。

首先，當(dāng)前針對建筑項目當(dāng)中的智能材料并沒有一個統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的定義?？傮w的來講，在土木工程施工當(dāng)中應(yīng)用的智能材料指的是可以對外界的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行感知的、可以以此來對建筑進(jìn)行準(zhǔn)確的處理分析和判定的、具有適度相應(yīng)的智能材料。智能材料是高分子材料、人工合成材料、天然材料等之后出現(xiàn)的一種新型建筑施工材料，并且在今后的建筑行業(yè)當(dāng)中將發(fā)揮出巨大的效應(yīng)。另外還需要明確的是土木工程施工建設(shè)當(dāng)中所使用到的智能材料的基本特征，一般的來講，智能材料特性有以下幾點：反饋功能、傳感功能、自診斷功能、相應(yīng)功能、信息的積累以及識別功能、建筑結(jié)構(gòu)的自我修復(fù)功能、自適應(yīng)功能等。

而當(dāng)前所使用的智能材料還具有以下幾個方面的特性：第一，在土木工程建設(shè)施工項目當(dāng)中應(yīng)用的智能材料可以對外界的環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的感知，可以精準(zhǔn)的檢測出環(huán)境當(dāng)中的刺激和刺激所產(chǎn)生的強(qiáng)度，諸如應(yīng)變量、應(yīng)力、光、熱能以及核輻射和化學(xué)能等；第二，智能建筑材料還具有一定的驅(qū)動能力，可以對外界的變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)；第三，智能材料可以按照事前設(shè)計好的方式，來對自身的相應(yīng)進(jìn)行控制，同時還可以選擇相應(yīng)的具體方式；第四，智能建筑材料對于外界刺激所產(chǎn)生的反應(yīng)非常的快捷，并且非常恰當(dāng)：最后，智能材料受到外界的刺激并且當(dāng)刺激消除之時，可以迅速的、在短時間之內(nèi)恢復(fù)至最初始的狀態(tài)。

二、土木工程中智能材料的應(yīng)用

1、形狀記憶合金的應(yīng)用

形狀記憶合金是具有形狀記憶效應(yīng)的一種智能合金材料，作為新型功能性材料，最主要的優(yōu)點就是在激發(fā)材料的形狀記憶效應(yīng)過程中，材料可以產(chǎn)生高于700兆帕的回復(fù)應(yīng)力及8%左右的回復(fù)應(yīng)變，同時具有較強(qiáng)的能量傳輸儲存能力。該特性的應(yīng)用能夠?qū)⒉牧现糜诟鞣N結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自我診斷、增韌、增強(qiáng)與適應(yīng)控制的應(yīng)用研究，而且還可以將材料研制為智能型驅(qū)動器，在結(jié)構(gòu)變形、損傷、裂縫及振動等方面開展應(yīng)用研究工作。相變偽彈性與相變滯后性能是形狀記憶合金的另一個優(yōu)點，在加卸載過程中其應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)成環(huán)狀，表明材料在此過程中能夠吸收耗散較多的能量。形狀記憶合金具有高達(dá)400兆帕的相變回復(fù)力，結(jié)合該特性能夠研制開展形狀記憶合金被動耗能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)相變偽彈性性能，可在土木工程結(jié)構(gòu)中用于耗能抗震的被動控制。通常在結(jié)構(gòu)層間或底部安置形狀記憶合金被動耗能控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)耗能系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)的層間變形的感知，進(jìn)而起到消耗地震能量的作用。有關(guān)研究結(jié)果顯示，耗能器安裝形狀記憶合金結(jié)構(gòu)后，耗能器可吸收約為三分之二的地震能量，并顯著抑制結(jié)構(gòu)的位移。

2、壓電材料的應(yīng)用

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中集成壓電體，采用壓電傳感元件對結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)進(jìn)行感知，利用其輸出結(jié)果，采取適宜控制算法對壓電體的輸入進(jìn)行確定，以主動控制結(jié)構(gòu)振動的實現(xiàn)，是開展壓電類智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究的一個較為前沿的領(lǐng)域。很多研究人員在任意復(fù)雜激勵下，采用壓電陶瓷作為加速度傳感器與驅(qū)動體開展基于壓電層合結(jié)構(gòu)的主被動阻尼及主動振動控制等相關(guān)問題的研究工作，隨著近年來不斷發(fā)展的壓電材料與堆技術(shù)，使研究應(yīng)用壓電類智能結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域更為廣泛。主要應(yīng)用在土木工程結(jié)構(gòu)的噪聲主動控制、靜變形控制能、安全評定、健康監(jiān)測等眾多領(lǐng)域都獲得良好的控制效果。

3、光導(dǎo)纖維的應(yīng)用

光導(dǎo)纖維由外包層與內(nèi)芯構(gòu)成，是一種纖維狀光通信介質(zhì)材料，該材料采用先進(jìn)的信息傳輸技術(shù)起初用于通信傳輸系統(tǒng)，由于作為信息載體的光子在速度與容量上高于電子，因此得到較為迅速的發(fā)展。光子所具有的高并行處理能力與高信息率，潛力在信息容量與處理速度得到充分發(fā)揮。光纖材料在監(jiān)測、傳感及信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)确矫娴玫綉?yīng)用，將光纖作為傳感元件埋入傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)中針對結(jié)構(gòu)方面各項指標(biāo)實現(xiàn)自動監(jiān)測、診斷、控制、預(yù)報及評價等功能，而且將形狀記憶合金等驅(qū)動元件埋入，有機(jī)結(jié)合信息處理系統(tǒng)與控制元件，使混凝土結(jié)構(gòu)具有智能功能，進(jìn)而實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自我診斷與修復(fù)。在土木工程結(jié)構(gòu)診斷及主動控制地震響應(yīng)中，光纖材料一直作為設(shè)計傳感器的一種比較理想的材料，我國目前也已將其用于檢測評定三峽大壩。

4、壓磁材料的應(yīng)用

在外加磁場作用下，磁流變液懸浮體系的各項流變性能會產(chǎn)生明顯的可逆變化。同時在外加場強(qiáng)高于臨界值后，磁流變液將迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，在顯微鏡下能夠觀察到磁流變液的分散相顆粒在磁場作用下結(jié)成沿磁場方向的鏈狀結(jié)構(gòu)。在介于固液體之間可根據(jù)磁流變液特點具有的快速、可控及可逆性質(zhì)，控制流體特性實施時需要較低的能量，因此在智能結(jié)構(gòu)中通常將磁流變液作為動器件的主要材料。在土木工程領(lǐng)域，電視塔、高層建筑、大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)中都采用該材料用于實現(xiàn)對地震的半主動控制。此外，磁致伸縮智能材料也在相關(guān)研究中日益的得到重要關(guān)注。磁致伸縮智能材料具有強(qiáng)烈的磁致伸縮效應(yīng)，電磁/機(jī)械能能夠進(jìn)行逆轉(zhuǎn)換。在智能材料領(lǐng)域中應(yīng)用前景較為廣闊，該材料可用于大功率超聲器件、聲納系統(tǒng)、精密定位控制等多個領(lǐng)域。

三、智能材料的前景

目前在土木工程領(lǐng)域內(nèi)，智能材料的研究主要在以下三方面的應(yīng)用研究最受重視：（1）結(jié)構(gòu)健康的實時檢測與監(jiān)控。這主要是指將先進(jìn)的傳感元件和驅(qū)動元件集成在傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)中，利用它們構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)對結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，以確保重大土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠，降低其維修費用。（2）形狀自適應(yīng)材料與結(jié)構(gòu)。智能材料的研究與出現(xiàn)不僅可使土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進(jìn)的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進(jìn)的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合這一重大的學(xué)科研究發(fā)展方向。自適應(yīng)結(jié)構(gòu)既具有承受荷載和傳遞運動的能力，同時還兼有檢測（應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫、損傷、溫度等）、動作（改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變分布和結(jié)構(gòu)外形及位置等）和改變結(jié)構(gòu)特性（結(jié)構(gòu)阻尼、固有頻率、光學(xué)特性、周圍電磁場分布）諸多智能功能，因此其應(yīng)用前景非常廣闊。（3）結(jié)構(gòu)減振抗震抗風(fēng)降噪的自適應(yīng)控制。結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)一直是土木工程設(shè)計中的一個非常重要的問題，特別是對于高層建筑和橋梁等大型土木工程結(jié)構(gòu)的抗震抗風(fēng)問題更是如此，而智能材料的開發(fā)與應(yīng)用就可為之提供一個更為有效的新途徑，從而使結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)控制成為可能。目前，雖然智能材料還有這樣或那樣的不足，但是，隨著研究的深入，智能材料的性能將得到進(jìn)一步的改善。智能材料在許多領(lǐng)域都具有巨大的潛在應(yīng)用前景，其研究涉及材料科學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、生物、微電子技術(shù)、分子電子學(xué)、計算機(jī)控制、人工智能等學(xué)科與技術(shù)。

結(jié)束語

綜上所述，隨著智能材料的廣泛應(yīng)用，同時元件逐漸向小型化、多功能化及高功率化方向發(fā)展，在建筑結(jié)構(gòu)中復(fù)合控制、傳感、驅(qū)動系統(tǒng)及耦合/連接元件，建筑結(jié)構(gòu)將發(fā)展成為主動式智能建筑結(jié)構(gòu)，對于有效利用太陽能、抵御地震、風(fēng)振等嚴(yán)重自然災(zāi)害影響具有重要作用，為人們工作生活提供更為舒適安全的環(huán)境，對于提高土木工程結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）34-0063-01

1 建筑節(jié)能概述

1.1 建筑節(jié)能的內(nèi)涵

多數(shù)建筑工程開發(fā)商不重視節(jié)能住宅，甚至為了得到更多的經(jīng)濟(jì)效益而盲目地建設(shè)新奇的建筑物，不合時宜地聘請國外設(shè)計師來設(shè)計國外風(fēng)格的建筑物，進(jìn)而忽略本地的自然條件、發(fā)展?fàn)顩r，并導(dǎo)致了建筑資源浪費現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.2 建筑節(jié)能技術(shù)的重要意義

由于我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的逐步提升，人們的生活方式和生活水平均得到了極大地提高，建筑行業(yè)也逐步發(fā)展為我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，由于我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，每年對于建筑物的需求也相當(dāng)大，因而建筑耗能也隨之增加。相關(guān)調(diào)查研究顯示我國每年的建筑能耗達(dá)20億平方米，接近全球同行業(yè)總能耗的一半。我國建筑行業(yè)耗能量非常大，且已經(jīng)成為重要的能耗主體，建筑行業(yè)的節(jié)能減排已經(jīng)迫在眉睫，建筑行業(yè)能耗既會浪費大量的能量資源，也會嚴(yán)重污染國內(nèi)居住環(huán)境。我國的房屋建筑屬于一種長期用品，可以反復(fù)使用多年，房屋的使用壽命決定了建筑工程的建設(shè)目標(biāo)，要想隨意地改變所消耗的能源很困難，即使能夠改變這種能源消耗，也需要大量的資金投入；因受到區(qū)域性限制，不同地區(qū)的節(jié)能建筑也各不相同，例如我國的北方城市的主要建筑能耗為“保溫問題”，多數(shù)區(qū)域仍然借助墻體保溫技術(shù)來降低能耗，但是效果甚微，能量耗損嚴(yán)重，因而應(yīng)綜合運用多種新型技術(shù)，如處理建筑細(xì)節(jié)、建筑施工技術(shù)、節(jié)能設(shè)計等及術(shù)來降低建筑能耗，這也表明我國建筑節(jié)能的發(fā)展空間較大。

2 設(shè)計建筑工程結(jié)構(gòu)的注意事項

2.1 選取合適的設(shè)計方案

設(shè)計某座樓房的整體結(jié)構(gòu)時，首先應(yīng)選擇框架、確定結(jié)構(gòu)措施和基礎(chǔ)性布置，設(shè)計方案如下：⑴選擇框架：柱和梁是建筑框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)構(gòu)件，通過節(jié)來連接每個構(gòu)件，使之可以承載橫向和縱向的荷載，而在多層或者高層建筑中，每個構(gòu)件還要承載橫向過來的風(fēng)荷載；設(shè)計框架結(jié)構(gòu)時應(yīng)優(yōu)先選擇柱、混凝土等桿性剛接系統(tǒng)，憑此承載重物、抗震。⑵基礎(chǔ)布置：首先，應(yīng)實地考察施工現(xiàn)場的水文、地質(zhì)以及其他施工條件，當(dāng)建筑層數(shù)較少的樓房時，樓房上部的承載力較小，因此可以選取獨立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式；當(dāng)建筑多樓層樓房時可以選擇綜合性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式。⑶結(jié)構(gòu)措施：依據(jù)抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)先計算地震作用力，然后再采用相應(yīng)的抗震措施，例如，在高度相同的位置埋設(shè)一樣的單位基礎(chǔ)，或者運用整體澆筑法澆筑梁柱，接著再選擇相應(yīng)的配筋構(gòu)件。⑷內(nèi)力組合設(shè)計：該項設(shè)計是抗震設(shè)計與承載力設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)著重調(diào)整抗震系數(shù)，并將其作為設(shè)計基礎(chǔ)；設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能時建筑材料的強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)高于不抗震材料的值。

2.2 配筋與板設(shè)計

對配筋和板設(shè)計進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)著重分析板的各邊長度，當(dāng)長、短邊的差距小于2mm時，需運用雙向板計算方式；當(dāng)長、短邊的長度差距在2-3mm之間時，應(yīng)依據(jù)短邊單向板進(jìn)行設(shè)計計算。依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的荷載狀況來布置間隔、分解荷載，以此計算板跨的彎距通常將板格固定在支撐柱上，然后依據(jù)支撐狀況，計算每個部位的格板彎矩，疊加這些彎矩可以得到最大的跨中彎矩。

3 降低土木建筑工程耗能的措施

我國是一個人口眾多的發(fā)展中國家，人均資源占有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。同時我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，與之相伴的能量消耗量也在逐步提升，這加深了環(huán)境資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡之間的矛盾，所以，作為我國支柱產(chǎn)業(yè)的建筑行業(yè)，必須尋求新的措施以促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，為節(jié)約型社會的建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。

3.1 轉(zhuǎn)變節(jié)能意識

建筑企業(yè)必須清醒地認(rèn)識到建筑節(jié)能不能一味的盲目節(jié)約，還應(yīng)提升建筑物質(zhì)量。人們普遍認(rèn)為建筑工程節(jié)能就是降低建筑項目的水平和標(biāo)準(zhǔn)，就是要建設(shè)簡易房、低標(biāo)準(zhǔn)房；隨著社會的快速發(fā)展，建筑企業(yè)應(yīng)該正確認(rèn)識建筑節(jié)能，并增強(qiáng)節(jié)能意識，既不能犧牲建筑物的舒適度，也不能降低建筑物的綜合性能，將建筑高品質(zhì)、滿足人們需求的作為最終目標(biāo)。

3.2 創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)

建筑企業(yè)應(yīng)緊隨時展潮流，依靠科技進(jìn)步創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)，以提高建筑工程的質(zhì)量和性能；逐步探尋長效發(fā)展策略，避免各類浪費現(xiàn)象的發(fā)生，提升建筑資源重復(fù)利用率。選取技術(shù)含量高的節(jié)能型建筑材料，例如多選取可再生資源材料和性能較高的建筑材料，以此應(yīng)選擇耐用性好、強(qiáng)度高的節(jié)能材料，以增強(qiáng)隔熱保溫效果；避免使用污染性的建材，嚴(yán)格控制有害建筑物質(zhì)的排放量，多使用清潔型能源。

3.3 倡導(dǎo)綠色施工和綠色建筑

⑴綠色施工是指在確保建筑安全、質(zhì)量前提下，依托科技進(jìn)步極大地節(jié)約建筑資源、降低建筑污染，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約建材、節(jié)約能源、節(jié)約水資源等。綠色節(jié)能施工主要包括節(jié)約施工用地、節(jié)約能源、節(jié)約水資源、節(jié)約建筑材料、保護(hù)環(huán)境、管理施工等方面，它們不僅包含綠色施工的主要指標(biāo)，還涵蓋了采購材料策劃施工驗收工程等指標(biāo)；綠色施工不僅影響建筑物的使用壽命，也影響建筑行業(yè)的節(jié)能減排和節(jié)約資源等環(huán)節(jié)。當(dāng)前，綠色施工已經(jīng)受到社會大眾的極大關(guān)注，例如在施工現(xiàn)場要全封閉、綠化、硬化、覆蓋運輸材料、使用環(huán)保型施工機(jī)械等。⑵綠色建筑是指運用生態(tài)學(xué)、建筑學(xué)等理論成果，將生態(tài)環(huán)境和建筑工程融合在一起，以改善人們的生活環(huán)境和居住環(huán)境，綠色建筑的主要理念是：在建筑物的使用壽命期限內(nèi)，僅可能降低資源消耗和能源消耗量，進(jìn)而減少污染、保護(hù)環(huán)境，為人們提供高校的、健康的使用空間，促進(jìn)人與自然的和諧相處。

3.4 健全管理機(jī)制

國家應(yīng)健全建筑節(jié)能監(jiān)管機(jī)制，為建筑節(jié)能工作的順利開展提供一定的制度保障。然而，國內(nèi)監(jiān)管建筑節(jié)能問題的機(jī)制極不健全，主要表現(xiàn)在以下幾方面：相關(guān)部門立法力度和執(zhí)法力度均較弱，欠缺扶持節(jié)能技術(shù)、鼓勵節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新的相應(yīng)政策，同時也未全部落實建筑資源節(jié)約項目。因而政府和企業(yè)均應(yīng)改善與建筑節(jié)能相關(guān)的控制管理制度，以促進(jìn)建筑企業(yè)節(jié)能工作的順利開展；有關(guān)部門應(yīng)強(qiáng)化執(zhí)法力度，嚴(yán)格落實國家制定的各項建筑節(jié)能發(fā)法律法規(guī)，并完善相應(yīng)的法律體系，形成具有強(qiáng)大約束力的監(jiān)管機(jī)制。另外，政府還應(yīng)給予適度的建筑節(jié)能技術(shù)的政策支持和技術(shù)服務(wù)，借助獎懲制度來表揚節(jié)能工作突出的單位、懲罰節(jié)能工作滯后的單位。

4 結(jié)語

總的來說，土木建筑工程結(jié)構(gòu)會直接影響建筑物的安全性和穩(wěn)定性。而建筑物的安全性會受到建筑施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，縱觀我國建筑市場現(xiàn)狀，建筑部門對建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性監(jiān)督方面較為薄弱，與國外安全性管理之間的差距較大。所以，建筑企業(yè)應(yīng)密切關(guān)注建筑工程，逐步運用新型節(jié)能技術(shù)、節(jié)能設(shè)計來提高建筑水平和建筑質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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篇（7）

1 空間設(shè)計與建筑節(jié)能

要想實現(xiàn)建筑節(jié)能就要從建筑設(shè)計入手，作為建筑設(shè)計的重要組成部分，空間設(shè)計直接影響著建筑節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)，如果空間設(shè)計合理，可以最大限度的實現(xiàn)建筑節(jié)能。在建筑設(shè)計過程中，要盡可能保證建筑的通風(fēng)功能，通過合理的設(shè)計可以滿足房間的通風(fēng)需要，增加房屋的空氣流通速度，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。因此，在進(jìn)行空間設(shè)計時要在建筑物上部增加出風(fēng)孔，使建筑能夠更好的通風(fēng)。還要重視房屋的平面設(shè)計，合理安置門窗位置，創(chuàng)造過堂風(fēng)。此外，在設(shè)計門窗時要盡可能增加出風(fēng)口的面積，合理設(shè)計門窗的開啟方法，使室內(nèi)始終保持通風(fēng)。從建筑的外部設(shè)計看，要將建筑與周圍的環(huán)境融為一體，不能過于突兀，使建筑可以更加和諧，達(dá)到平衡的效果。因此，在建筑設(shè)計選址時要全面分析周圍的環(huán)境因素，包括土地、氣候、環(huán)境等等。在建筑周圍要注意綠化工程的建設(shè)， 這樣不僅可以有效調(diào)節(jié)建筑周圍的空氣，還可以降低噪音污染。

2 建筑節(jié)能施工遵循的基本原則

2.1 尊重自然，科學(xué)選址

我國國土面積遼闊，無論在地形、氣候、土壤等各方面都存在極大的差異。因此，在建筑建設(shè)時應(yīng)該全面考察建筑周圍的環(huán)境，使建筑能夠與周圍的環(huán)境融為一體，充分尊重自然和當(dāng)?shù)匚幕@樣才能進(jìn)一步實現(xiàn)資源節(jié)約的目的。

2.2 科學(xué)設(shè)計建筑外部環(huán)境，保證經(jīng)濟(jì)安全一旦確定建筑地址，就要對建筑周圍的環(huán)境進(jìn)行全面、合理的改造。在不妨礙室內(nèi)采光的情況下可以在建筑周圍布置樹木花草等綠化帶。這樣不僅可以改善空氣質(zhì)量，還可以有效降低噪音。另外，在建筑周圍可以安置小溪或者假山等景觀， 這樣能夠有效降低建筑室內(nèi)溫度，減少空調(diào)使用量，實現(xiàn)資源節(jié)約的目標(biāo)。

3 科學(xué)應(yīng)用房屋建筑節(jié)能技術(shù)的方法

3.1 房屋節(jié)能工程施工技巧

3.1.1 保溫隔熱屋面技巧

在房屋建設(shè)時要保證室內(nèi)保溫效果，因此在設(shè)計保溫隔熱層時必須要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，要保證板材質(zhì)量，不能出現(xiàn)褶皺、傾斜、不穩(wěn)定等問題。保證板材不出現(xiàn)縫隙。在施工過程中如果出現(xiàn)材料松散等問題，要及時將其壓實，并且分層將其鋪整齊。這樣才能真正起到房屋保溫作用，實現(xiàn)資源節(jié)約。

3.1.2 架空隔熱層面的施工方式架空隔熱層施工過程需要注意很多問題，這種格局一般適用于通風(fēng)效果比較好的建筑，如果建筑通風(fēng)不好，或者氣候比較寒冷，應(yīng)用這種方法會降低房屋的保溫作用，應(yīng)該選擇其他保溫方式。

3.2 房屋地面節(jié)能技術(shù)

3.2.1 在進(jìn)行房屋地面施工時要盡可能保證施工質(zhì)量，要一次性完成地面施工任務(wù)。因為地面施工如果出現(xiàn)問題，第二次修復(fù)工作非常復(fù)雜，還會影響建筑質(zhì)量。

3.2.2 在建筑施工時必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行保護(hù)層和防潮層的施工。只有保證保溫層和防潮層的質(zhì)量，才能提高房屋抵御寒潮沖擊的能力，防止房屋受潮。

3.3 墻體保溫節(jié)能施工方式

在建筑建設(shè)過程中墻體保溫是墻體建設(shè)的重要內(nèi)容，而在這一過程中可以通過合理的技術(shù)實現(xiàn)建筑節(jié)能要求。在制作保溫層時可以在墻體外部安置，也可以在墻體內(nèi)部安置。在內(nèi)部安置從技術(shù)上來說更為簡單，但是在外部安置的保溫效果更好。在外部安置保溫墻可以減少材料用量。但是如果在施工過程中存在技術(shù)問題很容易造成保溫層開裂等問題，外部安置的成本更高。因此要想實現(xiàn)建筑節(jié)能就要將兩者結(jié)合起來，采用復(fù)合的方法制作保溫墻。

3.4 采暖節(jié)能施工技巧

3.4.1 防潮層與保溫層的施工要保證防潮層的牢固、良好，不能存在縫隙、褶皺等不良現(xiàn)象，而且需要內(nèi)部封存嚴(yán)密；要確保保溫材料無論是厚度、大小都符合設(shè)計規(guī)格。要確保保溫管殼平整鋪設(shè)、牢固穩(wěn)定、防止松動、斷裂的現(xiàn)象發(fā)生，總之就是要確保保溫材料沒有任何的破損和縫隙。

3.4.2 散熱器的設(shè)置在對這一系統(tǒng)進(jìn)行安裝時，需要多加注意其與墻體之間的空隙，要盡量使用方便拆卸與安裝的鏈接零件來連接管道與散熱器。而且要確保支撐散熱器的架子對稱設(shè)置、整齊而緊密地排列開來。

3.5 門窗節(jié)能施工技巧

3.5.1 外部門窗框的安裝可以利用密封膠來封存外門窗框與洞口，也可以使用彈性材料來填充孔隙。3.5.2 門窗玻璃的安裝在沒有裝設(shè)玻璃之前，需要鋪設(shè)一定規(guī)模的底油灰，并嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行操作，一定要全面確保施工質(zhì)量，在安裝玻璃時需要在窗框內(nèi)定準(zhǔn)位置，確保窗框內(nèi)外間隙平等。3.5.3 門窗保溫密封條施工要根據(jù)門窗縫隙的尺寸來科學(xué)選擇密封條的規(guī)格，需要將門窗縫隙周圍的贓物清除，確保沒有污塵存在時再粘貼封條。

3.6 太陽能等新能源的合理利用

3.6.1 節(jié)能理念的應(yīng)用

在建筑施工過程中，離不開對各種新能源的利用，離不開對各種新型節(jié)能設(shè)備的采用。在遵循建筑節(jié)能理念的基礎(chǔ)上，要根據(jù)建筑所在地的實際情況，綜合對各種清潔能源進(jìn)行開發(fā)利用，比如可以安裝太陽能熱水器、太陽灶，進(jìn)行太陽能的開發(fā)，水能、地?zé)崮?、風(fēng)能比較豐富的地區(qū)可以安裝相關(guān)設(shè)備加強(qiáng)對各種新能源的利用效率。本文將從太陽能建筑技術(shù)的應(yīng)用做出分析。

3.6.2 太陽能建筑技術(shù)

在建筑施工節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中，對太陽能進(jìn)行充分的利用是現(xiàn)階段節(jié)能應(yīng)用發(fā)展的主要方向之一。太陽能技術(shù)的應(yīng)用具有眾多優(yōu)點，具體有以下幾個方面。首先，在建筑頂層設(shè)置太陽能發(fā)電設(shè)備，能夠充分利用建筑的空間， 然后將太陽能轉(zhuǎn)化為電能與熱能供用戶進(jìn)行使用。對于剩余的能源，也可以儲存在太陽能電池中，以備不時之需。太陽能轉(zhuǎn)化為電能之后，可以滿足用戶日常照明、供電設(shè)備等方面的使用；太陽能轉(zhuǎn)化為熱能之后，也能夠滿足用戶日常暖氣供應(yīng)、熱水供應(yīng)方面的需求。這樣能夠充分的利用太陽能，降低建筑內(nèi)部對電力能源的消耗，在保證建筑內(nèi)部良好運轉(zhuǎn)的同時，起到了節(jié)能環(huán)保的作用。其次，太陽能的采集與轉(zhuǎn)化已經(jīng)有了較為完善的系統(tǒng)，能夠一定程度上滿足建筑節(jié)能發(fā)展的需求，并且太陽能采集轉(zhuǎn)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)經(jīng)過多次優(yōu)化，施工成本也較為低廉，適合在建筑節(jié)能領(lǐng)域進(jìn)行普及與應(yīng)用。在建筑工程建設(shè)過程中建筑節(jié)能已經(jīng)逐漸成為主導(dǎo)趨勢，這種建筑不僅可以有效降低能源的耗費量，還可以提高施工經(jīng)濟(jì)效益，滿足人們低碳環(huán)保的生活理念。因此，在建筑建設(shè)過程中應(yīng)該合理考慮建筑的節(jié)能功能，從各方面入手，采用先進(jìn)的技術(shù)實現(xiàn)建筑節(jié)能。

篇（8）

中圖分類號：TN818文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：引言

通常情況下，土木工程作為基礎(chǔ)設(shè)施對任何國家來說是都是一筆不小的開支，屬于國家資產(chǎn)的一部分。并且，與其他商品相比，土木工程建筑壽命較長，一旦竣工，維修和重建代價甚高。另外，土木工程包括不同的建筑，建筑結(jié)構(gòu)不同，建筑材料、設(shè)計方案和施工方式都會迥然不同。最重要的建筑結(jié)構(gòu)包括橋梁、高層建筑、電力、核能和大壩。所有民用建筑都會隨著時間老化和損壞，主要原因是材料的老化、持續(xù)使用、過載、過多暴露在有害環(huán)境、保護(hù)力度不夠以及沒有使用正確的檢測方式。一旦受到內(nèi)或外部侵害或二者同時作用，所有這些因素都會導(dǎo)致建筑材料和結(jié)構(gòu)的老損并加重受損程度。

為保證建筑物的完整性和安全性，必須對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測（SHM），通過自動化體系，對建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行可持續(xù)的監(jiān)和受損部位的檢測。行之有效的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)可及時檢測到各種受損部位并監(jiān)測其壓力和溫度，從而優(yōu)化建筑物維護(hù)效果，確保建筑物的安全，延長使用壽命。通常情況下典型的建筑安全監(jiān)測系統(tǒng)包括三個主要組成成分：傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)采集、傳輸和儲存）和安全評估系統(tǒng)（包括診斷演算和信息管理）。要建立該系統(tǒng)，首先應(yīng)使該系統(tǒng)具有一個穩(wěn)定且可靠的結(jié)構(gòu)傳感系統(tǒng)。因此，本文主要討論結(jié)構(gòu)安全監(jiān)視系統(tǒng)的第一個組成部分：由智能裝置/傳感器組成的傳感系統(tǒng)。智能裝置/傳感器：如光纖傳感器(FOS)、壓電傳感器、磁致伸縮傳感器和自診纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，都具有非常重要的功能，可感應(yīng)各種建筑結(jié)構(gòu)安全方面的物理和化學(xué)參數(shù)。

光纖傳感器（FOS），由于體積小，不會影響土木工程結(jié)構(gòu)物本身的特點。通過使用多路復(fù)用或分布式傳感技術(shù)，僅需一個光纖便可以對不同地區(qū)建筑的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行有效監(jiān)測。并可避開電磁干擾的影響。光波適合在信號較弱的情況下進(jìn)行長距離傳輸。壓電和磁致傳感器既可以作傳感器，又可以作致動器，使結(jié)構(gòu)安全監(jiān)視成為一個積極的監(jiān)測系統(tǒng)。此外，他們大小各異，便于存放，就算是放在較遠(yuǎn)的地方，也可對各種類型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行積極監(jiān)督。

過去幾年人們對結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測日益關(guān)注和重視，文本將重點評析智能裝置/傳感器在土木工程上的不同運用。本文涵蓋光纖傳感器，壓電傳感器、自我診斷纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和磁致伸縮傳感器的主要方面。

2.光纖傳感器（FOS）

光纖傳感器有諸多分類方式。第一種是按照待測參數(shù)經(jīng)調(diào)制后得到的光特性（強(qiáng)度、波長、相位或極化等）進(jìn)行的分類。第二種則是根據(jù)光發(fā)生調(diào)制的位置位于光纖內(nèi)部還是外部（內(nèi)部或外部）進(jìn)行分類。光纖傳感器還可根據(jù)傳感范圍分為點式（法布里-珀羅光纖傳感器或長標(biāo)距光纖傳感器等），積分式（光纖布喇格光柵傳感器）和分布式傳感器（布里淵分布式光纖傳感器）。本文主要討論這種分類方法。光纖傳感器一般都安裝在現(xiàn)成結(jié)構(gòu)表面，或嵌入新建土木結(jié)構(gòu)中，包括橋梁、建筑物和大壩，顯示應(yīng)力（靜態(tài)和動態(tài)）、溫度、損害（分層、裂紋和腐蝕）和氯離子濃度等信息。獲得的數(shù)據(jù)可被用來評估新建和修復(fù)結(jié)構(gòu)，診斷損害部位和損害程度。本節(jié)主要探討光纖傳感器在監(jiān)測土木工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移和損害方面的應(yīng)用。

2.1.監(jiān)測應(yīng)變和位移

實驗研究已闡明光纖傳感器被應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)后所表現(xiàn)的基本傳感特性。在對混凝土橫梁樣本進(jìn)行測試的實驗中，與應(yīng)力計輸出信號相比，法布里-珀羅光纖傳感器輸出信號更加良好。與應(yīng)力計相比，光纖傳感器有更好的信噪比。對嵌入混凝土中的法布里-珀羅光纖傳感器的性能進(jìn)行評估。

圖1：混凝土應(yīng)變與各種傳感器的對比

圖1是壓力高于混凝土抗壓強(qiáng)度40%時，光纖傳感器與絲式應(yīng)變儀、電測應(yīng)變儀和線性差動變壓器測量結(jié)果對比圖。由圖可見，光纖傳感器的測量壓力、電測應(yīng)變儀、線性差動變壓器的測量壓力具有高度一致性。在嵌入光纖傳感器的混凝土平板上進(jìn)行重復(fù)加載試驗。頻率為2 Hz-3 Hz，加載周期達(dá)四百萬次。傳感器在振幅為兩千、加載周期為四百萬的情況下仍可使用，且對動態(tài)加載反應(yīng)良好。復(fù)合型波形傳感器可以使光纖和混凝土的強(qiáng)度相互融合。如此一來，不僅應(yīng)力大為減少，而且不用考慮理論校準(zhǔn)因素。這個傳感器還實現(xiàn)了對混凝土的持久粘連，并可在任何接觸環(huán)境對伸縮裝載給予相應(yīng)的響應(yīng)。

使用一種單模式光纖，又叫布里淵分布式光纖，對1.65m強(qiáng)化混凝橫梁的壓力進(jìn)行測試。布里淵分布式光纖可同時測量溫度和壓力。結(jié)果顯示，在5cm的可分解距離內(nèi)，壓力精確度達(dá)到± 5 με 。基于電纜中電磁波的電動時域反射計對兩種分布傳感器進(jìn)行比較。將他們置于80%的橫梁鋼筋混凝土表面。試驗結(jié)果表明，電纜傳感器可以測量壓力的局部巨大變化，而分布式光纖傳感器可測量出長距離情況下壓力的緩慢變化。電纜傳感器在幾秒甚至更短時間內(nèi)就可測得應(yīng)變分布，因而適用于動態(tài)信號監(jiān)測。相比之下，光纖傳感器完成測量任務(wù)需要數(shù)分鐘的時間。安裝了布里淵分布式光纖傳感器以評估完全預(yù)應(yīng)力下混凝土橫梁的性能。同應(yīng)變計的測量結(jié)果相比，光纖傳感器更能很好地顯示拉伸應(yīng)變的測量結(jié)果。然而，光纖傳感器對壓縮應(yīng)變的測量誤差很大，這點在壓縮應(yīng)力很小的時候尤為明顯。加拿大的卡爾加里貝丁頓的索道橋是世界上第一個引用光纖光柵傳感系統(tǒng)，也是第一個在部分橋梁處使用碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的構(gòu)筑物。這座橋的部分鋼筋在1993年經(jīng)過預(yù)應(yīng)力后，配上了光纖布拉格光柵傳感器，總計18個。經(jīng)過對預(yù)應(yīng)力處理后的鋼筋在混凝土收縮徐變、橋面恒載和橋梁后張等各種破壞力共同作用下的松弛狀態(tài)進(jìn)行評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋼筋預(yù)應(yīng)力后的混凝土梁松弛度高于碳纖維復(fù)合材料的松弛度，并且在開放通行8個月后，這座橋的所有梁都存在著持續(xù)松弛的現(xiàn)象。另一動態(tài)測試表明，雖然這些傳感器在6年后仍在工作，卻沒有監(jiān)測到任何結(jié)構(gòu)問題。首先，研究的重要價值在于該項目表明結(jié)合光傳感技術(shù)、創(chuàng)新性電纜強(qiáng)化材料和結(jié)構(gòu)工程所能帶來的優(yōu)勢和益處。對纖維增強(qiáng)材料組成成分進(jìn)行實時監(jiān)測能夠增強(qiáng)將這些材料用于混凝結(jié)構(gòu)中的信心，因為目前就纖維增強(qiáng)材料來說，還沒有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)出臺。另一方面，光傳感器可以嵌入纖維鋼筋的表面，既保護(hù)了傳感器及其線纜，又便于對這一類的土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制和監(jiān)測。

當(dāng)前，世界上的很多橋梁都裝有光纖傳感器。法布里-珀羅光纖傳感器用于加拿大魁北克若夫爾橋梁的修復(fù)工程。將這些傳感器綁在由碳纖維復(fù)合材料制成的欄桿和鋼梁上，以監(jiān)測纖維復(fù)合塑料結(jié)構(gòu)的性能、橋板和橋梁的應(yīng)變。結(jié)果表明，大橋通行情況下，溫度是影響應(yīng)變的最重要因素。橋通行一年后，又進(jìn)行了現(xiàn)場觀測。使用3輛25噸校準(zhǔn)卡車對纖維增強(qiáng)塑料加固處進(jìn)行應(yīng)力評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維增強(qiáng)塑料加固處的應(yīng)力小于20με,，鋼梁應(yīng)力小于120με。這就解釋了加拿大聯(lián)邦大橋嵌入光纖光柵傳感器，但是并沒有收到來自傳感器的任何數(shù)據(jù)的原因。在泰勒大橋上，將63個光纖增強(qiáng)傳感器、26個電測計加載在預(yù)應(yīng)力處理后的碳纖維復(fù)合欄桿上，監(jiān)測加固處在承受負(fù)荷時的最大應(yīng)力。但是即使應(yīng)變計密封良好，60%的電測計仍不能正常工作，原因是蒸汽養(yǎng)護(hù)后的混凝土梁橋濕度過大。當(dāng)36噸重的卡車通過橋面時，纖維增強(qiáng)傳感器記錄的應(yīng)力小于15με。

光纖光柵傳感器被應(yīng)用在瑞士兩個橋梁上的實驗情況：在溫特圖爾，將光纖光柵傳感器捆置于碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料電線上來測量吊索的應(yīng)變情況。截止1999年3月，光纖光柵傳感器已經(jīng)在2000με的應(yīng)力下穩(wěn)定工作了三年。另一個實驗則是對一座行人天橋展開的。天橋的鋼索是由碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成的預(yù)應(yīng)力鋼索，具體過程就是在碳纖維復(fù)合材料擠壓過程中將光纖維嵌入到碳纖維混合材料中。大多數(shù)的光纖光柵傳感器都可以承受170–190◦C的高溫樹脂固化處理和8000 με,的預(yù)應(yīng)力處理，只有兩個由于脫落失敗。錨圈和索具在預(yù)應(yīng)力處理過程中和其后的一年時間，都有令人滿意的應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果。

使用長標(biāo)距電纜傳感器得到橋梁整體變形和曲率的方法：將96根4m的長標(biāo)距傳感電纜嵌入維何斯瓦大橋的兩端。根據(jù)提出的物理模式，當(dāng)在橋面進(jìn)行靜態(tài)載重實驗時，可測量總長度為一百米以上的橋的整體橫向和縱向變形情況。并且測量結(jié)果非常吻合。

跨越佛蒙特州的沃特伯里的威努斯基河67米長的鋼桁梁安裝光纖光柵傳感器，46個光纖光柵傳感器被嵌入橋板，只有一個傳感器損壞。并研制出了一種基于頻域的多路復(fù)用傳感器同時進(jìn)行應(yīng)力和振動的測量的工作。美國佛蒙特州威努斯基河的水力發(fā)電廠就是應(yīng)用的這種光纖光柵傳感器。對發(fā)電設(shè)備進(jìn)行首次低功耗測試監(jiān)測時，監(jiān)測到了一個異常頻率，這表明，傳動系中的某個主要齒輪失圓了。

光纖光柵應(yīng)用于中國，哈爾濱理工大學(xué)的橋梁監(jiān)測工作的情況報告表明，光纖光柵傳感器被裝在10座以上的橋梁上以監(jiān)測應(yīng)變、應(yīng)力和溫度。例如，中國天津的永和大橋上就安裝了40個光纖光柵應(yīng)變傳感器、10個光纖光柵溫度傳感器，以及96個光纖光柵電纜傳感器用于對主梁的應(yīng)變、預(yù)應(yīng)力鋼筋和鋼索的應(yīng)力的監(jiān)測。同時一種結(jié)構(gòu)安全檢測系統(tǒng)用于監(jiān)測第一座橫跨中國長江的斜拉橋，并成功運行光柵光纖超載車輛識別系統(tǒng)和遠(yuǎn)程實時鋼索應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。

準(zhǔn)分布式光柵光纖傳感器嵌入巖石錨栓以監(jiān)控固定錨固長度內(nèi)巖石的應(yīng)變。為了提高德國埃德爾大壩的穩(wěn)定性，對大壩進(jìn)行了垂直錨固。這種準(zhǔn)分布光柵光纖傳感器的制作過程是沿著光纖每隔一段距離就插入纖維拼接，使每一段都可充當(dāng)應(yīng)變計。配有光纖光柵傳感器的桿被放置在錨的中心。光纖光柵傳感器的數(shù)據(jù)表明，10m固定錨索長度中只有2-2.5m可以起作用并且這個值隨水位變化而變化。傳感系統(tǒng)在錨力為4500 kN的環(huán)境中仍然有效。

光纖監(jiān)測系統(tǒng)也可用于極端暴露條件下的土木結(jié)構(gòu)。例如，碼頭大廳的光纖光柵安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)位于浪花區(qū)和潮汐區(qū)，并受從冬天-35◦C到夏天+ 35◦C溫度的影響。令人遺憾的是，光纖光柵傳感器的實用性并不高。傳感器嵌入后的一年，17個傳感器中的10個已經(jīng)無法運作。傳感器失效的主要原因是連接器失效。制造缺陷、鹽晶體或其他污物導(dǎo)致了粘接劑連接器無法繼續(xù)粘合連接器外皮和光纖電纜。

一般土木建筑的應(yīng)用：將光纖光柵傳感器安裝在一個五層65000平方英尺的混凝土結(jié)構(gòu)上，主要用于施工階段應(yīng)力監(jiān)測、混凝土養(yǎng)護(hù)以及內(nèi)部裂縫傳感。使用布里淵分布式光纖光柵傳感器對一幢建筑進(jìn)行溫度分布監(jiān)測。將1400米的光導(dǎo)纖維安裝在建筑物的表面。其表面的溫度變化一天之內(nèi)通常維持在4◦C。

圖2：試件底部光纖的“交錯”布置

2.2 缺陷檢測

光纖傳感器用于土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測涉及對諸如裂縫、腐蝕和剝離等缺陷的檢測。裂縫檢測的依據(jù)是光傳輸?shù)膿p失和以光纖傳感器為基礎(chǔ)的超聲波。腐蝕、酸堿值和氯化物含量的檢測則主要借助調(diào)色法實現(xiàn)。

使用光纖監(jiān)控混凝土的裂紋尖端的形狀。其操作方法依據(jù)的原理是當(dāng)纖維發(fā)生斷裂，混凝土中會出現(xiàn)裂縫并且裂縫程度會擴(kuò)大，最終會影響光學(xué)纖維。然而,這個方法的適用范圍是有限的,因為裂縫區(qū)域纖維的聚合物涂層必須在混入混凝土中之前被移去，如果不能提前獲悉裂紋的位置則很難做到。

監(jiān)測混凝土梁彎曲裂縫的方法：將光學(xué)纖維“交錯”置于混凝土梁底部(參見圖2)。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫，除了90度以外，其他角度的交叉光學(xué)纖維都出現(xiàn)了彎曲。對混凝土標(biāo)本的初步實驗結(jié)果顯示，該方法能檢測到裂縫寬度小于0.1mm的裂縫。最近,此方法被用來監(jiān)視靜態(tài)加載下的多重彎曲裂縫、循環(huán)荷載下的裂縫和混凝土梁中應(yīng)力作用下的收縮裂縫。然而,這種方法并不適用于檢測平行于建筑物表面的裂縫。還有一種基于光纖傳感器的技術(shù)，可以用來監(jiān)測平行于建筑物表面的剝離情況。這個方法將單頻激光干涉儀置于物體表面，對被測試梁進(jìn)行移動負(fù)載實驗。干涉儀的輸出代表了光學(xué)相移，且沿嵌入纖維和綜合應(yīng)力成正比，當(dāng)加載位置移動時，便可測得位移的曲線與負(fù)載的位置。實驗發(fā)現(xiàn)，位移與剝離位置和剝離程度密切相關(guān)。

光纖傳感器也可以被當(dāng)作超聲波/聲學(xué)傳感器來檢測裂縫。利用分布式光纖傳感定位系統(tǒng)監(jiān)測混凝土梁中的缺陷的方法，通過壓電陶瓷傳感器生成壓力波。光纖傳感器被置于梁的表面以監(jiān)測超聲信號回聲。初步實驗研究表明，基于共振法，發(fā)現(xiàn)梁中有兩處模擬缺陷。

光纖傳感聲學(xué)傳感器可以監(jiān)聽到混凝土結(jié)構(gòu)裂縫中發(fā)射出的聲音信號。實驗表明，光纖光柵傳感器已經(jīng)能夠接收到超聲波。

總的來說，這一領(lǐng)域的主要研究成果都是源于初步實驗。提出的方法要求預(yù)先了解裂紋的位置。超聲波方法不受裂紋方向的影響。以往的研究表明了超聲波能夠檢測混凝土結(jié)構(gòu)中的剝離、空隙及裂紋現(xiàn)象。

關(guān)于腐蝕檢測，報告表明使用光纖傳感器的鋼筋腐蝕檢測技術(shù)是以顏色調(diào)制為基礎(chǔ)。當(dāng)纖維極度接近（

光纖氯化物感應(yīng)器用鉻酸銀粉末固定在光纖末端。在氯化物把紅褐色的鉻酸銀轉(zhuǎn)變成白色的氯化物的情況下適合使用這種感應(yīng)器。顏色的變化增強(qiáng)了擴(kuò)散在纖維中的光的強(qiáng)度。試驗結(jié)果顯示了氯化物濃度與光輸出斜率及時間曲線圖成比例。然而這種傳感器的缺點在于其并不是一種雙向傳感器，因此很難檢測不斷增加或減少的氯化物濃度。

分布式濕度和酸堿度檢測方法使用了表面貼裝了凝膠聚合物涂層和光纖的電纜。由于凝膠吸附水在水介質(zhì)中膨脹，所以需要調(diào)制光纖維的損失。系統(tǒng)是在模擬實驗中測試的，目的是為了檢驗灌入后張混凝土結(jié)構(gòu)鋼管道中的水泥漿的范圍。試驗可以確定出無水的空心區(qū)域。這種類型的傳感器通過選擇恰當(dāng)?shù)哪z系統(tǒng)作為響應(yīng)酸堿度變化的指示劑，能檢測出水泥漿酸堿度降低的區(qū)域。酸堿度的降低可能會造成鋼的腐蝕。光線傳感器系統(tǒng)用于測量混凝土中的酸堿度，這里的混凝土是指含有固定在高親水聚合物基質(zhì)上的酸堿指示劑染料。酸堿度的變化由染料/聚合物系統(tǒng)的顏色變化來表示。即使在酸堿度12-13的腐蝕介質(zhì)中，這種傳感器系統(tǒng)也表現(xiàn)出了穩(wěn)定性。

2.3 光纖傳感器總結(jié)

與局部的準(zhǔn)分布式（或多路復(fù)接）及分布式傳感器一樣，光纖傳感器在實驗室及實地測試中都有傳感能力。光纖傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)中的各種應(yīng)用，如檢測應(yīng)力、位移、震動、裂縫、腐蝕和氯離子濃度等都已得到開發(fā)。尤其是對橋梁、水電站項目及一些民用建筑的實地測試都證明了它的有效性。光纖傳感器可以在惡劣的自然環(huán)境中使用，有著較大的傳感范圍及較低的傳感損耗，并且具備抗電磁干擾功能，所以在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面很有優(yōu)勢。但是，因為土木工程結(jié)構(gòu)中所用的光纖傳感器的研究都是比較近期的，最早的報告始于1989年，所以在現(xiàn)場實驗條件下是否會因老化影響長期感應(yīng)能力有待進(jìn)一步研究。光纖傳感器在一些結(jié)構(gòu)中比較脆弱，而且一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會難以修復(fù)。使用光纖傳感器檢測缺陷及損壞的現(xiàn)場試驗還未經(jīng)過充分的研究和記錄。

3. 壓電傳感器

根據(jù)電氣到機(jī)械的改革，壓電材料展示了其同步傳動裝置/傳感器的性能。壓電材料有很多不同種類，包括壓電陶瓷、壓電聚合物和壓電復(fù)合材料。最近，作為一個基于測量電抗阻和彈性波的主動傳感技術(shù)，壓電傳感器被引入到土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中。

3.1電抗阻的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方法

當(dāng)工程結(jié)構(gòu)上的壓電陶瓷片由一個固定不變的交變電場驅(qū)動時，壓電陶瓷片與其連接的結(jié)構(gòu)中會產(chǎn)生微小的變形。由于激振頻率很高，所以只在非常接近傳感器的局部區(qū)域出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。局部區(qū)域?qū)C(jī)械振動的響應(yīng)以電氣響應(yīng)的形式轉(zhuǎn)回壓電陶瓷片。因此，可以通過測量壓電陶瓷感應(yīng)器的電抗阻來直接檢測結(jié)構(gòu)損傷。

通過使用壓電陶瓷片在鋼筋混凝土（RC）橋樣品上進(jìn)行以抗阻為基礎(chǔ)的安全監(jiān)測及損傷檢測。在橋的關(guān)鍵位置上裝有11個壓電陶瓷片。在裝入過程中掃描陶瓷片，以獲得不同階段的阻抗數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示表面貼裝的壓電陶瓷片對其附近混凝土中裂紋的形成很敏感，但對那些離遠(yuǎn)一點的混凝土中裂紋的形成則不敏感。對裝有壓電陶瓷片傳感器的混凝土梁（1000mm×100mm×500mm）執(zhí)行兩套實驗測試。電導(dǎo)納抗實數(shù)部分的均方根差（RMSD）隨著樣件表面或內(nèi)部損傷面積的增加而增加。一項新方法用于識別測定的導(dǎo)納特征中的等效結(jié)構(gòu)參數(shù)（硬度、質(zhì)量和阻尼器），經(jīng)識別的參數(shù)用于描述損傷特性。這個方法被用于檢測桁架、橫梁和混凝土塊中的損傷。傳統(tǒng)的均方根差相只暗示了很少一部分損傷基質(zhì)的性質(zhì)情況，這個方法可更深入地了解損傷機(jī)制。測量壓電陶瓷片的等效電路參數(shù)，如靜態(tài)柔量、靜態(tài)電阻、動態(tài)電感、動態(tài)電阻與動態(tài)柔量等，以監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和溫度。

3.2彈性波的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方法

初步研究，在鋼筋上粘有壓電陶瓷片的情況下，監(jiān)測加強(qiáng)筋與混凝土之間的脫粘現(xiàn)象。在執(zhí)行器上使用了峰值為200V的5峰脈沖超聲波，并記錄分析了振幅和第一峰值的到達(dá)時間。發(fā)現(xiàn)接收信號的振幅以線性比例的方式增長至使鋼筋從混凝土上脫粘為止。當(dāng)鋼筋是彈性的時，到達(dá)時間保持不變，而當(dāng)鋼筋斷裂時，到達(dá)時間增長。同時使用了壓電及超聲波分析（PZFlex）軟件模擬傳感器的反應(yīng)，以此作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的參數(shù)，如裂紋寬度、脫粘尺寸及不同鋼筋的位置。數(shù)值模擬表現(xiàn)出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的裂紋不會影響傳感器的輸出。當(dāng)結(jié)構(gòu)中同時存在脫粘損傷和裂紋時，脫粘損傷控制著輸出信號。

通過將壓電傳感器粘到混凝土砌塊表面的方法，可以研究無損檢測的可行性。通過在檢測樣品表面放置不同質(zhì)量的物品來模擬結(jié)構(gòu)損傷。實驗結(jié)果表明模擬損傷的尺寸和位置與其轉(zhuǎn)移函數(shù)的振幅變化及自然頻率的變化密切相關(guān)。這些信號中的異?，F(xiàn)象是可重復(fù)的，而且損傷導(dǎo)致的異象會有明顯的性質(zhì)差異。

損傷主動質(zhì)詢（ADI）技術(shù)：以監(jiān)測修復(fù)混凝土與碳纖維復(fù)合材料（CFRP）之間的分層現(xiàn)象。如圖3所示，將壓電陶瓷傳感器連在碳纖維復(fù)合材料薄片上。橫梁尺寸為100×150×900mm,上面設(shè)10×25×100mm的凹口用于開始及加快分層過程。這個損傷主動質(zhì)詢系統(tǒng)通過傳感器的寬帶激發(fā)主動質(zhì)詢結(jié)構(gòu)。傳感器信號可轉(zhuǎn)化成數(shù)字資料，則轉(zhuǎn)移函數(shù)、累加平均δ和執(zhí)行器/傳感器的損傷指數(shù)就可以計算出來了。圖4顯示了損傷指數(shù)與負(fù)載的關(guān)系。當(dāng)負(fù)載增加時，區(qū)域1中的損傷指數(shù)明顯增加了，而區(qū)域2和區(qū)域3中的損傷指數(shù)開始分別增至160kN和200kN。從而檢測了分層過程。且損傷的定位誤差只有0.67%。

圖3：粘在混凝土梁上的碳纖維材料上壓電陶瓷片的位置

圖4：隨外加負(fù)載的增加，區(qū)域1、2、3損傷指數(shù)的變化

可根據(jù)連續(xù)波分析基礎(chǔ)上不同的中心頻率彈性波能量來計算損傷指數(shù)，損傷指數(shù)可以準(zhǔn)確表示出鋼筋混凝土梁中裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。相比基于阻抗的方法，基于彈性波的方法可以檢測更大面積的區(qū)域。此外，基于彈性波的方法還可利用波傳播的更多信息來確定損傷，如轉(zhuǎn)移函數(shù)的振幅和相位、頻率的變化、振幅和到達(dá)時間。這種方法和基于電阻抗的方法都是主動傳感方法，但大部分結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)都是以依賴被動傳感器測量值的被動傳感診斷法為基礎(chǔ)，從而確定結(jié)構(gòu)條件或環(huán)境中的變化。然而，還需要進(jìn)一步研究以驗證其可行性，從而通過結(jié)合其他技術(shù)，如無線通信、檢測損傷位置與嚴(yán)重性算法等來檢測混凝土構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的不同缺陷。

4. 自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物

水泥或復(fù)合物基質(zhì)中的自診（或自監(jiān)測）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料包含導(dǎo)電相，如碳纖維和導(dǎo)電粉等。這些復(fù)合材料能夠監(jiān)測其自身的張力、損傷及溫度。研究表示碳纖維增強(qiáng)水泥可通過其電阻的變化來傳感張力和損傷。電阻在從高應(yīng)力幅直至失效的過程中大大增加了。碳纖維復(fù)合材料與碳纖維增強(qiáng)水泥有類似的特性。將具有張力的碳纖維增強(qiáng)水泥的電阻變化分成三個階段：可逆?zhèn)鞲须A段、平衡階段（電阻在這個階段幾乎不發(fā)生變化）及快速增長階段，這三個階段與加載過程中碳纖維增強(qiáng)水泥中裂紋擴(kuò)展的不同階段相對應(yīng)。

迄今為止，只有一些小規(guī)模的實驗室研究了碳纖維增強(qiáng)水泥和碳纖維復(fù)合材料。將碳纖維增強(qiáng)水泥涂層應(yīng)用到受彎水泥漿梁的受拉和受壓側(cè)面上。在循環(huán)加載和卸載條件下，每個循環(huán)的受壓面上的涂層電阻出現(xiàn)可逆性降低，而在除第一循環(huán)的其他循環(huán)的受拉面上的電阻出現(xiàn)可逆性增長。由此可以看出，碳纖維增強(qiáng)水泥張力傳感涂層可用于水泥結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測中。碳纖維增強(qiáng)水泥-加強(qiáng)鋼筋混凝土梁的極限載荷與硬度略大于原始狀態(tài)鋼筋水混凝土梁的極限載荷與硬度。通過對電阻變化的測量，有較厚碳纖維增強(qiáng)水泥層的鋼筋混凝土梁對應(yīng)力損傷和疲勞損傷的敏感度更高。還將含有短碳纖維的碳纖維復(fù)合材料涂層應(yīng)用到砂漿試塊上，以此測量出張力。研究發(fā)現(xiàn)，超過了這些極限值，就會導(dǎo)致涂層內(nèi)損傷。因此，可以很明顯看出，碳纖維復(fù)合材料涂層不能滿足實際應(yīng)用的需要，不能夠在現(xiàn)實生活中監(jiān)測水泥結(jié)構(gòu)的性能。

碳纖維玻璃纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料（CFGFRP）被設(shè)計用作一種極限伸長值較小的導(dǎo)電碳纖維與極限伸長值較大的中空玻璃纖維的混合物。在拉伸加載過程中，電阻會出現(xiàn)顯著的變化，這表明碳絲束失效。于是，因載荷受剩余的高伸長率玻璃纖維的維持， CFGFRP不會突然斷裂。因此CFGFRP有可能具有自診功能，而不會出現(xiàn)突發(fā)的失效。可預(yù)先報警構(gòu)件的災(zāi)難性故障，并通過使用具有不同極限伸長值的碳纖維來監(jiān)測高張力值。CFGFRP已被用于安全系統(tǒng)，放置在具有發(fā)現(xiàn)和阻止盜竊功能的安全墻上。

使用自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物為傳感器的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)是一項簡單的技術(shù)。這類智能材料的最明顯的優(yōu)勢之一是它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料又可作為傳感材料。碳纖維復(fù)合材料與玻璃纖維增強(qiáng)塑料可被用作水泥的加固元素。與素混凝土相比，含有少量短纖維的碳纖維增強(qiáng)水泥具有較高的硬度和抗張強(qiáng)度以及較少的干燥收縮。實驗研究表明了這些纖維能夠監(jiān)測自身的張力、損傷及溫度。與碳纖維玻璃纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料（CFGFRP）相比，散布在玻璃纖維增強(qiáng)型塑料中的碳粉（CPGFRP）和混合碳纖維復(fù)合材料（HCFRP）有更好的敏感度。但是，迄今為止還未開發(fā)出這種材料在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面的現(xiàn)場應(yīng)用。此外，還需要提高自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物的傳感重復(fù)性。有很多因素影響著自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物的重復(fù)性，包括：（1）導(dǎo)電材料在矩陣中的分布狀態(tài)；（2）因溫度、濕度和橫向效應(yīng)造成的電阻變化；（3）因循環(huán)加載過程中傳感材料與界面損傷造成的電阻不可逆增長；（4）電阻測量方法與材料的準(zhǔn)備。

5. 磁致伸縮傳感器

鐵磁材料的特性為，當(dāng)將其放在磁場中時，它們就會出現(xiàn)機(jī)械變形，這個現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。當(dāng)材料出現(xiàn)機(jī)械變形時，材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，這種倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象稱為倒轉(zhuǎn)的磁致伸縮效應(yīng)。根據(jù)這些現(xiàn)象，發(fā)明了一種磁致伸縮傳感器（MsS）,這種傳感器可不直接接觸材料表面就能產(chǎn)生及檢測受驗鐵磁材料的導(dǎo)波。

用磁致伸縮傳感器（MsS）可檢測鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空隙與夾雜物。這表明極致伸縮傳感器可以產(chǎn)生傳播于鋼管內(nèi)的不同導(dǎo)波模式，并且這些導(dǎo)波對管內(nèi)的缺陷很敏感。接收波振幅隨著缺陷與夾雜物的增多而降低。為克服磁致伸縮傳感器（MsS）的主要缺點，即只傳送相對較低的超聲波能量，研發(fā)了一個結(jié)合了壓電陶瓷和磁致伸縮傳感器的混合方法。這種方法對鋼筋水泥界面的檢測很有效。根據(jù)逆向磁致伸縮效應(yīng)測量了鋼絲繩的應(yīng)力。磁致伸縮傳感器（MsS）的精度小于3%，但溫度的干擾會影響精確度。溫度的兩個極端值即10℃和50℃之間的差為6%。使用離散小波變換從磁致伸縮傳感器檢測出的信號中提取了對損傷敏感的特征，從而構(gòu)成一個多維的損傷指數(shù)向量。然后將損傷指數(shù)向量提供給人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以便對多股線的缺口尺寸及缺口位置進(jìn)行自動分類。

6. 結(jié)束語

智能材料/傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測方面蘊(yùn)藏著巨大潛力。其中一些當(dāng)前已經(jīng)實際應(yīng)用，而其他的還在實驗室中進(jìn)行評估。光纖傳感器是土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測應(yīng)用的多功能傳感器。光纖傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)中的不同應(yīng)用，如應(yīng)力、位移、震動、裂紋、腐蝕和氯離子濃度的檢測作用都已被開發(fā)出來。光纖傳感器可以在惡劣的自然條件下正常工作，具有較大的傳感范圍，較低的傳輸損耗，抗電磁干擾和分布式傳感的功能。但是，在現(xiàn)場實驗條件下的光纖傳感器是否會因老化影響長期傳感能力還未完全確定，需進(jìn)一步研究。而且光纖傳感器在一些結(jié)構(gòu)中比較脆弱，一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會難以修復(fù)。

基于電阻抗和彈性波方法，壓電傳感器可被用作土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中一項主動傳感技術(shù)?？棺璺椒ㄈQ于自感知執(zhí)行器概念，也是一種定性方法。以彈性波為基礎(chǔ)的方法可以檢測出更大面積的損傷，而且這種方法還可以利用波傳播引起的附加信息來確定損傷。

自診纖維加強(qiáng)復(fù)合物也可作為傳感器，并且為土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測提供了一種非常簡單的技術(shù)。這類智能材料的最明顯的優(yōu)勢之一是它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料又可以作為傳感材料。

磁致伸縮傳感器（MsS）僅僅通過改變線圈或磁鐵形狀就可以產(chǎn)生不同的導(dǎo)波模式。這種傳感器可以不使用任何的耦合劑就能工作。導(dǎo)波因其能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測，所以有著很大的監(jiān)測潛力。但是，磁致伸縮傳感器只適用于鐵磁材料，只能傳送低信噪比的較低超聲波能量。

結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)必須具有監(jiān)測損傷的位置及嚴(yán)重程度的綜合能力。但是，迄今為止許多在土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中使用的智能傳感器/智能材料的應(yīng)用研究都涉及智能傳感器的傳感能力。換言之，用傳感器的數(shù)據(jù)就可以直接監(jiān)測出結(jié)構(gòu)中的一些損傷。而另一些損傷只能通過特殊的診斷方法間接檢測出來。重要的土木工程結(jié)構(gòu)通常是比較大型的建筑。所以，要裝備很多傳感器來檢測結(jié)構(gòu)的安全狀況。實際土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測很大程度上取決于診斷算法。因此，土木工程的真正的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)是集智能傳感器/智能材料、數(shù)據(jù)傳輸和高級診斷方法為一體的。

參考文獻(xiàn)

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篇（9）

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的作用下，土木工程市場逐漸擴(kuò)展，這從根本上刺激了現(xiàn)代土木工程專業(yè)教育教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。我國土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式基于傳統(tǒng)教育模式的影響，培養(yǎng)目標(biāo)定位于應(yīng)試技能、知識的實現(xiàn)，專業(yè)設(shè)置上缺乏專業(yè)交叉，教學(xué)模式采用“說教”、教師單向授課方式等，這種人才培養(yǎng)模式嚴(yán)重阻礙了市場環(huán)境下人才模式的形成，雖然近年來素質(zhì)教育的推行、教育體制改革的實施在一定意義上促進(jìn)了教學(xué)課程的更置，但是，就教學(xué)模式實踐效果來看，土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)模式仍具有一定缺陷，因此，必須進(jìn)一步改善人才培養(yǎng)模式。

一、現(xiàn)代土木工程特點

在現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)的刺激下，土木工程越來越表現(xiàn)出個性化和綜合性的特征。一方面，土木工程是一項系統(tǒng)性、規(guī)?；墓こ?，其包括勘探設(shè)計、施工、驗收等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)中涉及到材料、設(shè)備、管理、技術(shù)等多方面的知識，需要運用地質(zhì)勘探、工程測量、土力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、計算機(jī)等多種知識與技能實現(xiàn)，這就要求土木工程人員具備綜合性、專業(yè)性的知識以及技能。另一方面，每一項土木工程都存在自身的內(nèi)在結(jié)構(gòu)、環(huán)境特征、技術(shù)要求等，這就要求具有規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持，但是，就現(xiàn)階段土木工程理論研究來看，其并不具備相應(yīng)的技術(shù)、設(shè)備、監(jiān)理、設(shè)計、施工等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這就需要土木工程設(shè)計人員、施工人員、管理人員等具備相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)驗，并根據(jù)各項土木工程的個性特征，進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計、施工等?，F(xiàn)代土木工程的特點具體可以從以下幾個方面體現(xiàn)：

1.建筑材料方面。隨著現(xiàn)代土木工程的不斷發(fā)展，越來越多的新材料逐漸應(yīng)用到工程建設(shè)領(lǐng)域，如鋁合金、鎂合金等已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。但是由于這些材料的成本稍高，所以在應(yīng)用的過程中受到不同程度的限制，如何促進(jìn)其更有效的應(yīng)用仍然需要我們不斷的探索。同時，在鋼材和混凝土的強(qiáng)度方面也取得了一定的進(jìn)展，并且在實際工程建設(shè)中得到了良好的驗證。

2.工程地質(zhì)和地基方面。在土木工程建設(shè)過程中，地質(zhì)和地基是影響工程使用功能發(fā)揮的主要因素，同時也決定了工程基礎(chǔ)設(shè)計是否科學(xué)合理等，尤其是對于地下工程來說更是十分重要。因此在土木工程的地質(zhì)和地基勘察技術(shù)方面也在不斷地進(jìn)步，當(dāng)前主要以現(xiàn)場鉆探取樣、室內(nèi)分析為主，雖然在勘察的準(zhǔn)確性方面有一定的保證，但是仍然不夠完善，這也是需要我們在日后的工作中需要不斷研究和探索的主要項目。

3.工程規(guī)劃方面。在以往的土木工程規(guī)劃工作中，大多是同時提出多個施工規(guī)劃方案，通過分析和對比從中選擇最佳方案。然而，現(xiàn)代土木工程建設(shè)的規(guī)模不斷增加，仍然使用傳統(tǒng)的評價方案在效率方面受到限制，所以必須要依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，運用系統(tǒng)工程的理論和方法促進(jìn)工程規(guī)劃效率的提升。對于特大型的土木工程，如水壩等，對于自然環(huán)境和生態(tài)平衡會產(chǎn)生一定的影響，所以更加需要通過科學(xué)的理論和方法對其進(jìn)行有效的規(guī)劃，做到趨利避害，才能保證土木工程的持續(xù)發(fā)展。

4.工程設(shè)計方面。在土木工程的設(shè)計方面，越來越多的注重其經(jīng)濟(jì)性和安全性，同時也更加關(guān)注工程的美觀性，所以在確定工程的荷載值和材料的強(qiáng)度值方面已經(jīng)開始引入概率統(tǒng)計方法，對于自然界的各種因素從時間和空間上進(jìn)行全面的分析，同時加強(qiáng)對材料彈性模量、強(qiáng)度的分析，促進(jìn)土木工程結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化。同時，計算機(jī)技術(shù)也為各種計算和優(yōu)化提供了必要的方法和技術(shù)，這也促進(jìn)了土木工程設(shè)計效率的提升。

5.工程施工方面。

隨著土木工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程施工所應(yīng)用的設(shè)備、機(jī)械等也逐漸向著大型化、自動化的方向發(fā)展，而且自動化程度正在不斷的增強(qiáng)，能夠滿足各種不同環(huán)境下的作業(yè)需求。在施工組織設(shè)計與管理方面，也有著較為科學(xué)的理論體系做基礎(chǔ)，能夠提高作業(yè)效率的同時，縮短工期、降低造價，促進(jìn)土木工程經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的增加。

二、土木人才的知識、能力與素質(zhì)結(jié)構(gòu)

在土木工程特點的作用下，土木工程人才必須具備相應(yīng)的知識、技能與素質(zhì)，為土木工程建設(shè)提供最強(qiáng)的支持力。

其一，知識結(jié)構(gòu)：專業(yè)性知識與綜合性知識的集合。土木工程的特點決定了土木工程人才不僅具備專業(yè)性的知識理論，如數(shù)學(xué)、力學(xué)、勘探知識等，而且要具備相關(guān)的社會人文知識，如經(jīng)濟(jì)、文化、法律、宗教等。其二，能力結(jié)構(gòu)。理論聯(lián)系實際的能力：由于土木工程沒有標(biāo)準(zhǔn)性參照，在施工過程中，只能依據(jù)經(jīng)驗對個性工程進(jìn)行設(shè)計與建設(shè)，因此，要求土木工程人員將理論知識轉(zhuǎn)移到實踐之中，根據(jù)不同的工程利用不同的原理。計算機(jī)能力：在信息技術(shù)的刺激下，面對復(fù)雜的土木工程，土木工程人員必須具備強(qiáng)硬的計算機(jī)能力，運用計算機(jī)設(shè)計、優(yōu)化與選擇方案，模擬結(jié)構(gòu)試驗，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。社會組織能力：土木工程的規(guī)模性特征，不僅要求實現(xiàn)工程內(nèi)部人力資源的優(yōu)化，而且要協(xié)調(diào)施工集團(tuán)與社會之間的關(guān)系，尤其在一些關(guān)鍵性的利益問題上，需要土木工程人員發(fā)揮紐帶鏈接的作用，因此，要保證土木工程正常施工，必須具備一定的社會組織能力。其三，素質(zhì)結(jié)構(gòu)。人文素質(zhì)：土木工程影響到社會、環(huán)境、資源等各個因素，這就要求土木工程人員樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念，提升社會責(zé)任感，端正自身行為，以此保證土木工程綜合效益的實現(xiàn)。職業(yè)素質(zhì)：土木工程施工環(huán)境差、工作負(fù)荷大，這就對工作人員的職業(yè)素質(zhì)以及個人素質(zhì)提出了更高要求，因此，工作人員必須以良好的職業(yè)道德和個人精神，來支撐土木工程質(zhì)量的實現(xiàn)。

三、土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)模式的完善途徑

土木工程的特點對現(xiàn)代土木工程人才的培養(yǎng)提出新挑戰(zhàn)，專業(yè)型、復(fù)合型的社會人才為改善人才培養(yǎng)模式提供了標(biāo)準(zhǔn)參照，因此，在教育教學(xué)中，要以調(diào)整課程結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、關(guān)注操作實踐等手段，來實現(xiàn)人才的培養(yǎng)。

1、優(yōu)化課程體系

系統(tǒng)性、專業(yè)性的課程體系是展開教學(xué)的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，土木工程專業(yè)課程設(shè)置具有狹隘性，其僅僅涉及到建筑工程、巖石工程、交通工程、橋梁建筑等，雖然具有較強(qiáng)的專業(yè)性，但是，其綜合性不強(qiáng)，因此，在課程設(shè)置中，要進(jìn)行綜合性知識的設(shè)置，并以專業(yè)走向為標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)專業(yè)課程的選擇。其一，落實基礎(chǔ)教學(xué)?；A(chǔ)知識是學(xué)生展開深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，在課程設(shè)置中，尤其在低年級教育中，要以全面化的知識豐富學(xué)生的認(rèn)識，不僅要開設(shè)專業(yè)課程，而且要將經(jīng)濟(jì)學(xué)、法律、管理學(xué)等相關(guān)性的課程融入其中，促使學(xué)生適應(yīng)土木工程綜合性的特征。其二，提升專業(yè)教學(xué)。在土木工程個性化特征的影響下，學(xué)生的專業(yè)能力、理論聯(lián)系實際的能力被提升，這就要求關(guān)注專業(yè)教學(xué)與實踐教學(xué)，以專而精的專業(yè)課程提升學(xué)生的專業(yè)知識和技能，使學(xué)生了解土木工程師可能遇見的問題，并盡可能提出相應(yīng)的解決方案。

2、精選教學(xué)內(nèi)容

土木工程教學(xué)內(nèi)容較多，這提升了學(xué)習(xí)難度，在教學(xué)中，要做到重點教學(xué)，避免眉毛胡子一把抓。其一，選擇重點內(nèi)容。在內(nèi)容選擇中，要將實用強(qiáng)的內(nèi)容作為首選，如勘探技術(shù)、施工設(shè)計、建筑工程等，舍棄那些與生活實際相距較遠(yuǎn)的內(nèi)容，這不但減少了教學(xué)容量，而且增強(qiáng)知識的實用性。其二，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容。市場環(huán)境下，土木工程特點發(fā)生了顯著變化，注入了一定的新元素，而且這些元素在今后將繼續(xù)影響土木工程發(fā)展，因此，在教學(xué)中，要將這些內(nèi)容補(bǔ)充到教學(xué)之中，如計算機(jī)技能、市場發(fā)展趨向、勘探新技術(shù)等，以便于學(xué)生應(yīng)對將來的土木工程市場。

3、轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)模式基于教師力量的發(fā)揮，而并沒有關(guān)注到學(xué)生的主體性，這就影響了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提升，再者，單一的知識型、技能型教學(xué)，使得能力和素質(zhì)教育被放置于教育教學(xué)的邊緣，這就造成學(xué)生片面化的發(fā)展，進(jìn)而不能適應(yīng)土木工程綜合性的要求，因此，在教學(xué)中，必須轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，關(guān)注學(xué)生的主體地位，堅持素質(zhì)教育。其一，多模并用，強(qiáng)化實踐。在基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)中，強(qiáng)化學(xué)生的自學(xué)能力，以問題教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生思考，并針對學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答；在技能教學(xué)中，關(guān)注學(xué)生的實踐能力，以綜合性大作業(yè)、專業(yè)性設(shè)計等，增強(qiáng)學(xué)生對知識理論的理解力；以案例教學(xué)、試驗教學(xué)、場景教學(xué)等方式，提升學(xué)生的理論知識應(yīng)用能力；以專題討論、專家講座、研究小組等形式，提升學(xué)生的合作力、言語表達(dá)力、展示力；以競爭活動、課外實踐、培訓(xùn)實習(xí)等方式，促使學(xué)生獲得直接經(jīng)驗。其二，以生為本。學(xué)生個體差異性突出，在教學(xué)中，要根據(jù)學(xué)生的能力特征、興趣愛好、思維走向等進(jìn)行多元化教學(xué)，既要關(guān)注學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，提升學(xué)生的基礎(chǔ)掌握能力，又要把握學(xué)生的個性特征，通過層次化教學(xué)、一對一教學(xué)、輔導(dǎo)教學(xué)、小組教學(xué)、個性評價等方式，促使不同層次的學(xué)生獲得能力性和素質(zhì)性的發(fā)展，進(jìn)而實現(xiàn)全體學(xué)生的發(fā)展和學(xué)生發(fā)展的全面性。

4、注重專業(yè)教學(xué)的實踐性教學(xué)

實踐應(yīng)用教學(xué)在當(dāng)前土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)中具有重要的作用，是促進(jìn)土木工程展業(yè)人才適用于當(dāng)前建設(shè)實際的基本前提。突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及教學(xué)規(guī)律，建立具有一定實踐性的課程設(shè)計，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)機(jī)能力為中心，構(gòu)建相輔相成的教學(xué)體系，凸顯教學(xué)過程中的創(chuàng)新、基礎(chǔ)和綜合相結(jié)合的現(xiàn)代教學(xué)特點。首先，一定要精心設(shè)計理論及專業(yè)課程建設(shè)，在生產(chǎn)實習(xí)中，可以將學(xué)生分為不同的工程建設(shè)組，由專門的教師帶入實際的進(jìn)行教學(xué)，在實際的土木工程建設(shè)過程中，調(diào)度學(xué)生，講解施工過程的具體問題。通過學(xué)生自身的總結(jié)和領(lǐng)悟，才能夠更好的促進(jìn)其專業(yè)基礎(chǔ)知識的強(qiáng)化，并形成科學(xué)的專業(yè)思維。其次，對當(dāng)前土木工程建設(shè)的人才需要進(jìn)行科學(xué)的調(diào)研，根據(jù)實際來進(jìn)行專業(yè)人才的培養(yǎng)，一方面提高了學(xué)生的社會適應(yīng)力，另一方面提高了現(xiàn)代土木工程建設(shè)領(lǐng)域的專業(yè)人才建設(shè)。

四、現(xiàn)代土木工程發(fā)展趨勢

1.工程中使用的原材料逐漸向高性能材料發(fā)展

鋼材將朝著高強(qiáng)、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展，美國、日本、俄羅斯等國開始將屈服點為700N/mm2以上的鋼材列入了規(guī)范。高性能的混凝土及其它復(fù)合材料也在向輕質(zhì)、高強(qiáng)、良好的韌性和工作性方向發(fā)展。

2.環(huán)境工程

在工程建設(shè)中，土木工程與環(huán)境工程融為一體，環(huán)境問題尤其是氣候變異的影響越來越受到重視。海水上升、水污染、沙漠化等問題均與人類的生存發(fā)展息息相關(guān)，同時也和土木工程有著必然的聯(lián)系。因此，工程建設(shè)過程中的噪音、振動等都是土木工程師必須要考慮的主要問題。

3.發(fā)展高新技術(shù)，應(yīng)用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

近年來，隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機(jī)與通訊技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)動力分析理論的迅速發(fā)展，推動了土木工程的革命性變化。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結(jié)構(gòu)上安裝各種傳感器，科學(xué)有效地提供結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)管理的決策依據(jù)，這就延長了結(jié)構(gòu)的使用壽命，也基本解決了建筑過快老化損壞，實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。

總結(jié)：

適應(yīng)于現(xiàn)代土木工程個性化和綜合性的特點，現(xiàn)代土木工程人才培養(yǎng)模式必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)主體性的發(fā)揮，以培養(yǎng)專業(yè)型、復(fù)合型、技能型學(xué)生為目標(biāo)，通過調(diào)整課程結(jié)構(gòu)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、實踐人本教學(xué)、加強(qiáng)實踐訓(xùn)練等方式，來實現(xiàn)現(xiàn)代土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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篇（10）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0162-02

一、引言

2010年6月23日，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”啟動會，大會闡明了該計劃的目的和意義：“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》的重大改革項目，也是促進(jìn)我國由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的重大舉措旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)，對促進(jìn)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。

本文將結(jié)合土木工程的特點，以嘉應(yīng)學(xué)院土木工程專業(yè)為載體，以“高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)試點項目”為總綱領(lǐng)，對培養(yǎng)體系進(jìn)行初步研究，旨在提高土木工程專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量、提升土木工程專業(yè)畢業(yè)生的質(zhì)量，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和新型城鎮(zhèn)化培養(yǎng)“高級技術(shù)技能型人才”。

二、培養(yǎng)體系

土木工程是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，其課程體系復(fù)雜，涵蓋的知識面非常廣泛，土木工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)模式一直以來高等教育屆的研究熱點和難點，因為該專業(yè)的學(xué)生今后直接從事工程建設(shè)和管理方面的工作，與國民經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)。作者在做了大量調(diào)研、查閱大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合土木工程學(xué)院的教學(xué)經(jīng)驗，初步建立高級技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)體系。

（一）調(diào)查分析

“沒有調(diào)查就沒有發(fā)言權(quán)”，要建立高級技術(shù)技能型人才體系，必須對土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、社會需求等方面進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查。土木工程專業(yè)畢業(yè)生的社會需求量和就業(yè)形勢在未來幾十年中是比較樂觀的，尤其是新型城鎮(zhèn)化的實行，但也存在一定的風(fēng)險，即高校的擴(kuò)招和大量高校增開土木工程專業(yè)，所以是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，在這種情況下更應(yīng)該注重人才培養(yǎng)質(zhì)量，實行高級技術(shù)技能型人才計劃。

根據(jù)對近三年來用人單位的反饋意見，重點對不足之處進(jìn)行總結(jié)，這樣可以為高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)計劃的制定提供參考，大致可以歸納為以下幾個方面：（1）學(xué)生缺乏動手能力相對較差；（2）對一些較新的設(shè)備如全站儀等不夠了解；（3）對工程常用軟件不夠熟練，甚至根本不會；等等。

四點主要的反饋意見，側(cè)重點雖然不同，但究其根本還是學(xué)校教育與社會要求的銜接不夠，導(dǎo)致在學(xué)與用之間存在太多的差異，要解決這些問題只有傾聽用人單位的要求，按土木工程師的標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，才能縮短畢業(yè)生的適應(yīng)期，盡快成長為卓越的土木工程師。

（二）高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)特點

高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)計劃的最終目標(biāo)是培養(yǎng)優(yōu)秀的工程技術(shù)人員，因此，在培養(yǎng)過程必須圍繞這一終極目標(biāo)，高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)應(yīng)具有以下特點：

1.土木工程相關(guān)企事業(yè)單位、政府職能部門等應(yīng)深度參與培養(yǎng)過程。卓越土木工程師的培養(yǎng)離不開社會需求這一大趨勢，土木工程相關(guān)企事業(yè)單位、政府職能部門等最了解社會需要什么樣的人才。因此，在制定培養(yǎng)計劃、實施培養(yǎng)計劃等必須有這些部門的直接參與，形式可以多樣化――定向為相關(guān)企事業(yè)單位、政府職能部門培養(yǎng)人才；定期邀請相關(guān)人員為學(xué)生做職業(yè)規(guī)劃、工程技能培訓(xùn)等；為學(xué)生提供實習(xí)、實踐機(jī)會；為學(xué)生提供創(chuàng)業(yè)機(jī)會；等等。

2.強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。工程能力和創(chuàng)新能力是卓越土木工程培養(yǎng)目標(biāo)，因此，在教學(xué)和培養(yǎng)過程要引導(dǎo)學(xué)生將知識與能力結(jié)合起來，既要培養(yǎng)學(xué)生掌握工程技能，同時，要注重對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（三）高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)

“高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)計劃”的目標(biāo)是“培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才”。在此基礎(chǔ)上，考慮到土木工程的特殊性，對高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化即“綜合素質(zhì)高、實用型、創(chuàng)新型”。

1.綜合素質(zhì)高：土木工程師是特殊的職業(yè)，既是工程技術(shù)員，又是管理者、協(xié)調(diào)者，這樣就對其綜合素質(zhì)提出了更高的要求。因此，在培養(yǎng)過程中除了注重專業(yè)知識和技能外，必須培養(yǎng)其綜合素質(zhì)、培養(yǎng)其人際交往能力、培養(yǎng)其組織管理能力等，注重“通識教育”。同時，土木工程是艱苦的行業(yè)，必須去施工現(xiàn)場、去基層，因此要注重培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞的精神，培養(yǎng)良好的身體素質(zhì)。

2.實用型：土木工程是應(yīng)用型專業(yè)，要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識解決實際復(fù)雜技術(shù)問題的實踐應(yīng)用能力。這一方面的研究及主要對策很多學(xué)者在“應(yīng)用本科人才培養(yǎng)”這一課題中已經(jīng)做了較為系統(tǒng)的研究，這與高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)是一致的，這里不再做過多的闡述。

3.創(chuàng)新型：土木工程師必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范來展開工作，在很多情況下是不容許有創(chuàng)新的。但在培養(yǎng)過程必須要注重創(chuàng)新能力，在實踐性環(huán)節(jié)也必須增設(shè)開放性、探索性的實驗，因為土木工程師既是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的執(zhí)行者，也是土木工程發(fā)展的生力軍，或者說是未來標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的制定者。

（四）高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)方案

在確定培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，制定高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)方案，具體可概括為以下幾個方面：師資隊伍專業(yè)化、課程設(shè)置實用化及考核方式多樣化。

1.師資隊伍專業(yè)化：大學(xué)作為高等教育和科學(xué)研究的高地，歷來重視教師隊伍的理論水平和科研能力，往往忽略了其專業(yè)化程度。作為土木工程專業(yè)，要培養(yǎng)出理論水平高、實踐能力強(qiáng)的學(xué)生，必須要有教授，也要有高級工程師，特別是企事業(yè)單位具有豐富經(jīng)驗的高級工程師，這一點可以通過聘任客座教授或兼職教授的形式來解決。當(dāng)然，這些客座專家必須能真真切切的參與到人才培養(yǎng)中來，主要承擔(dān)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù)及職業(yè)技能和職業(yè)道德的培養(yǎng)任務(wù)。

3.課程設(shè)置實用化：土木工程專業(yè)的課程體系復(fù)雜，涉及的知識面很廣，且市場上的教程也是五花八門，質(zhì)量良莠不齊，因此，在設(shè)置課程、選用教材時必須嚴(yán)把關(guān)，要以“實用化”為根本原則，開設(shè)與工程實際聯(lián)系緊密的課程，選擇案例較多的教程，避免過多的理論。在制定課程計劃時，可以邀請施工單位、勘察設(shè)計單位、監(jiān)理單位及其他相關(guān)部門的專業(yè)人士參與，多聽聽市場的聲音，做到有的放矢，這樣培養(yǎng)出來的畢業(yè)生才可能與工程實際更好的銜接，更快地進(jìn)入工作角色，更快地成長為卓越的土木工程師。

3.考核方式多樣化：目前，大學(xué)中課程的考核方式還是以閉卷考試為主，該考核方式在選拔性測試中，具有其天然優(yōu)勢――客觀、相對公平，但在大學(xué)里主要目的是考查學(xué)生對知識的理解、應(yīng)用能力，那么該方式就相對落后了，特別在土木工程這一應(yīng)用性非常強(qiáng)的專業(yè)中，其弊端更加突出。為了促進(jìn)土木工程教學(xué)質(zhì)量的提高，滿足卓越土木工程師的培養(yǎng)計劃，應(yīng)該將考核方式多樣化，根據(jù)課程特點靈活設(shè)定考核方式。

（五）高級技術(shù)技能型人才培養(yǎng)途徑

高級技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)途徑可以從以下幾個方面考慮：教學(xué)內(nèi)容信息化、教學(xué)內(nèi)容規(guī)范化、校企交流常態(tài)化和教學(xué)方法多樣化。

教學(xué)內(nèi)容是根本，為了適應(yīng)社會的發(fā)展和需求，教學(xué)內(nèi)容必須信息化，要能跟得上知識更新的速度，不可守著“老黃歷”固步自封；為了使學(xué)生對工程規(guī)范有直接的理解，教學(xué)內(nèi)容必須規(guī)范化，盡量去掉過于理論化和枯燥的知識，以規(guī)范為藍(lán)本進(jìn)行教學(xué)。校企交流常態(tài)化和教學(xué)方法多樣化也是必不可少的，學(xué)校與企業(yè)的交流可以明確社會需要什么樣的人才，可以及時了解企業(yè)和有人單位的反饋意見，及時調(diào)整和修改培養(yǎng)體系中的薄弱環(huán)節(jié)；教學(xué)方法和手段直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，如果一味“填鴨式”地灌輸，往往事倍功半，因此，必須按課程的特點選擇合適的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的興趣。