土木工程的技能范文

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中图分类号：G623 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）05（b）-0039-02

实践技能是一个人综合素质的核心组成部分，中国大学生的社会实践技能普遍偏低。这样，就必然导致其综合素质打折。事实上，这与我们的教育体制与教学方法密切相关。独立学院的人才培养目标是以通识教育为基础，培养学生理论联系实际，用其所掌握的知识和技术解决实际问题。所以，与普通本科高校相比，独立学院培养人才更应注重其实践技能和动手能力。土木工程专业旨在培养德、智、体全面发展，知识、能力、素质协调成长的土木工程专业应用型高级工程技术人才，让学生具有坚实的土木工程设计、施工、管理等方面知识、技术、能力和素质，其核心就是工程实践能力。综上所述，注重加强独立学院土木工程专业大学生实践技能的培养，尤其是低年级学生，意义重大。

1 提高独立学院土木工程专业低年级学生实践技能的方法

北京科技大学天津学院土木工程系成立于2006年，从建系之初，就确立了培养社会需要的实践型和创新型人才为人才培养目标。经过近些年的教学实践，不断的改进和提高人才培养方法，逐渐形成了自己的特点。目前，北京科技大学天津学院土木工程系主要从实验，实习，和单位实践三个方面提高学生的实践技能。

1.1 实验在工程实践技能培养中发挥作用

低年级大学生，由于所学专业课程有限，往往对自己所学的专业并不了解，而实验课程具有直观性、可操作性、主动性等特点，可以帮助低年级学生了解所学专业的内容、研究对象，大大激发学生的学习兴趣。根据这几年在教学工作中对学生的观察和了解发现，学生往往对实验程课充满好奇，学生从实验中也得到动手能力及技巧上的训练。因此，通过实验来培养学生的实践技能对学生今后的成长来说很重要。目前，北京科技大学天津学院土木工程系已经建立了结构与材料实验室、土工实验室、工程测量实验室、工程造价与CAD实训室四个实验室，这四个实验室已经完全投入到教学活动中，并充分发挥其作用。除工程造价与CAD实训室是为高年级学生设立的，另外三个实验室全部为低年级学生使用。我们将结构力学，土力学，工程测量这些课程安排在大学二年级学习，课程进行中或者结束后，就安排相应的实验课程。实验学时教学大纲已作了明确安排，并且每1～2年都根据实际情况进行学时调整，以便达到更好的教学效果。

为了让每个学生都能亲手参与实验，亲自操作实验过程，根据实际情况，将学生以5～10人分为一组。一些实验要求多人合作，各有分工的，可按上限或更多进行安排，而有些实验需要独立完成的，则独自完成。为了保证学生实验的进行，实验时间可以由学生和实验教师商量后确定，灵活机动。

1.2 实习是提高学生实践技能的途径

实习是土木工程专业必修的实践性教学环节，对于低年级学生，系里一般将实习安排在每学期的最后进行，其目的是使学生通过实习对土木工程施工现场和施工体系进行考查，了解土木工程建筑、结构、施工的基本知识及土木工程专业的概念和内涵，建立起初步的工程意识，为以后学习专业基础课和专业课奠定感性认识的基础。低年级学生的实习，根据近几年的教学经验，主要安排三大项内容：工地参观，专家和专业工程技术人员讲座，测量实习。

对于大一和大二的低年级学生，系里会统一安排学生亲临施工现场，深入了解施工过程中的每一个细节。通过在施工现场的实际感受和认识，以及在某些方面的实际动手实践，加强学生对土木工程专业的了解和认识，培养学生观察事物、分析和解决问题，以及工程实践的能力，同时培养学生的社会交往、社会适应及与他人合作等方面的能力，以使学生的综合素质和能力得到全面的锻炼和提高。工地参观过程中，要求每个学生完成相应的实习笔记，并详细记录自己的实参观感受。

实习中还会邀请专家和专业工程技术人员针对学生进行专业的知识讲座，通过讲座使学生更加深刻的认清自己专业的方向及发展前景。巩固学生专业基础知识，拓宽学生专业视野，提高学生对本专业学习兴趣，培养学生专业素质，同时，培养学生的责任感、社会交往能力以及团队精神。

除了开展工地参观和专业知识讲座以外，对于低年级学生，实习重点开展的是测量实习。测量实习是工程测量教学的重要组成部分，除验证课堂理论外，也是巩固和深化课堂所学知识的重要环节，更是培养学生动手能力和训练严格的实践科学态度和工作作风的手段。通过实际的物测绘，可增强测定的概念，提高绘制地形图的能力，为今后解决实际工程中有关的测绘工作问题打下基础。低年级学生的测量实习，其目的是使学生掌握水准仪，经纬仪的使用技术，掌握钢尺测量的方法，熟悉土木工程施工控制网的布网原则，掌握高程控制测量及平差的方法，掌握导线网的测量程序和坐标推算方法，了解测绘大比例地形图的程序，为学生在实践中综合运用测量手段解决工程问题提供基本训练。通过历年的测量实习经验，我们发现测量实的提高了学生的学习兴趣，实习气氛非常活跃，学生能够真正的融入到实习的学习中来。

1.3 单位实践是培养实践能力的重要环节

单位实践教学是高校教学工作的重要组成部分，是培养学生实践能力和创新能力的重要环节。实践实习基地建设，是进行实践教学的根本保障。加强实践实习基地建设，已成为北京科技大学天津学院土木工程系实践教学中的重要内容。目前，北京科技大学天津学院土木工程系已经建立了4家校外实践实习基地。分别是：天津珠江京津房地产投资有限公司，天津珠江京津新城房地产有限公司，天津育仁教育置业有限公司和天津京津新城教育投资有限公司。

为适应实践实习基地建设需要，在按照学校建立、健全各项实践实习基地建设管理规定的基础上，北京科技大学天津学院土木工程系根据专业发展规划和专业特点及优势，制定土木工程系实践实习基地建设规划，明确实践实习基地建设的目标、内容、进程，同时确定具体的实践实习基地建设负责人，组织力量，有计划地开展工作。低年级学生的实践实习活动，安排在每年的暑假进行，时间一般为3～4周。学生根据实践实纲的要求，分散到各个实践实习基地进行单位实践活动。学生也可以根据自身情况，自主选择实践实习单位。单位实践活动采取跟班方式，在单位实践活动期的法定工作时间里，学生均应在单位现场实习。学生在实践实习期间，每天要求记实习日志，记录实习的内容与体会等。暑期实践实习结束后，由实践实习基地单位给出实习鉴定，并加盖公章。新学期开学时学生应递交实习日志与实习报告（5000字以上）。根据出勤情况、实习日志与实习报告填写情况及暑期实习情况给出每一位学生的实践实习成绩。

2 结语

根据近几年对低年级学生开展实践技能培养，北京科技大学天津学院土木工程系取得了一定的教学成果。

（1）实践技能培养促进了我系人才培养计划的完善和课程设置的调整。近年来，我系为适应学生的实践需要陆续增设与调整了一系列课程，受到同学的欢迎。实践技能培养达到了专业教学的预期目的。在实习之后，学生普遍感到不仅实际工作能力有所提高，更重要的是通过对实际工程的了解，进一步激发了大家对专业知识的兴趣。一些学生写出了质量较高的毕业论文。

（2）实践技能培养促进了学生自身的发展。实习活动使学生初步接触社会，培养了他们的环境适应能力及发现问题、分析问题、解决问题的实际工作能力，为他们今后的发展打下了良好的基础。一些在实习中表现突出的学生在毕业时找到了较为满意的单位。

（3）实践技能培养配合了所在单位的工作。参加实习的学生在各自的实习基地积极工作，从小事做起，直至参与本部门的重要工作，成为一支富有朝气与活力的年轻队伍，实习学生的精神风貌及工作能力受到了各单位领导与工作人员的普遍好评。

我系的实践技能培养经过多年的开展，积累了丰富的经验，从系领导到任课教师对此都十分重视并予以必要指导，使学生在实习前便具备相应的专业基础知识；实习的组织工作周密细致，日常管理及时而有效，对存在问题能迅速指导与解决。实践证明，教学实习适应本专业特点，符合教学规律与学生心理预期。它作为土木工程专业教学体系的一个环节，无论对学生成才还是对教学改革，都有极大的促进作用。

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高等院校的培养目标要求本科毕业生掌握本专业的基础理论、专业知识和基本技能，具有分析与解决实际问题的能力，具有从事本专业工作的能力和初步的科学研究能力。近年来，我国建筑经济发展较快，社会对高等学校土木工程专业的人才需求量增大，对其质量的要求也逐步提高。土木工程专业毕业设计是反映学生综合运用大学四年所学的基础理论和专业知识独立分析和解决问题的能力，及进行工程设计和科学研究的能力。如何抓好毕业设计这一实践环节，提高毕业设计质量，应引起高校专业课教师的高度重视。为提高学生毕业设计的质量，更好地适应社会，各项教学改革均应考虑毕业设计的教学效果，并采取相应的改革措施，使毕业设计环节充分发挥应有的作用。在毕业设计的教学工作中，还存在一些问题。

一是教师自身创新能力有限，责任心不够。教师课堂教学任务繁重，投入到毕业设计实践环节的时间远远不够，更无精力要求学生毕业设计创新。

二是毕业设计过程中忽视对学生进行创新能力的培养。毕业设计选题及内容单一，不灵活。

三是毕业设计模式僵化，学生发挥创新思维的条件受限。仅局限于校内做毕业设计，反对校企结合的模式，不利于学生创新能力的拓展。

四是毕业设计过程检查和考核评价体系有待创新。毕业设计开题报告、中期检查等环节只注重形式，没有起到应有的作用，毕业设计成绩给定标准需要细化。

一、实施方案和实施方法

1.提高教师自身的创新能力和责任感

高校教师自身的创新能力对创新教育起着重要作用。在这方面，学校应积极支持并出台鼓励教师进行创新的政策，鼓励专业课教师深入现场，解决社会生产实际中的具体问题，在教学和科研中提高创新能力，养成创新的良好教风，不断积累开展创新教学工作的经验。鼓励教师积极申报国家级、省级教学改革及科学研究项目，充分发挥创新能力，并带动学生把毕业设计融入到科研项目中。毕业设计不像课堂教学，它可以巧妙加入个人对以前所学知识的充分理解。在这个过程中，教师思路灵活，思维开阔，不断创新才能带动学生有更开阔的思路。另外，高校教师应把创新教育当作一种责任教育，充分认识到创新给学生带来的效益。学校在安排教学任务时，尽量减轻有指导毕业设计教师的课堂工作量；或者课堂教学任务重的教师指导毕业设计学生数尽量控制在可指导的范围内。保证教师有足够的时间指导毕业设计并进行创新能力发挥。

2.培养学生的创新意识，抓好毕业设计选题工作，发挥教师和学生的创新能力

毕业设计作为大学教育最后一个实践教学环节，必须更好地体现创新能力的培养与训练。在进行专业课教学计划过程中，结合认识实习、生产实习及课程设计，一方面由各专业教师结合自己参加的科研课题，组织学生参加本专业的科研活动，进行创新能力和实践能力的锻炼；另一方面在进行毕业设计之前，利用4周的毕业实习时间，由学生结合毕业实习基地，在专业教师的指导下，结合专业方向对土木工程企业单位和设计院的新材料和新技术进行调研，学生自己选题后，由指导教师根据选题和研究的内容是否具有创新性而确定是否开题。这样可以有效调动学生发挥创新能力的积极性和主动性。

有计划的提前进行设计也是培养学生创新能力的一种途径。为了使学生的专业课学习与毕业设计紧密结合，可以在专业课学习和毕业实习过程中就逐步引入毕业设计。例如，在第八学期让学生熟悉和掌握毕业设计所涉及的相关专业知识，明确设计任务，查阅相应文献资料，提前进入毕业设计工作状态，学期末做出初步设计方案。提前进行毕业设计某种程度上变相延长了毕业设计时间，使学生有足够的时间进行创新思考，为正式的毕业设计打下良好基础，也有助于激发学生的学习积极性和主动性，既有利于专业课学习质量的提高，也促进学生增加对毕业设计工作的投入。提前进入毕业设计也可以使学生与专业教师有较多的接触机会，有更多的时间向教师请教设计方法和设计思路，有利于学生创新精神和创新能力的培养。

毕业设计选题是否合适，对毕业设计的质量、学生能力的发挥以及学生知识水平的提高有很大影响。总结起来，选题应符合以下要求：（1）选题要符合培养目标要求，覆盖专业主干课程内容；（2）选题要联系生产实际，或者结合教师的科研项目，提高就业后的科研能力；（3）选题应新颖，不要局限于历年的单一模式，可以扩展到本专业相近的专业题目，例如施工组织设计、建筑概预算等，如果工作量不够可以增加部分结构构件的计算作为补充。设计结束后学生创新能力有明显的提高。

3.改革毕业设计模式，校企结合，设计与就业相结合，营造良好的创新条件

为了适应社会的快速发展，必须改变传统的毕业设计模式。在教学过程中，教师可以与建筑工程企业或者设计院相结合，采取统一安排、学生根据就业意向自主安排的模式，一方面可以使理论更好地联系实际，另一方指导教师和学生可以学到一些课本上涉及不到的专业具体细节问题。结合现场做毕业设计的学生可以在建筑公司相关专业技术负责人的指导下进行毕业设计工作，不仅可以拓宽知识面，还可以解决具体的生产实际问题。但需要教师严格把关，要求学生定期汇报毕业设计的阶段性成果，对这些学生的要求要比在校学生更高，对学生具有一定的挑战性和创造性。这可以改善学生在毕业设计中被动接受自己不感兴趣的课题的现状，从而最大限度开发了学生潜在创新能力。

同时，学校和学院应加快土木学院产、学、研结合步伐，鼓励教师通过校友及有渠道的学生与大型建筑企业或者设计院联系，建立合作关系，学院主动与这些单位磋商，达成联合办学，签订学生在单位进行毕业实习和毕业设计的有关协议。这样的改革措施可以为专业课程设置，教学内容改革方向提供依据，也可以缩短学校教学与企业需求之间的差距。

4.加强毕业设计过程检查和成绩考核体系的创新

毕业设计进行过程中，指导教师是主导，学生是主体，组织管理是保障。毕业设计应是严格的、规范化的过程。

（1）教师编写毕业设计指导书和任务书。任务书应明确设计题目范围、设计内容、设计进度安排及对设计成果的要求等。指导教师应注意培养学生独立工作能力、查阅和使用工具书的能力，教师按设计进度，有针对性地对学生进行启发式辅导。

（2）定期检查。毕业设计开始一周后，要求每位学生写好开题报告和设计计划，并向指导教师汇报，教师要对设计方案、工作计划、进度安排等进行全面指导，提出明确要求。校、院可以对开题的情况进行抽查。在毕业设计全过程中，指导教师要保证有足够的时间与学生直接见面，应对本组学生每周进行一次工作进程和质量的抽查。每月进行一次阶段检查，提出指导意见。毕业设计的中期检查对扎实开展毕业设计工作，减少“前松后紧”的现象，起到督促和推动作用。

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节能环保技术在土木工程施工中的应用，是指在土木工程施工过程中保证施工进度和保证施工安全的条件下，尽可能地减少资源的浪费和能源的需求，降低对环境的污染。节能环保技术应用在土木施工过程中与我国低碳经济节能减排目标息息相关，与我国可持续发展目标相符。由于土木工程是一个系统的工程，在推行节能环保技术过程中要做好相应的准备，制定相应的标准，以万全的准备和措施应对突发事件，学会利用一切可利用的能源，比如风能、太阳能等，推动节能环保技术的进步，促进经济的发展。

1节能技术在土木工程施工中应用的意义

节能技术应用于土木施工过程中能实现绿色发展，能够让施工方在市场占据优势，比如当一家建筑公司采用绿色环保技术施工后，人们会由于天然节能的心理，倾向于购买该公司的建筑产品，从而提高该公司的市场竞争能力。此外节能技术在土木工程施工中应用，能够改善当地环境，节能技术在满足人们对土木施工的功能性要求的同时，也改善了环境，减少了污染，对人们的生活质量起到提升作用。节能环保技术的应用还能推动工程技术的进步，传统的施工技术相对滞后，粗暴简单的施工技术容易破坏环境，对环境产生污染，因此传统的施工技术已经无法满足现如今社会对土木工程的要求，而节能环保技术可以在改善施工环境的同时，促进土木工程技术的进步，实现土木工程行业的可持续发展。在使用节能技术进行施工时，可以为企业节约能源，降低企业的生产成本，帮助企业实现利益的最大化，也有助于提高企业的施工水平，为企业的可持续发展奠定基础。随着节能环保技术不断应用和进步，越来越多的环保材料和技术在土木施工过程中得到了应用和发展，提高了水能、风能以及太阳能的应用比例，实现了节能环保的目标，推动土木工程朝着健康的道路发展。

2节能环保技术在土木工程施工中的应用策略

2.1太阳能技术的应用

随着科学技术的进步和发展，太阳能技术已经成为绿色施工中必不可少的节能技术，而我国的土木工程行业也开始利用太阳能资源。太阳能资源是一种可再生的资源，具有无污染、无危害的特点。太阳能技术指的是利用高新科技将太阳散发出来的光和热进行收集并转化为能量的一种技术，太阳能技术的应用实际上是依靠太阳完成供暖和储存热量的技术，且太阳能设备操作方便、安装简单。因此，土木工程在施工过程中结合太阳能技术的特点进行设计建筑过程，强化太阳能技术的应用，能够将太阳能效果最大化地发挥出来。现阶段我国太阳能应用技术较发达，许多建筑行业也普遍利用了这一技术代替传统燃料的使用，减少燃料燃烧造成的空气污染。在土木工程施工过程中，利用太阳能技术可以减少能源的消耗与一些资源的浪费，在供热储存热量的时候也会减少对环境造成的污染，对我国实现可持续发展具有重要的实际意义。

2.2可再生资源的应用

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建筑结构不仅仅影响建筑的质量，还影响建筑使用者使用舒适度和安全性，当前建筑企业需要追求工程质量和社会信誉两个方面，因此企业需要高度重视土木工程结构设计相关工作。良好的建筑结构可以帮助企业赢得良好的形象和信誉。而建筑节能技术更是建筑行业的趋势，建筑节能技术不仅体现在建筑过程降低耗能，还体现在建筑施工过程能源消耗降低，因此对企业和消费者活动经济效益都有帮助，因此探讨建筑节能技术的应用更具有现实意义。

一、土木工程结构设计的注意点

1、选择合适的设计预案

设计预案是设计的基础，主要工作是选择基础结构和框架。在基础结构选择中，需要根据建筑抗震要求测定地震作用力，而后根据测定结果选择埋设或浇筑工艺，之后选择配筋构件。土木工程框架结构就由基础构件之间连接起来，这里主要考虑各个方向的压力和拉力，当前，框架结构以混凝土土刚性系统为首选。

2、注意配筋和板的设计

配筋和板之间结构设计需要根据不同长宽差距选择不同的设计计算方式，选择单向板实施设计计算（相差2-3cm），选择双向板计算（小于2cm）。板距计算是设计的另外一个重点，必须确保板距能承载相应的强度。

二、建筑节能技术应用的意义

建筑节能技术主要体现两个方面：建筑过程中的节能和建筑自身的节能。下面从两个方面阐述建筑节能技术的重要意义。

1、建筑施工过程中的节能

经济发展和城市化程度加深促进了我国建筑行业快速发展，建筑行业成为我国经济中最重要组成部分之一。与之同时，我国建筑量不断增加，而且增长速度极高，建筑工程数量的增加必然导致建筑能耗量不断攀升，根据不完全统计，从2013年起，我国建筑能耗量已经占据全球建筑能耗量的一半以上。这样情况不仅需要消耗大量能力，还可能污染我国居住环境。在建筑施工中实施各种建筑节能技术能有效降低能量消耗，对节能减排有重要意义。

2、建筑本身的节能技术的意义

建筑本身节能是指在建筑使用过程中可以有效降低能量消耗，例如，在我国北方，给建筑覆盖保温层，就可以在冬天取暖过程中，减少热量的需要。建筑保温对于建筑使用过程中功能的实现意义重大，可是就目前墙体保温技术来看，经过这么多年发展，有一定成果，可依然不能满足要求，而且技术进展有限。如果，新的建筑节能技术得以应用，而不再仅靠一种技术来实现建筑保温必然能更加有效降低能源消耗。

三、建筑节能技术应用的探讨

1、建筑施工过程中节能技术的探讨

1）改变错误的观念原来对建筑施工过程中节能技术认识有一定偏差，节能技术绝对不是降低建筑质量，偷工减料，而是合理安排施工进展、提高管理水平，使用高新节能技术，不仅不降低建筑质量，相反确实在新技术要求下进一步提高建筑质量。

2）采用新设备材料，提高设备使用效率在建筑施工过程中，积极使用新设备和新材料，利用现代技术来实现节能，例如，采用节水节能设备以便降低水源和电能的使用，并及时淘汰已经耗能较高的设备。尽量选取一些能耗较少的新材料，降低整个建筑的能力消耗，例如，在选用建筑材料中，进行选择自然加工量比较小的材料。建筑施工设备由专人负责管理，做到操作和保养相结合，做好日常维护工作，提高设备的完好率；对建筑施工设备实施分类管理，制定详细的设备操作流程，并培训操作人员，严格按照相关制度操作，有效提高建筑设备的使用率。

3）做好管理工作建设的管理是土木工程建设过程中比较重要的一个部分，做好管理工作也能有效降低能力消耗。具体做法如下：土木工程建设的施工单位必须对已经建造完成的节能建筑的节能结构及设施加以保护；应当严格的检查进入施工场地的门窗、保温材料、墙体材料以及照明设备等；严格根据规范要求来开展土木工程的建设施工，以确保土木工程能够达到节能减排的效果。

2、建筑自身节能节能的应用

除去保温层的使用，建筑自身节能应用还表现在门窗新技术的使用，当前门窗材料也在改进，应该采用较为保温的门窗建筑材料；门窗结构技术也得到改进，例如，三层窗户的构造有效降低热量散失。当前，大型建筑使用玻璃外墙也是节能新趋势，利用反光效果较高的玻璃作为外墙，冬天可以保证阳光直射，提高室内温度，而必要的遮阳材料可以减少阳光进入，在夏天可以实现隔热的效果。

3、节能技术使用的监督

目前我国建筑节能监管体制非常不完善，主要体现在如下一些方面：激励节能技术创新以及扶持节能技术的有关政策比较欠缺，有关部门的执法力度与立法力度严重不足，另外，建筑资源节约项目也没有全部得到落实。国家应该完善对建筑节能监督管理体制加，强力推进建筑节能工作的进展，相关部门则应当加大执法力度，将国家颁布的各项建筑节能法律法规严格落实好，并对相关的法律体制加以健全，进而建立一个具备较强约束力的监督管理体制。企业也应当对与建筑节能有关的控制管理体制加以完善，以推动建筑企业节能工作的顺利进行；此外，政府还应当适当地提供一些建筑节能技术方面的技术服务及政策支持，通过奖惩制度来对节能工作显著的企业进行表扬与奖励，同时，还应当对节能工作滞后的企业进行处罚。总之，企业需要关注影响建筑质量和使用效果结构设计中注意点，必须将这些注意点做好，以便提高建筑的安全性和稳定性。节能技术应用可以降低能耗，而节能技术应用还需要值得进一步探讨.

参考文献

[1]赵国强.土木工程的结构与建筑节能技术分析[J].四川水泥,2016,08:106.

[2]周俊.土木工程的结构与建筑节能技术应用分析[J].建材与装饰,2016,29:33-34.

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中图分类号：O434 文献标识码： A

一、土木工程建设项目智能材料的特征和概念

针对土木工程建设项目当中所应用到的智能材料的种类、特性和基本的概念进行分析，是加强技术操作水准的一个首要步骤。在上个世纪七十年代，美国率先的提出了关于在建筑项目之中使用智能材料的理念和想法，并且通过试验测试，得出材料的基本特性。而在今后的几十年发展当中，随着技术的不断改进以及各大部门对建筑项目研究的重视程度增加，先后的出现了机敏材料、建筑结构自适应材料以及智能材料等项目。

首先，当前针对建筑项目当中的智能材料并没有一个统一的、标准的定义。总体的来讲，在土木工程施工当中应用的智能材料指的是可以对外界的环境和内部环境进行感知的、可以以此来对建筑进行准确的处理分析和判定的、具有适度相应的智能材料。智能材料是高分子材料、人工合成材料、天然材料等之后出现的一种新型建筑施工材料，并且在今后的建筑行业当中将发挥出巨大的效应。另外还需要明确的是土木工程施工建设当中所使用到的智能材料的基本特征，一般的来讲，智能材料特性有以下几点：反馈功能、传感功能、自诊断功能、相应功能、信息的积累以及识别功能、建筑结构的自我修复功能、自适应功能等。

而当前所使用的智能材料还具有以下几个方面的特性：第一，在土木工程建设施工项目当中应用的智能材料可以对外界的环境进行准确的感知，可以精准的检测出环境当中的刺激和刺激所产生的强度，诸如应变量、应力、光、热能以及核辐射和化学能等；第二，智能建筑材料还具有一定的驱动能力，可以对外界的变化进行适当的相应；第三，智能材料可以按照事前设计好的方式，来对自身的相应进行控制，同时还可以选择相应的具体方式；第四，智能建筑材料对于外界刺激所产生的反应非常的快捷，并且非常恰当：最后，智能材料受到外界的刺激并且当刺激消除之时，可以迅速的、在短时间之内恢复至最初始的状态。

二、土木工程中智能材料的应用

1、形状记忆合金的应用

形状记忆合金是具有形状记忆效应的一种智能合金材料，作为新型功能性材料，最主要的优点就是在激发材料的形状记忆效应过程中，材料可以产生高于700兆帕的回复应力及8%左右的回复应变，同时具有较强的能量传输储存能力。该特性的应用能够将材料置于各种结构中，实现结构的自我诊断、增韧、增强与适应控制的应用研究，而且还可以将材料研制为智能型驱动器，在结构变形、损伤、裂缝及振动等方面开展应用研究工作。相变伪弹性与相变滞后性能是形状记忆合金的另一个优点，在加卸载过程中其应力-应变曲线构成环状，表明材料在此过程中能够吸收耗散较多的能量。形状记忆合金具有高达400兆帕的相变回复力，结合该特性能够研制开展形状记忆合金被动耗能控制系统，该系统可实现相变伪弹性性能，可在土木工程结构中用于耗能抗震的被动控制。通常在结构层间或底部安置形状记忆合金被动耗能控制系统，用于实现耗能系统对结构的层间变形的感知，进而起到消耗地震能量的作用。有关研究结果显示，耗能器安装形状记忆合金结构后，耗能器可吸收约为三分之二的地震能量，并显著抑制结构的位移。

2、压电材料的应用

传统结构中集成压电体，采用压电传感元件对结构的振动模态进行感知，利用其输出结果，采取适宜控制算法对压电体的输入进行确定，以主动控制结构振动的实现，是开展压电类智能结构应用研究的一个较为前沿的领域。很多研究人员在任意复杂激励下，采用压电陶瓷作为加速度传感器与驱动体开展基于压电层合结构的主被动阻尼及主动振动控制等相关问题的研究工作，随着近年来不断发展的压电材料与堆技术，使研究应用压电类智能结构的领域更为广泛。主要应用在土木工程结构的噪声主动控制、静变形控制能、安全评定、健康监测等众多领域都获得良好的控制效果。

3、光导纤维的应用

光导纤维由外包层与内芯构成，是一种纤维状光通信介质材料，该材料采用先进的信息传输技术起初用于通信传输系统，由于作为信息载体的光子在速度与容量上高于电子，因此得到较为迅速的发展。光子所具有的高并行处理能力与高信息率，潜力在信息容量与处理速度得到充分发挥。光纤材料在监测、传感及信息远距离传输等方面得到应用，将光纤作为传感元件埋入传统混凝土结构中针对结构方面各项指标实现自动监测、诊断、控制、预报及评价等功能，而且将形状记忆合金等驱动元件埋入，有机结合信息处理系统与控制元件，使混凝土结构具有智能功能，进而实现混凝土结构自我诊断与修复。在土木工程结构诊断及主动控制地震响应中，光纤材料一直作为设计传感器的一种比较理想的材料，我国目前也已将其用于检测评定三峡大坝。

4、压磁材料的应用

在外加磁场作用下，磁流变液悬浮体系的各项流变性能会产生明显的可逆变化。同时在外加场强高于临界值后，磁流变液将迅速从液态转变为固态，在显微镜下能够观察到磁流变液的分散相颗粒在磁场作用下结成沿磁场方向的链状结构。在介于固液体之间可根据磁流变液特点具有的快速、可控及可逆性质，控制流体特性实施时需要较低的能量，因此在智能结构中通常将磁流变液作为动器件的主要材料。在土木工程领域，电视塔、高层建筑、大跨度桥梁等结构中都采用该材料用于实现对地震的半主动控制。此外，磁致伸缩智能材料也在相关研究中日益的得到重要关注。磁致伸缩智能材料具有强烈的磁致伸缩效应，电磁/机械能能够进行逆转换。在智能材料领域中应用前景较为广阔，该材料可用于大功率超声器件、声纳系统、精密定位控制等多个领域。

三、智能材料的前景

目前在土木工程领域内，智能材料的研究主要在以下三方面的应用研究最受重视：（1）结构健康的实时检测与监控。这主要是指将先进的传感元件和驱动元件集成在传统的土木结构中，利用它们构成的网络对结构的裂缝、损伤、疲劳、冲击、缺陷、腐蚀等状态进行实时监测和控制，以确保重大土木工程结构和基础设施的安全可靠，降低其维修费用。（2）形状自适应材料与结构。智能材料的研究与出现不仅可使土木工程设计人员所期盼的自适应结构的诞生成为可能，而且更重要的是它代表着先进的新型材料与传统的土木工程设计人员所期盼的自适应结构的诞生成为可能，而且更重要的是它代表着先进的新型材料与传统的土木工程结构相结合这一重大的学科研究发展方向。自适应结构既具有承受荷载和传递运动的能力，同时还兼有检测（应力、应变、裂缝、损伤、温度等）、动作（改变结构内部应力应变分布和结构外形及位置等）和改变结构特性（结构阻尼、固有频率、光学特性、周围电磁场分布）诸多智能功能，因此其应用前景非常广阔。（3）结构减振抗震抗风降噪的自适应控制。结构的动力响应一直是土木工程设计中的一个非常重要的问题，特别是对于高层建筑和桥梁等大型土木工程结构的抗震抗风问题更是如此，而智能材料的开发与应用就可为之提供一个更为有效的新途径，从而使结构的自适应控制成为可能。目前，虽然智能材料还有这样或那样的不足，但是，随着研究的深入，智能材料的性能将得到进一步的改善。智能材料在许多领域都具有巨大的潜在应用前景，其研究涉及材料科学、化学、力学、生物、微电子技术、分子电子学、计算机控制、人工智能等学科与技术。

结束语

综上所述，随着智能材料的广泛应用，同时元件逐渐向小型化、多功能化及高功率化方向发展，在建筑结构中复合控制、传感、驱动系统及耦合/连接元件，建筑结构将发展成为主动式智能建筑结构，对于有效利用太阳能、抵御地震、风振等严重自然灾害影响具有重要作用，为人们工作生活提供更为舒适安全的环境，对于提高土木工程结构建设质量具有十分重要的意义。

参考文献

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中图分类号：S969.1 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

智能材料实际上是一种仿真生命系统，一方面能够感知外界环境或内部状态所发生的变化，另一方面能提供针对材料自身的或外界的某种反馈机制，适时地将材料的一种或多种性质加以改变，做出所期望的某种响应。因此通过智能材料来测量、检查、评估、控制建筑物的健康状态是未来的发展向。

当今新型智能材料、智能控制技术的发展为其应用于土木工程领域提供了可能。当前，智能材料在该领域的应用还处于起步阶段，我国与世界相差较小，在某些方面还处于领先水平。抓住现在世界范围内智能材料在建筑结构领域的应用尚处于理论研究阶段的机会及时开展相应的研究，将为我国在二十一世纪建筑结构科研掌握了该学科的主导方向和潜在市场，提供重大机遇。

二．智能材料的特性

一般说来，智能材料的功能表现为：反馈功能、传感功能、响应功能、信息识别与积累功能自诊断能力、响应功能、自修复能力和自适应能力、自诊断能力。具体来说，智能材料有以下的内涵:

（1）当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度,如核辐射，光，电，热，应变，应力，化学等；

（2）反应比较灵敏；

（3）能够按照设定的方式选择和控制响应；

（4）具有驱动功能，能够响应外界变化；

（5）具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电，光，热，应力，应变，化学，核辐射等；

三．智能材料的分类

构建智能结构的材料主要分为以下两类:

（1）电流变体材料、磁流变体材料、形状记忆材料、电致磁致伸缩材料、功能凝胶等,可用作智能材料系统中的驱动器材料。由于这些材料可根据温度、电场或磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、频率、阻尼、内耗或结构,因而对环境具有自适应功能。

（2）光导纤维、压电陶瓷、压电高分子、应变合金及其他特种传感器材料,可用作智能材料系统中的传感材料。

四．智能材料在结构智能控制中的应用与研究

现代意义的智能结构除必须具有感知、自诊断功能外，也需要有外界作用时的自我调节和控制功能。按照控制系统输入能量的来源，控制系统可以分为被动控制，主动控制，混合控制和半主动控制四类。

半主动控制技术所需外界能量输入较小，其利用受控结构的振动能量来产生控制力，控制效果高于被动控制，接近于主动控制。因此，半主动控制理论和技术引起了国内外学者的广泛关注和极大的兴趣。目前已研制出主动变刚度（AVS）控制装置、主动变阻尼控制装置和主动变刚度/阻尼（AVS/D）控制装置。

半主动控制系统属于时变非线性振动系统。如何确定控制律，并利用半主动控制装置的性能充分发挥其减震作用是一个具有挑战意味的课题。当前的研究方向集中于半主动控制律和控制算法。日本学者提出了直接根据受控结构速度反应和位移反应进行开关控制的算法和自回归控制算法。美国学者根据变结构控制理论，以滑动模态控制（SMC）来设计结构的控制律，还提出了基于模态能量转换理论的半主动控制算法。但是，基于时域分析或频域分析的控制算法均不能直接考虑地震动等外部作用每一时刻的瞬时频谱特性。除ER阻尼器、MR阻尼器外，AVS装置、AVS/D装置、VOD、VFD、SAID、多态混合控制装置等半主动控制装置均可能存在控制时滞问题，而时滞对半主动控制的减振控制效果的负面影响是非常显著的。ER阻尼器和MR阻尼器利用了电流变材料或磁流变材料通过电流或磁场时，能够在几毫秒内从自由流动态转换成线性粘滞态、强度可控半固体态的特性。MR阻尼器耗电功率小、反应迅速，可以大大降低甚至消除控制时滞对控制效果的影响。MR阻尼器在半固态时有较高的屈服应力，因而能够提供较大的阻尼。美国学者通过对一个足尺的20吨MR阻尼器的试验研究，证明MR阻尼器的控制效果十分明显，可以应用于土木工程结构。MR阻尼器具有造价低，节省输入能量，不会导致溢出，控制效果好等优点，相对于完全被动控制和完全主动控制具有明显的优势，其土木工程应用前景已越来越为国内外专家所看好。

五．智能材料在土木工程中的应用

在我国，人们非常注重对智能材料与结构的研究,近几年我国通过不同的方法支持智能材料与结构的研究.目前许多项智能材料及其在土木工程中的应用研究正在我国进行着。目前,智能材料与结构在土木工程中的应用主要是将智能材料，比如碳纤维等，混入到混凝土中,使混凝土构件具有自我增强、自我诊断、自我愈合以及自我调节的功能。

系统集合、驱动器、传感器和控制器是四个主要技术材料系统。智能材料系统已经在具体结构的损坏评估、根基、桥梁检测及安全检测等获得很显著的成果，它的优越性能土木结构工程实践应用中很显现出来。

在我国内外智能材料系统研究的重点是对大型混凝土结构的安全检测。现代的先进技术在混凝土中混入了光导纤维材料，光导纤维材料主要用于通讯方面，力度监测技术主要用于替代一般的导线，这样子有利于办公室实现建筑自动化，新的智能传感器也可以利用新型智能材料制作的传感器来控制电力、空调和火警，同时也能够利用他们来控制温度、检测压力、以及电动闸门等。判断结构根基好与坏的最好办法是在其根基中加入光导纤维控制器。把适量碳纤维材料加入到水泥溶浆中，外面的压力变化会影响变硬性的电阻变化，这就是回应力敏感，在结构内部接近损坏时就会自动报警，这是在混凝土结构中碳纤材料具有的自我诊断性能。实行对桥梁、大水坝和重要工程结构的在线检测和伤害评估就是利用这个性能。桥梁是需要承受负荷的结构。因此，一般情况下将桥梁所受的强度与负荷一起研究，同时根据检测器的检测结果对桥梁检修，这样可以减少了不少费用。

随着科学技术的发展，大的土木工程结构和系统内各部分，如横跨的重要工程结构、超高层建筑物、大型的桥梁、大型的海洋开采油井平台等大型工程的不断涌现，它们需要很长的存活周期。结构在外界和内部不利因素的影响下，会不可避免的出现损坏，甚至出现事故。在上个世纪的中后期，一系列由于材料引起的灾祸唤起人们的了解和重视

智能材料在土木工程中重要的应用，是自动化控制技术发展、计算机科学、材料科学的重要阶段的产物。因此，土木工程的未来深受高科技材料发展的影响。对此我们国家需要长久的对其研究下去，采取新方法，引进国外先进技术，从而提高我们国家对于智能材料在土木工程的应用，增加我国建筑的各种性能。

六．结束语

智能材料在土木工程中重要的应用，是自动化控制技术发展、计算机科学、材料科学的重要阶段的产物。智能结构在土木工程领域的应用研究已取得了显著的成绩,极大地影响了结构设计理念和多学科交叉应用的发展。随着智能材料和技术的发展,土木工程智能结构已展现出其优越的性能和广阔的应用前景。

参考文献：

[1]陈海泉，应用形状记忆合金的大跨桥梁结构振动控制理论研究与振动台试验[D].天津：天津大学，2003.

[2]丁阳、张向荣、李忠献，应用SMA复合橡胶支座的大跨度空间结构隔震研究[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2005，21（5）.

[3]凌育洪、彭辉鸿、张帅，一种新型SMA阻尼器及其减震性能[J].华南理工大学学报（自然科学版），2011，39（6）.

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一、引言

当前，我国正处在城镇化和工业化快速发展的重要时期，面临着来自各方面的挑战和矛盾。其中，能源问题已经成为了影响发展进程的重要问题之一。而据有关资料统计，无论是在发达国家还是发展中国家，建筑能耗在总能耗中所占的比重达到了25%～40%。因此，开展建筑节能领域的研究，加强土木工程建筑节能措施的贯彻落实具有重要的现实意义。

二、建筑耗能

建筑能耗主要是指建筑消用能耗，具体来说包括采暖、热供和照明等方面。而土木工程建筑节能主要是指在确保居住地方的舒适环境之下，在恰当的使用和技术进步的基础上，通过一些途径比如经济结构上的合理化以及科学的管理模式，加上对新型保温材料的采用从而有效地降低建筑能耗。一般来说，土木工程建筑物具有寿命长、稳定性高等特点，建成之后就比较难改变其主体结构和基本功能设施，所以要想对建筑物进行节能改造是很困难的。因此，需要在土木工程建筑开始建设之前就要充分考虑其本身的能耗问题，并采取相应的措施才最大限度地降低建筑物的能耗，包括建筑物的设计、构造的处理和相应的环境控制设备系统等方面。只有这样，才能既发挥出建筑本身的功能，又减少对居住环境的影响，实现可持续发展的目标。

三、我国建筑节能方面的主要问题

3.1、对建筑节能的认识和重视程度不够

这是目前一个普遍存在的问题，在很大程度上制约和影响了我国建筑节能措施的应用范围和节能目标的实现。在房地产行业快速发展的大环境下，我国大部分城市的土木建筑发展迅速、层出不穷。然而，有的开发商对建筑节能的认识不够，导致其不够重视，主观积极性也不够高。这在一定程度上影响了建筑节能领域相关措施的推广和技术进步。另一方面，有的开发商在自身经济利益的趋势下，盲目地追求建筑本身样式上的新奇，过分注重建筑风格，使得很多建筑脱离了当地的实际情况和自然条件，造成了建筑物在节能方面的局限性和相关无法弥补的不足。

3.2、建筑节能技术还存在一定的不足

应该说建筑节能本身是一项综合性和专业性很强的系统工程，涉及到多个学科的多方面的知识，对其相关理论和技术的研究也是一个相对长期的过程。建筑节能贯穿于土木功能建筑的全过程，包括设计、施工、维护、材料、人员、装备等。一方面，我国在建筑节能方面起步较晚。这不光使得我国在建筑节能的技术上与发达国家存在较大的差距，并且这种差距在短时间内还会越来越大；同时，也造成了国民对建筑节能的认识程度还有待提高，需要继续大力宣传和普及建筑节能方面的知识。另一方面，我国从事建筑节能的研究人员和施工管理人员还比较缺乏，专业人员不足使得相应的科研成果较少，而施工管理人员的缺乏又造成了建筑节能监管的不到位。这些都在一定程度上严重制约了我国土木建筑节能领域的发展和应用。

四、开展土木工程建筑节能的措施

4.1、加大宣传力度，普及建筑节能知识

目前，我国大多数人对土木建筑节能在认识上存在的一定的误区，认为建筑节能往往是开发商或者一些单位部门应该考虑的事情，并且往往是以牺牲个人的生活标准和层次为代价。这种错误的认识不但严重影响了建筑节能的理念在我国的传播，为营造建筑节能氛围制造了障碍，还在一定给建筑节能工作的开展和节能措施额影响带来了诸多不便。为此，我们要加大宣传的力度，树立以人为本的观念，普及建筑节能知识。建筑节能不是要降低建筑标准和使用水平。因此，将建筑节能片面地理解为“低标准”和“简易房”的认识是完成错误的。相反，建筑节能是国家大力提倡和开展的一项能源政策，它不光适应了社会发展对能源提出的新要求，而且是构建社会主义和谐社会、实现可持续发展目标的重要途径。

4.2、加快技术创新，开展建筑节能措施的研究

土木工程建筑节能技术的实现要紧紧依靠发达的科学技术，充分利用现代技术创新，只有这样才能在最短时间内提高建筑的性能和节能水平，达到国家可持续发展的技术指标，真正做到建筑过程中不浪费，实现资源的最大利用程度，保护能源。从建材的选择开始，就要考虑到节能性，提高资源的利用率；在材料的生产积累和使用过程中，要科学合理的对节约型资源运用技术新途径，降低资源消耗，对于那些不能再生资源尽可能做到不用或者少用。在使用高性能材料时，要在高效率条件下运用资源。应用在土木工程中的结构材料要有较好的强度和持久性，围护结构要有良好的保温隔热性能。禁止使用污染材料，对有害物质进行有效的排放和控制，并在最大程度上使用清洁能源。在建筑过程中，建材的使用等要尽量选择技术含量最高的方案，节约材料的消耗，争取在建筑过程中少用甚至不用不可再生的资源，充分利用绿色能源。利用性能良好的建筑能源，是现实能源高效利用的前提和保障。节能建材要求具有相当的强度和耐性，并且能够实现良好的保温隔热效果。在建筑中使用的水管等都要求配备防水，隔声等专用功能。

4.3、加强管理机制，确保建筑节能措施的落实

国家制定了一些列的建筑节能指标，并且也有配套的法律法规进行监控和控制，但是由于建筑节能提出时间较短，国内仍然存在着执行不力，监管不严的问题。国家也未能建立完善的节能技术创新鼓励和扶持政策。目前，我国的土木工程建筑节能进程比较缓慢，这很大程度上是由相应的法制体系和鼓励政策决定的。因此，制定推进土木工程建筑节能政策成了当务之急。当然，还需要严格按照法律法规执行相应的节能标准，政府对现有的建筑节能法律体系进行完善，并建立强大的监督约束体系。抓紧建设政策扶持和技术服务支持体系。结合我国国情，吸收利用国外的建筑节能成功经验。对于那些提前实现我国建筑节能标准或是超额完成建筑节能要求的施工单位给予物质上的奖励和政策上的扶持。国家可以设定相应的节能建筑标志制度。

五、结束语

现阶段国内建筑市场的发展情况，建筑部门对结构设计在安全性上的管理还有很大的缺失，和国外结构设计在安全性上的管理比起来还有较大差距。在土木建筑中提倡使用节能措施不仅能够提高人们的生活水平和层次，加快社会经济发展，还能够改善大气环境，降低环境污染，极大地缓解当前能源消耗上的紧张局面，实现人类社会的可持续发展。不仅要认识到在建筑节能领域与发达国家的巨大差距，加快技术创新，还要大力普及节能措施，使新技术及时惠及人们的生活。

参考文献

[1] 胡伟祥.土木工程建筑中混凝土结构的施工技术分析[J].烟台职业学院学报.2015（02）

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中图分类号：TN818文献标识码： A 文章编号：引言

通常情况下，土木工程作为基础设施对任何国家来说是都是一笔不小的开支，属于国家资产的一部分。并且，与其他商品相比，土木工程建筑寿命较长，一旦竣工，维修和重建代价甚高。另外，土木工程包括不同的建筑，建筑结构不同，建筑材料、设计方案和施工方式都会迥然不同。最重要的建筑结构包括桥梁、高层建筑、电力、核能和大坝。所有民用建筑都会随着时间老化和损坏，主要原因是材料的老化、持续使用、过载、过多暴露在有害环境、保护力度不够以及没有使用正确的检测方式。一旦受到内或外部侵害或二者同时作用，所有这些因素都会导致建筑材料和结构的老损并加重受损程度。

为保证建筑物的完整性和安全性，必须对建筑进行结构安全监测（SHM），通过自动化体系，对建筑物结构进行可持续的监和受损部位的检测。行之有效的结构安全监测系统可及时检测到各种受损部位并监测其压力和温度，从而优化建筑物维护效果，确保建筑物的安全，延长使用寿命。通常情况下典型的建筑安全监测系统包括三个主要组成成分：传感系统、数据处理系统（包括数据采集、传输和储存）和安全评估系统（包括诊断演算和信息管理）。要建立该系统，首先应使该系统具有一个稳定且可靠的结构传感系统。因此，本文主要讨论结构安全监视系统的第一个组成部分：由智能装置/传感器组成的传感系统。智能装置/传感器：如光纤传感器(FOS)、压电传感器、磁致伸缩传感器和自诊纤维增强结构复合材料，都具有非常重要的功能，可感应各种建筑结构安全方面的物理和化学参数。

光纤传感器（FOS），由于体积小，不会影响土木工程结构物本身的特点。通过使用多路复用或分布式传感技术，仅需一个光纤便可以对不同地区建筑的结构性能进行有效监测。并可避开电磁干扰的影响。光波适合在信号较弱的情况下进行长距离传输。压电和磁致传感器既可以作传感器，又可以作致动器，使结构安全监视成为一个积极的监测系统。此外，他们大小各异，便于存放，就算是放在较远的地方，也可对各种类型的结构进行积极监督。

过去几年人们对结构安全监测日益关注和重视，文本将重点评析智能装置/传感器在土木工程上的不同运用。本文涵盖光纤传感器，压电传感器、自我诊断纤维增强复合材料和磁致伸缩传感器的主要方面。

2.光纤传感器（FOS）

光纤传感器有诸多分类方式。第一种是按照待测参数经调制后得到的光特性（强度、波长、相位或极化等）进行的分类。第二种则是根据光发生调制的位置位于光纤内部还是外部（内部或外部）进行分类。光纤传感器还可根据传感范围分为点式（法布里-珀罗光纤传感器或长标距光纤传感器等），积分式（光纤布喇格光栅传感器）和分布式传感器（布里渊分布式光纤传感器）。本文主要讨论这种分类方法。光纤传感器一般都安装在现成结构表面，或嵌入新建土木结构中，包括桥梁、建筑物和大坝，显示应力（静态和动态）、温度、损害（分层、裂纹和腐蚀）和氯离子浓度等信息。获得的数据可被用来评估新建和修复结构，诊断损害部位和损害程度。本节主要探讨光纤传感器在监测土木工程结构的应力、位移和损害方面的应用。

2.1.监测应变和位移

实验研究已阐明光纤传感器被应用于土木工程结构后所表现的基本传感特性。在对混凝土横梁样本进行测试的实验中，与应力计输出信号相比，法布里-珀罗光纤传感器输出信号更加良好。与应力计相比，光纤传感器有更好的信噪比。对嵌入混凝土中的法布里-珀罗光纤传感器的性能进行评估。

图1：混凝土应变与各种传感器的对比

图1是压力高于混凝土抗压强度40%时，光纤传感器与丝式应变仪、电测应变仪和线性差动变压器测量结果对比图。由图可见，光纤传感器的测量压力、电测应变仪、线性差动变压器的测量压力具有高度一致性。在嵌入光纤传感器的混凝土平板上进行重复加载试验。频率为2 Hz-3 Hz，加载周期达四百万次。传感器在振幅为两千、加载周期为四百万的情况下仍可使用，且对动态加载反应良好。复合型波形传感器可以使光纤和混凝土的强度相互融合。如此一来，不仅应力大为减少，而且不用考虑理论校准因素。这个传感器还实现了对混凝土的持久粘连，并可在任何接触环境对伸缩装载给予相应的响应。

使用一种单模式光纤，又叫布里渊分布式光纤，对1.65m强化混凝横梁的压力进行测试。布里渊分布式光纤可同时测量温度和压力。结果显示，在5cm的可分解距离内，压力精确度达到± 5 με 。基于电缆中电磁波的电动时域反射计对两种分布传感器进行比较。将他们置于80%的横梁钢筋混凝土表面。试验结果表明，电缆传感器可以测量压力的局部巨大变化，而分布式光纤传感器可测量出长距离情况下压力的缓慢变化。电缆传感器在几秒甚至更短时间内就可测得应变分布，因而适用于动态信号监测。相比之下，光纤传感器完成测量任务需要数分钟的时间。安装了布里渊分布式光纤传感器以评估完全预应力下混凝土横梁的性能。同应变计的测量结果相比，光纤传感器更能很好地显示拉伸应变的测量结果。然而，光纤传感器对压缩应变的测量误差很大，这点在压缩应力很小的时候尤为明显。加拿大的卡尔加里贝丁顿的索道桥是世界上第一个引用光纤光栅传感系统，也是第一个在部分桥梁处使用碳纤维增强聚合物复合材料的构筑物。这座桥的部分钢筋在1993年经过预应力后，配上了光纤布拉格光栅传感器，总计18个。经过对预应力处理后的钢筋在混凝土收缩徐变、桥面恒载和桥梁后张等各种破坏力共同作用下的松弛状态进行评估，结果发现，钢筋预应力后的混凝土梁松弛度高于碳纤维复合材料的松弛度，并且在开放通行8个月后，这座桥的所有梁都存在着持续松弛的现象。另一动态测试表明，虽然这些传感器在6年后仍在工作，却没有监测到任何结构问题。首先，研究的重要价值在于该项目表明结合光传感技术、创新性电缆强化材料和结构工程所能带来的优势和益处。对纤维增强材料组成成分进行实时监测能够增强将这些材料用于混凝结构中的信心，因为目前就纤维增强材料来说，还没有设计标准出台。另一方面，光传感器可以嵌入纤维钢筋的表面，既保护了传感器及其线缆，又便于对这一类的土木工程结构进行控制和监测。

当前，世界上的很多桥梁都装有光纤传感器。法布里-珀罗光纤传感器用于加拿大魁北克若夫尔桥梁的修复工程。将这些传感器绑在由碳纤维复合材料制成的栏杆和钢梁上，以监测纤维复合塑料结构的性能、桥板和桥梁的应变。结果表明，大桥通行情况下，温度是影响应变的最重要因素。桥通行一年后，又进行了现场观测。使用3辆25吨校准卡车对纤维增强塑料加固处进行应力评估，结果发现纤维增强塑料加固处的应力小于20με,，钢梁应力小于120με。这就解释了加拿大联邦大桥嵌入光纤光栅传感器，但是并没有收到来自传感器的任何数据的原因。在泰勒大桥上，将63个光纤增强传感器、26个电测计加载在预应力处理后的碳纤维复合栏杆上，监测加固处在承受负荷时的最大应力。但是即使应变计密封良好，60%的电测计仍不能正常工作，原因是蒸汽养护后的混凝土梁桥湿度过大。当36吨重的卡车通过桥面时，纤维增强传感器记录的应力小于15με。

光纤光栅传感器被应用在瑞士两个桥梁上的实验情况：在温特图尔，将光纤光栅传感器捆置于碳纤维增强聚合物复合材料电线上来测量吊索的应变情况。截止1999年3月，光纤光栅传感器已经在2000με的应力下稳定工作了三年。另一个实验则是对一座行人天桥展开的。天桥的钢索是由碳纤维复合材料构成的预应力钢索，具体过程就是在碳纤维复合材料挤压过程中将光纤维嵌入到碳纤维混合材料中。大多数的光纤光栅传感器都可以承受170–190◦C的高温树脂固化处理和8000 με,的预应力处理，只有两个由于脱落失败。锚圈和索具在预应力处理过程中和其后的一年时间，都有令人满意的应力监测结果。

使用长标距电缆传感器得到桥梁整体变形和曲率的方法：将96根4m的长标距传感电缆嵌入维何斯瓦大桥的两端。根据提出的物理模式，当在桥面进行静态载重实验时，可测量总长度为一百米以上的桥的整体横向和纵向变形情况。并且测量结果非常吻合。

跨越佛蒙特州的沃特伯里的威努斯基河67米长的钢桁梁安装光纤光栅传感器，46个光纤光栅传感器被嵌入桥板，只有一个传感器损坏。并研制出了一种基于频域的多路复用传感器同时进行应力和振动的测量的工作。美国佛蒙特州威努斯基河的水力发电厂就是应用的这种光纤光栅传感器。对发电设备进行首次低功耗测试监测时，监测到了一个异常频率，这表明，传动系中的某个主要齿轮失圆了。

光纤光栅应用于中国，哈尔滨理工大学的桥梁监测工作的情况报告表明，光纤光栅传感器被装在10座以上的桥梁上以监测应变、应力和温度。例如，中国天津的永和大桥上就安装了40个光纤光栅应变传感器、10个光纤光栅温度传感器，以及96个光纤光栅电缆传感器用于对主梁的应变、预应力钢筋和钢索的应力的监测。同时一种结构安全检测系统用于监测第一座横跨中国长江的斜拉桥，并成功运行光栅光纤超载车辆识别系统和远程实时钢索应力监测系统。

准分布式光栅光纤传感器嵌入岩石锚栓以监控固定锚固长度内岩石的应变。为了提高德国埃德尔大坝的稳定性，对大坝进行了垂直锚固。这种准分布光栅光纤传感器的制作过程是沿著光纤每隔一段距离就插入纤维拼接，使每一段都可充当应变计。配有光纤光栅传感器的杆被放置在锚的中心。光纤光栅传感器的数据表明，10m固定锚索长度中只有2-2.5m可以起作用并且这个值随水位变化而变化。传感系统在锚力为4500 kN的环境中仍然有效。

光纤监测系统也可用于极端暴露条件下的土木结构。例如，码头大厅的光纤光栅安全监控系统。该系统位于浪花区和潮汐区，并受从冬天-35◦C到夏天+ 35◦C温度的影响。令人遗憾的是，光纤光栅传感器的实用性并不高。传感器嵌入后的一年，17个传感器中的10个已经无法运作。传感器失效的主要原因是连接器失效。制造缺陷、盐晶体或其他污物导致了粘接剂连接器无法继续粘合连接器外皮和光纤电缆。

一般土木建筑的应用：将光纤光栅传感器安装在一个五层65000平方英尺的混凝土结构上，主要用于施工阶段应力监测、混凝土养护以及内部裂缝传感。使用布里渊分布式光纤光栅传感器对一幢建筑进行温度分布监测。将1400米的光导纤维安装在建筑物的表面。其表面的温度变化一天之内通常维持在4◦C。

图2：试件底部光纤的“交错”布置

2.2 缺陷检测

光纤传感器用于土木工程的结构安全监测涉及对诸如裂缝、腐蚀和剥离等缺陷的检测。裂缝检测的依据是光传输的损失和以光纤传感器为基础的超声波。腐蚀、酸碱值和氯化物含量的检测则主要借助调色法实现。

使用光纤监控混凝土的裂纹尖端的形状。其操作方法依据的原理是当纤维发生断裂，混凝土中会出现裂缝并且裂缝程度会扩大，最终会影响光学纤维。然而,这个方法的适用范围是有限的,因为裂缝区域纤维的聚合物涂层必须在混入混凝土中之前被移去，如果不能提前获悉裂纹的位置则很难做到。

监测混凝土梁弯曲裂缝的方法：将光学纤维“交错”置于混凝土梁底部(参见图2)。当建筑结构中出现裂缝，除了90度以外，其他角度的交叉光学纤维都出现了弯曲。对混凝土标本的初步实验结果显示，该方法能检测到裂缝宽度小于0.1mm的裂缝。最近,此方法被用来监视静态加载下的多重弯曲裂缝、循环荷载下的裂缝和混凝土梁中应力作用下的收缩裂缝。然而,这种方法并不适用于检测平行于建筑物表面的裂缝。还有一种基于光纤传感器的技术，可以用来监测平行于建筑物表面的剥离情况。这个方法将单频激光干涉仪置于物体表面，对被测试梁进行移动负载实验。干涉仪的输出代表了光学相移，且沿嵌入纤维和综合应力成正比，当加载位置移动时，便可测得位移的曲线与负载的位置。实验发现，位移与剥离位置和剥离程度密切相关。

光纤传感器也可以被当作超声波/声学传感器来检测裂缝。利用分布式光纤传感定位系统监测混凝土梁中的缺陷的方法，通过压电陶瓷传感器生成压力波。光纤传感器被置于梁的表面以监测超声信号回声。初步实验研究表明，基于共振法，发现梁中有两处模拟缺陷。

光纤传感声学传感器可以监听到混凝土结构裂缝中发射出的声音信号。实验表明，光纤光栅传感器已经能够接收到超声波。

总的来说，这一领域的主要研究成果都是源于初步实验。提出的方法要求预先了解裂纹的位置。超声波方法不受裂纹方向的影响。以往的研究表明了超声波能够检测混凝土结构中的剥离、空隙及裂纹现象。

关于腐蚀检测，报告表明使用光纤传感器的钢筋腐蚀检测技术是以颜色调制为基础。当纤维极度接近（

光纤氯化物感应器用铬酸银粉末固定在光纤末端。在氯化物把红褐色的铬酸银转变成白色的氯化物的情况下适合使用这种感应器。颜色的变化增强了扩散在纤维中的光的强度。试验结果显示了氯化物浓度与光输出斜率及时间曲线图成比例。然而这种传感器的缺点在于其并不是一种双向传感器，因此很难检测不断增加或减少的氯化物浓度。

分布式湿度和酸碱度检测方法使用了表面贴装了凝胶聚合物涂层和光纤的电缆。由于凝胶吸附水在水介质中膨胀，所以需要调制光纤维的损失。系统是在模拟实验中测试的，目的是为了检验灌入后张混凝土结构钢管道中的水泥浆的范围。试验可以确定出无水的空心区域。这种类型的传感器通过选择恰当的凝胶系统作为响应酸碱度变化的指示剂，能检测出水泥浆酸碱度降低的区域。酸碱度的降低可能会造成钢的腐蚀。光线传感器系统用于测量混凝土中的酸碱度，这里的混凝土是指含有固定在高亲水聚合物基质上的酸碱指示剂染料。酸碱度的变化由染料/聚合物系统的颜色变化来表示。即使在酸碱度12-13的腐蚀介质中，这种传感器系统也表现出了稳定性。

2.3 光纤传感器总结

与局部的准分布式（或多路复接）及分布式传感器一样，光纤传感器在实验室及实地测试中都有传感能力。光纤传感器在土木工程结构中的各种应用，如检测应力、位移、震动、裂缝、腐蚀和氯离子浓度等都已得到开发。尤其是对桥梁、水电站项目及一些民用建筑的实地测试都证明了它的有效性。光纤传感器可以在恶劣的自然环境中使用，有着较大的传感范围及较低的传感损耗，并且具备抗电磁干扰功能，所以在土木工程结构的结构安全监测方面很有优势。但是，因为土木工程结构中所用的光纤传感器的研究都是比较近期的，最早的报告始于1989年，所以在现场实验条件下是否会因老化影响长期感应能力有待进一步研究。光纤传感器在一些结构中比较脆弱，而且一旦嵌入到混凝土中，若有损坏就会难以修复。使用光纤传感器检测缺陷及损坏的现场试验还未经过充分的研究和记录。

3. 压电传感器

根据电气到机械的改革，压电材料展示了其同步传动装置/传感器的性能。压电材料有很多不同种类，包括压电陶瓷、压电聚合物和压电复合材料。最近，作为一个基于测量电抗阻和弹性波的主动传感技术，压电传感器被引入到土木工程结构的结构安全监测中。

3.1电抗阻的结构安全监测方法

当工程结构上的压电陶瓷片由一个固定不变的交变电场驱动时，压电陶瓷片与其连接的结构中会产生微小的变形。由于激振频率很高，所以只在非常接近传感器的局部区域出现结构的动态响应。局部区域对机械振动的响应以电气响应的形式转回压电陶瓷片。因此，可以通过测量压电陶瓷感应器的电抗阻来直接检测结构损伤。

通过使用压电陶瓷片在钢筋混凝土（RC）桥样品上进行以抗阻为基础的安全监测及损伤检测。在桥的关键位置上装有11个压电陶瓷片。在装入过程中扫描陶瓷片，以获得不同阶段的阻抗数据。结果显示表面贴装的压电陶瓷片对其附近混凝土中裂纹的形成很敏感，但对那些离远一点的混凝土中裂纹的形成则不敏感。对装有压电陶瓷片传感器的混凝土梁（1000mm×100mm×500mm）执行两套实验测试。电导纳抗实数部分的均方根差（RMSD）随着样件表面或内部损伤面积的增加而增加。一项新方法用于识别测定的导纳特征中的等效结构参数（硬度、质量和阻尼器），经识别的参数用于描述损伤特性。这个方法被用于检测桁架、横梁和混凝土块中的损伤。传统的均方根差相只暗示了很少一部分损伤基质的性质情况，这个方法可更深入地了解损伤机制。测量压电陶瓷片的等效电路参数，如静态柔量、静态电阻、动态电感、动态电阻与动态柔量等，以监测混凝土结构的应力和温度。

3.2弹性波的结构安全监测方法

初步研究，在钢筋上粘有压电陶瓷片的情况下，监测加强筋与混凝土之间的脱粘现象。在执行器上使用了峰值为200V的5峰脉冲超声波，并记录分析了振幅和第一峰值的到达时间。发现接收信号的振幅以线性比例的方式增长至使钢筋从混凝土上脱粘为止。当钢筋是弹性的时，到达时间保持不变，而当钢筋断裂时，到达时间增长。同时使用了压电及超声波分析（PZFlex）软件模拟传感器的反应，以此作为钢筋混凝土结构中的参数，如裂纹宽度、脱粘尺寸及不同钢筋的位置。数值模拟表现出钢筋混凝土结构中的裂纹不会影响传感器的输出。当结构中同时存在脱粘损伤和裂纹时，脱粘损伤控制着输出信号。

通过将压电传感器粘到混凝土砌块表面的方法，可以研究无损检测的可行性。通过在检测样品表面放置不同质量的物品来模拟结构损伤。实验结果表明模拟损伤的尺寸和位置与其转移函数的振幅变化及自然频率的变化密切相关。这些信号中的异常现象是可重复的，而且损伤导致的异象会有明显的性质差异。

损伤主动质询（ADI）技术：以监测修复混凝土与碳纤维复合材料（CFRP）之间的分层现象。如图3所示，将压电陶瓷传感器连在碳纤维复合材料薄片上。横梁尺寸为100×150×900mm,上面设10×25×100mm的凹口用于开始及加快分层过程。这个损伤主动质询系统通过传感器的宽带激发主动质询结构。传感器信号可转化成数字资料，则转移函数、累加平均δ和执行器/传感器的损伤指数就可以计算出来了。图4显示了损伤指数与负载的关系。当负载增加时，区域1中的损伤指数明显增加了，而区域2和区域3中的损伤指数开始分别增至160kN和200kN。从而检测了分层过程。且损伤的定位误差只有0.67%。

图3：粘在混凝土梁上的碳纤维材料上压电陶瓷片的位置

图4：随外加负载的增加，区域1、2、3损伤指数的变化

可根据连续波分析基础上不同的中心频率弹性波能量来计算损伤指数，损伤指数可以准确表示出钢筋混凝土梁中裂纹的产生和扩展。相比基于阻抗的方法，基于弹性波的方法可以检测更大面积的区域。此外，基于弹性波的方法还可利用波传播的更多信息来确定损伤，如转移函数的振幅和相位、频率的变化、振幅和到达时间。这种方法和基于电阻抗的方法都是主动传感方法，但大部分结构安全监测技术都是以依赖被动传感器测量值的被动传感诊断法为基础，从而确定结构条件或环境中的变化。然而，还需要进一步研究以验证其可行性，从而通过结合其他技术，如无线通信、检测损伤位置与严重性算法等来检测混凝土构件和结构中的不同缺陷。

4. 自诊纤维增强复合物

水泥或复合物基质中的自诊（或自监测）纤维增强复合材料包含导电相，如碳纤维和导电粉等。这些复合材料能够监测其自身的张力、损伤及温度。研究表示碳纤维增强水泥可通过其电阻的变化来传感张力和损伤。电阻在从高应力幅直至失效的过程中大大增加了。碳纤维复合材料与碳纤维增强水泥有类似的特性。将具有张力的碳纤维增强水泥的电阻变化分成三个阶段：可逆传感阶段、平衡阶段（电阻在这个阶段几乎不发生变化）及快速增长阶段，这三个阶段与加载过程中碳纤维增强水泥中裂纹扩展的不同阶段相对应。

迄今为止，只有一些小规模的实验室研究了碳纤维增强水泥和碳纤维复合材料。将碳纤维增强水泥涂层应用到受弯水泥浆梁的受拉和受压侧面上。在循环加载和卸载条件下，每个循环的受压面上的涂层电阻出现可逆性降低，而在除第一循环的其他循环的受拉面上的电阻出现可逆性增长。由此可以看出，碳纤维增强水泥张力传感涂层可用于水泥结构的安全监测中。碳纤维增强水泥-加强钢筋混凝土梁的极限载荷与硬度略大于原始状态钢筋水混凝土梁的极限载荷与硬度。通过对电阻变化的测量，有较厚碳纤维增强水泥层的钢筋混凝土梁对应力损伤和疲劳损伤的敏感度更高。还将含有短碳纤维的碳纤维复合材料涂层应用到砂浆试块上，以此测量出张力。研究发现，超过了这些极限值，就会导致涂层内损伤。因此，可以很明显看出，碳纤维复合材料涂层不能满足实际应用的需要，不能够在现实生活中监测水泥结构的性能。

碳纤维玻璃纤维增强型复合材料（CFGFRP）被设计用作一种极限伸长值较小的导电碳纤维与极限伸长值较大的中空玻璃纤维的混合物。在拉伸加载过程中，电阻会出现显著的变化，这表明碳丝束失效。于是，因载荷受剩余的高伸长率玻璃纤维的维持， CFGFRP不会突然断裂。因此CFGFRP有可能具有自诊功能，而不会出现突发的失效。可预先报警构件的灾难性故障，并通过使用具有不同极限伸长值的碳纤维来监测高张力值。CFGFRP已被用于安全系统，放置在具有发现和阻止盗窃功能的安全墙上。

使用自诊纤维增强复合物为传感器的结构安全监测技术是一项简单的技术。这类智能材料的最明显的优势之一是它们既可以作为结构材料又可作为传感材料。碳纤维复合材料与玻璃纤维增强塑料可被用作水泥的加固元素。与素混凝土相比，含有少量短纤维的碳纤维增强水泥具有较高的硬度和抗张强度以及较少的干燥收缩。实验研究表明了这些纤维能够监测自身的张力、损伤及温度。与碳纤维玻璃纤维增强型复合材料（CFGFRP）相比，散布在玻璃纤维增强型塑料中的碳粉（CPGFRP）和混合碳纤维复合材料（HCFRP）有更好的敏感度。但是，迄今为止还未开发出这种材料在土木工程结构的结构安全监测方面的现场应用。此外，还需要提高自诊纤维增强复合物的传感重复性。有很多因素影响着自诊纤维增强复合物的重复性，包括：（1）导电材料在矩阵中的分布状态；（2）因温度、湿度和横向效应造成的电阻变化；（3）因循环加载过程中传感材料与界面损伤造成的电阻不可逆增长；（4）电阻测量方法与材料的准备。

5. 磁致伸缩传感器

铁磁材料的特性为，当将其放在磁场中时，它们就会出现机械变形，这个现象称为磁致伸缩效应。当材料出现机械变形时，材料的磁感应强度发生变化，这种倒转现象称为倒转的磁致伸缩效应。根据这些现象，发明了一种磁致伸缩传感器（MsS）,这种传感器可不直接接触材料表面就能产生及检测受验铁磁材料的导波。

用磁致伸缩传感器（MsS）可检测钢管混凝土结构的内部空隙与夹杂物。这表明极致伸缩传感器可以产生传播于钢管内的不同导波模式，并且这些导波对管内的缺陷很敏感。接收波振幅随着缺陷与夹杂物的增多而降低。为克服磁致伸缩传感器（MsS）的主要缺点，即只传送相对较低的超声波能量，研发了一个结合了压电陶瓷和磁致伸缩传感器的混合方法。这种方法对钢筋水泥界面的检测很有效。根据逆向磁致伸缩效应测量了钢丝绳的应力。磁致伸缩传感器（MsS）的精度小于3%，但温度的干扰会影响精确度。温度的两个极端值即10℃和50℃之间的差为6%。使用离散小波变换从磁致伸缩传感器检测出的信号中提取了对损伤敏感的特征，从而构成一个多维的损伤指数向量。然后将损伤指数向量提供给人工神经网络，以便对多股线的缺口尺寸及缺口位置进行自动分类。

6. 结束语

智能材料/传感器在土木工程结构的结构安全监测方面蕴藏着巨大潜力。其中一些当前已经实际应用，而其他的还在实验室中进行评估。光纤传感器是土木工程的结构安全监测应用的多功能传感器。光纤传感器在土木工程结构中的不同应用，如应力、位移、震动、裂纹、腐蚀和氯离子浓度的检测作用都已被开发出来。光纤传感器可以在恶劣的自然条件下正常工作，具有较大的传感范围，较低的传输损耗，抗电磁干扰和分布式传感的功能。但是，在现场实验条件下的光纤传感器是否会因老化影响长期传感能力还未完全确定，需进一步研究。而且光纤传感器在一些结构中比较脆弱，一旦嵌入到混凝土中，若有损坏就会难以修复。

基于电阻抗和弹性波方法，压电传感器可被用作土木工程结构的结构安全监测中一项主动传感技术。抗阻方法取决于自感知执行器概念，也是一种定性方法。以弹性波为基础的方法可以检测出更大面积的损伤，而且这种方法还可以利用波传播引起的附加信息来确定损伤。

自诊纤维加强复合物也可作为传感器，并且为土木工程结构的结构安全监测提供了一种非常简单的技术。这类智能材料的最明显的优势之一是它们既可以作为结构材料又可以作为传感材料。

磁致伸缩传感器（MsS）仅仅通过改变线圈或磁铁形状就可以产生不同的导波模式。这种传感器可以不使用任何的耦合剂就能工作。导波因其能够进行远距离检测，所以有着很大的监测潜力。但是，磁致伸缩传感器只适用于铁磁材料，只能传送低信噪比的较低超声波能量。

结构安全监测系统必须具有监测损伤的位置及严重程度的综合能力。但是，迄今为止许多在土木工程的结构安全监测中使用的智能传感器/智能材料的应用研究都涉及智能传感器的传感能力。换言之，用传感器的数据就可以直接监测出结构中的一些损伤。而另一些损伤只能通过特殊的诊断方法间接检测出来。重要的土木工程结构通常是比较大型的建筑。所以，要装备很多传感器来检测结构的安全状况。实际土木工程的结构安全监测很大程度上取决于诊断算法。因此，土木工程的真正的结构安全监测系统是集智能传感器/智能材料、数据传输和高级诊断方法为一体的。

参考文献

[1] K. P. Chong, 《土木结构的安全监测》，智能材料和结构杂志，第9卷，编号11，页码892–898， 1999。.

[2] F. K. Chang, 《结构安全监测：第一次结构安全监测国际研讨会总结报告》，第二次结构安全监测研讨会会议纪要， F. K. Chang编制，页码3–11，达亚顾问出版公司，兰开斯特，英国，1997.7.

篇9

1.西部地方高校土木工程专业人才培养方案现状

1.1土木工程专业起步较晚。

西部地区地方高校虽然较多，但土木工程专业起步较晚。造成这一局面的主要原因有两个：①历史原因导致西部地区地方高校办学理念没有随着时展即时转变过来，仍旧沉迷于自己相对成熟的文理科专业办学模式，延误了土木工程专业开设；②土木工程专业的办学要求较高，讲求的是工程实际，其师资水平、实践条件等，制约了土木工程专业的开办。

1.2土木工程专业办学特色不明显。

少数西部地方高校或是由于观念问题，或是由于财力问题，或是由于经验问题，虽然开设了土木工程专业，但要么在条件不具备的情况下仓促上马，要么照搬重点院校的办学模式，大都没能形成自己的办学特色，不适应西部经济大发展的需要。如湖南省西部地区地方高校的土木工程专业建设大多属于此类状况。

1.3土木工程专业毕业生的工程实际能力较弱。

社会实际需要的是具备扎实工程实际能力的土木工程专业人才，即用人单位不需要岗前培训就能单当一面地胜任工程各项任务的土木工程专业人才。受传统文理教学模式的影响，西部地区许多地方高校，没有找到与西部地区经济发展需要相匹配的土木工程专业人才培养模式，其土木工程专业的毕业生既不像重点院校的精英人才，又不能很快适应工程实际需要，客观上导致了学生就业困难。

2.西部地方高校土木工程专业人才培养方案不足

2.1办学理念滞后延误了土木工程专业开设。

西部地区许多地方高校是在国家政策扶持下建立并成长起来的，尤其是少数民族地区的地方高校更是如此。由于西部地区长期的经济不发达，信息较落后，思想较保守，人才较缺乏等原因，西部地方高校的办学理念也以稳扎稳打见长。当经济发达地区都在大力培养工科专业人才以满足快速增长的市场需求时，西部地方高校仍然坚守着传统的文理阵地。办学理念的滞后使土木工程专业的开设延误。国家现在已经意识到并重视这一问题，采取了一些补救措施帮助西部地方高校，如中山大学、中南大学已成为吉首大学的对口扶持单位。

2.2财力薄弱导致土木工程专业的实践教学条件不完备。

土木工程专业是为解决工程实际而开设的，其有别于其他专业的最大之处在于，该专业必须有完备的实践教学条件供学生训练，包括实验室、校内实践基地和校外实习基地等方面。这些都需要大量的财力支撑。西部地区经济欠发达，西部高校的财力显得更弱，尤其是在高校经费自筹的当下。这种短期内需要大量经费投入的专业，使得不少西部地方高校心有余而力不足，反映在土木工程专业的教学中便是用理科实验替代工科实践或干脆减少实践环节，其后果是工科专业成为理科专业，受害的是土木工程专业的学生，以及大量需要土木工程专业人才的西部地区。

2.3师资队伍结构不合理制约了土木工程专业发展。

西部地区的诸多区域劣势，如科技水平偏低、经济久发达等，使得西部地区难以引进高学历、高职称的专业人才，也难以稳定已有的专业队伍。这种现象在西部地方高校更是普遍存在。面对如此两难局面，西部地方高校大多从原有的师资队伍中选拔与土木工程专业相近的老师，采用进修等方式培养成自己的土木工程专业教师。这种模式培养出的教师，对于土木工程专业的理论教学应该是没有问题的，但对于土木工程专业的实践课程、毕业论文等却难以胜任，学生解决工程实际问题的能力没能得到很好的锻炼。西部地方高校师资队伍结构不合理已成为其土木工程专业发展的瓶颈。

2.4客观因素使得土木工程专业学生解决实际工程的能力偏低。

西部经济久发达的地域、西部地方高校办学艰难、土木工程专业办学积淀不深、师资队伍结构失衡等客观因素，导致土木工程专业的学生“厚基础，宽口径”，但难以“强能力”。这种培养模式下毕业的土木工程专业学生，其属性介于理科与工科之间，毕业后不能立即独当一面，大都需要一年以上的转型期，增加了学生就业压力，也增加了企业的培养成本，延缓了学生迅速发展的进程。此种培养模式唯一的优点就是，造就了一大批土木工程专业的考研高手。因为相对就业而言，研究生录取在实际操作方面要求较低。

3.西部地方高校土木工程专业人才培养方案优化

3.1以土木工程等工科专业办学，提高西部地方高校的核心力。

高等教育改革以来，办学观念已发生翻天覆地的变化，尤其是进入21世纪后，国家经济飞速发展，需要大量工程技术人员，重点院校已率先大力发展工科专业，土木工程专业便是其中优先发展的专业之一，这从各高等院校热门专业目录中可以看出。西部地方高校作为西部最直接的人才培养基地，也应及时跟上时代步伐，转变办学观念，着手发展工科专业。在如此大环境下，一些西部地方高校也相继行动起来，如吉首大学在“十二五”规划中明确指出要“优先发展工科专业，适度申报文理专业”，而土木工程专业便位列其中。

3.2以实践基地建设作为土木工程专业办学的保证。

土木工程专业的教学改革应强调专业技能的训练，注重理论与实践相结合，为此，必须在原有基础上加大实践教学的改革力度［1］。重点有：①加强校内土木工程专业实验室建设。材料力学实验室、建筑测量实验室、建筑材料试验室、土工实验室、建筑施工模拟实验室等是土木工程专业不可或缺的。校内实验设施可使课堂教学与实践教学方便、及时地互相结合和交融，在突出应用能力的培养上起到了重要作用。②建立长期、稳定的校外生产实习基地。如吉首大学已有十多家建筑企业、公司成为该校长期稳定的实验、实习基地。学生除在这些土木工程类的企业、公司进行真刀真枪演练之外，还可以进行“顶岗”实践，真正达到增强专业知识、提高实践能力的目的。③开展网络虚拟岛计划。学生在计算机上创立自己的虚拟岛，二年级学生在岛上进行规划，如布置建筑物、道路、桥梁、地下设施等，三、四年级学生对它们进行设计或虚拟施工［2］。学生在实施虚拟岛计划过程，对木工程领域有了全面的认识，规划、设计、施工、计算机应用等方面的能力得到了锻炼和提高，弥补了实践条件的不足，既经济又环保，体现了绿色工程的思想。

3.3以“双师”型队伍充实土木工程专业教学阵地。

培养土木工程专业类的应用型人才，师资队伍是关键性因素。没有工程经验、工程素质的教师队伍，在讲授工程技术知识时，只是纸上谈兵。因此，必须加强教师队伍素质结构的调整，构建具有工程特色的教师队伍，即工程专家型的教师队伍，以满足培养工程一线技术应用型人才的要求［3］。

西部地方高校大部分从事土木工程专业教学的教师没有工程实际经验，容易造成理论知识和工程实际的脱节。在高学历高职称土木工程专业人才难以引进的前提下，“双师”型教师队伍建设势在必行，可采取以下途径：①鼓励教师考取注册结构工程师、造价工程师、监理工程师、建造师等注册资格证书。高校教师要考取注册资格证书要求有两年以上的工程实践经历，学校应为其创造条件。②从当地建设、规划等相关部门引进具有注册资格证及工程实践经验的人员作为土木工程专业的实践教学老师。高校对人才引进大多设有硕士、博士等学历门槛，为满足教学需求，应适当降低这部分人员引进的门槛。③与重点院校及当地建设、规划等相关部门合作办学。利用他们的资源弥补土木工程专业实践环节的不足，带动自身发展。如吉首大学与中山大学、中南大学等签约了对口支援协议，与张家界国土、设计、规划、环境等六部门签约了联合办学协议。

3.4以工程实战训练培养学生工程实际能力。

土木工程专业实践教学内容体系核心包括基本技能（本专业的基本操作技能）、专业技能（从事具体职业岗位的专业工作中所具备的能力）、综合技能（基于专业和职业岗位的综合应用实践能力）及职业技能（从事某一工种的基本理论知识和操作技能）四大模块［4］。搭建土木工程专业工程实战平台是提高学生工程实际能力的必备措施，具体有：①理论知识以够用为原则，理论课学时适当缩短，实践课程学时尽量延长，以保证学生实战训练时间；②实验课程以综合应用型为主，基础型为辅，以培养学生分析问题、解决问题的能力；③实践课程到工程现场进行，让学生参与工程的设计、规划、施工、管理等全过程，并运用专业知识协同工程管理人员解决工程实际问题；④学生从大一开始就参与教师的科研课题，并鼓励学生在大二时独自进行“大学生研究性学习和创新性实验”，循序渐进地锻炼学生的科研水平及独自开展工作的能力；⑤毕业论文与毕业设计要结合工程实际进行，以当地工程实际的效果作为成绩的最终评判标准。

4.结语

西部地区地方高校土木工程专业在发展过程中，虽然在办学观念、办学条件、师资队伍等方面存在不足，导致学生工程实际能力偏低，但只要改变办学观念，大力发展社会实际需要的土木工程等工科专业，就一定会为广大西部地区乃至全国培养出合格的土木工程专业人才。

参考文献：

［1］王文仲，李广军，孙佳明.地方高校土木工程专业人才培养方案研究［J］.世纪桥，2007，（146）：99-101.

［2］吴瑾，程吉昕.新加坡国立大学土木工程人才培养方案及其特点［J］.2004，13，（4）：87-89.

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一、土木工程信息化的内涵特点

1、土木工程信息化的内涵

(1)从技术形式看,土木工程信息化是指在全国乃至全球范围内以土木工程信息技术资源的开发利用为核心,以网络技术、通信技术等高科技手段为依托的一种新技术扩散的过程,通过实现土木信息的在线与共享,以随时、随地、互动的方式提供土木信息支持和完整的问题解决方案。

(2)从行业影响看,土木工程信息化是一个利用信息技术对土木工程建设与管理水平整体提升的过程,它涵盖了政府监管、企业管理、教育培训、勘测、设计、施工、监理、质量监督等诸多领域,尤其针对我国实际,土木信息化有效地解决了工程建设量大面广与信息知识资源分布严重不均的矛盾,促使了整体的技术进步。

(3)从实现过程来看,与其他行业的信息化一样,土木信息化也是一个包含三个层面、六大要素的动态过程,所谓三个层面,一是土木信息技术的开发和应用过程,主要指在互联网等信息技术的基础上,制定土木工程信息在软件、硬件方面的网络传输标准,同时大力开发研制土木工程信息的传输终端,这是信息化建设的基础;二是土木信息资源的开发和利用过程,主要指作为土木信息的提供者,完成国家土木工程信息公众网和企业局域网的建设,这是信息化建设的核心与关键;三是土木信息产品制造业不断发展的过程,主要指应发展一批土木工程信息技术开发制造的科研机构和企业,这是信息化建设的重要支撑。所谓六大要素即指信息网络、信皂、资源、信息技术、信息产业、信息法规环境与信息人才。

2、土木工程信息化的特点

(1)土木工程信息化具有鲜明的知识经济特点,其核心生产要素是土木工程的各种信息、技术和知识,以互联网为工具,土木信息资源的生产、传输和应用是土木工程信息化的本质表现形式。

(2)实时性、远程性、互动性是土木工程信息化必须具备的3大属性,即在任何时间、任何地方都可互动地为土木工程界提供信息服务,完全打破时间、地域等的限制。

(3)智能化、网络化的工作方式是土木工程信息化的又一特点,这势必会对人们的思维形式产生深刻影响。

(4)土木工程信息化的核心动力是人力资本,终生学习技能、专业知识、IT技能、信息的识别与管理技能等都是信息时代土木工程从业人员必须具备的能力。

二、土木工程信息化的实施对策

经过20多年的努力,目前我国已具备了良好的土木工程信息化基础。如国内网络基础设施建设取得巨大进步,建设系统主要的基础网络设施建设也基本完成,积累了进一步运营发展的经验,另外国内一批高科技公司为建设领域提供了高质量的软件。

同时我国土木工程产业规模大,需求强劲,有信息化建设的强大牵引力。鉴于此,笔者以为土木工程信息化的实施仍需在以下几个方面进行努力:

(1)应端正认识,认识到土木工程信息化是一种发展趋势,同时也是一次有利的发展机遇,既要认识到土木信息化发展的迫切性,又要认识到这是一个系统工程。这就要改变观念,充分认识土木工程信息化的意义。更重要的是,国内土木工程企业不能满足于自身所取得的进步,而要和国外先进水平去比,甚至要敢于超越国外的先进水平。

(2)大力发展土木信息技术。土木工程信息网、土木信息接收终端、信息传输标准、信息土木集成与交互系统等构成了土木信息技术的主要内容,在现代网络信息技术的基础上,结合土木工程特点,大力开展土木信息技术的研究,这是土木信息化实施的技术保证。另外培育既懂土木工程,又了解信息技术的复合型人才,发展一批从事土木信息技术的科研机构和企业,这是建设土木信息化的物质保证。政府应在土木信息技术的研究上发挥积极作用,主要指合理有效配置既有资源,在政策和环境上为土木信息技术的开发提供支持。

(3)认识学科带动产业的重要性,推动土木信息学科建设。首先土木工程信息化是一个关系到国计民生的大产业,尤其目前土木工程还是我国国民经济的支柱产业,必须从科研、人才、体制、教育培训等方面全面推动土木信息化,而学科建设是达到这一目的的最佳途径。其次通过学科建设可以有效整合社会资源,在土木信息化领域系统地提出并解决问题,为其可持续发展提供后劲。

(4)整合社会力量,合理配置社会资源,在政策和体制上推动土木工程信息化这一新产业的形成。国家提出的原则是“统筹规划、国家主导、统一标准、联合建设、互联互通、资源共享”,对土木工程信息化建设来讲也是如此。欲使土木信息化工作顺利进行,需要充分调动政府部门、土木工程各专业委员会、土木工程企业等各有关方面的积极性,采取“产、学、研、政”相结合的策略,积极开展国际间的经济技术合作,在政策和体制上形成一个强有力的、健全的推动机制。

三、土木工程信息化的意义

建设土木工程信息化,是我国土木工程建设实际的现实需求,也是土木工程未来发展的战略任务,具有深远意义。

(1)从国家发展战略上看,土木工程信息化是提升我国综合国力、实现富国富民理想的一大支柱。

(2)土木工程信息化是整体提高土木工程行业建设科技水平的有力手段,并将形成土木工程信息化这样一个新产业。

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在我国城市化进程不断加快的环境中，工程建筑得到有效的发展，其中土木工程中的工程建筑项目至关重要。随着对土木工程施工质量要求越来越高，需要对土木工程施工质量的影响因素进行有效的分析，从而采取积极有效的措施提高质量水平。并结合土木工程的实际情况，加强理论与实践合作结合，以便对土木工程施工质量进行有效的控制，以便提高整体质量水平，促进土木工程整体水平的发展。

1土木工程施工质量控制的重要性

土木工程施工环节是紧密联系的，需要对其施工质量进行较好的控制与提高，需要对其施工工艺、工序等进行严格控制，为土木工程施工计划提供前提依据，以便促进施工质量水平的提高。在施工的时候，通过对施工工序与条件等进行有效的控制，可以为施工质量的提高发挥一定作用。由于土木工程具有复杂性与一次小等特点，需要对施工过程中突发事件进行有效的分析。并且，需要对土木工程施工质量的影响因素进行分析，包括天气、工序、工艺、工作人员综合素质、材料质量等方面，需要加强管理。并且在较差作业的时候，需要其中不稳定因素进行细致的分析，以便有效的提高整体施工质量。其施工质量严重影响到整个土木工程的效果。通过对土木工程中的施工质量进行有效的控制，可以土木工程的整体质量与经济水平进行有效的提高。因此，提高土木工程施工质量是十分有必要的，也是十分重要的［1］。

2土木工程施工质量控制的影响因素

2．1施工人员综合素质较低

施工人员的综合素质会对施工质量造成较大的影响，并且该因素会贯穿整个土木工程中。其中施工人员的专业技能、责任感、工作态度等均对施工质量具有较大的影响。同时，施工人员人力资源紧缺，导致大多数农民工的加入，没有经过专业的技能培训，严重影响到整体综合素质，继而对土木工程施工质量造成较大的影响。

2．2建筑材料质量的影响

土木工程的施工材料性能与质量是影响施工质量的重要因素之一，大多数建筑工程企业为了获取短期的利益，会采用质量较低，价格低的建筑材料，从而导致其施工材料质量取法得到保障，继而会严重影响到整体的施工质量。比如，防水、防火材料不合格，会导致建筑工程出现漏水问题，并且容易引发火灾，严重影响到施工质量［2］。

2．3环境影响

在土木工程施工的时候，其是露天施工为主，会受到不同的天气与地质等因素影响，从而会影响到土木工程的施工质量。由于其地质环境、温度、施工单位等的差异性，会导致质量存在较大的差异。因此，需要对周围环境进行实际考察与研究，从而制定科学合理的施工方案，以便对施工质量进行有效的控制。

3土木工程施工质量控制的策略

3．1完善工程施工管理制度

在土木工程施工中，完善的施工管理制度会起到至关重要的作用。在建立完善的管理制度中，需要对意外事故与安全隐患等进行有效的避免与预防，加强对每个环节与部位的检测，确保施工进度正常进行。针对施工环节中的重点与难点，需要加强管理，有专业人员进行监控，以便确保施工质量。同时，需要引进先进的施工技术与工艺，提高施工的安全性与质量水平。

3．2提高施工人员综合素质

针对施工人员的综合素质现状进行分析，并加强专业技能的培训，让施工人员熟练掌握专业技能。并提高施工人员的责任感与工作态度，积极应对工作，培养良好的职业道德素养。认真、踏实的对待工作，避免施工出现意外与损失。同时，需要加强安全意识培养，在施工的过程中，需要加强安全防范，确保自身的生命健康安全，严格落实到安全制度，加强施工安全管理，避免安全事故的发生［3］。

3．3加强质量监督与管理

在土木工程施工的时候，需要对施工全过程进行有效的监督，根据监督情况，制定质量控制负责人，以便对监督机制进行有效的完善。在施工前的准备阶段、施工过程以及施工完工等环节中加强监督与管理，制定出控制标准以及质量控制方案等，确保每个环节的施工质量，从而不断提高土木工程施工的整体质量。

4总结

土木工程施工是一项复杂、庞大的工程，在施工质量中受到各种因素的影响，需要对其进行有效的分析，避免影响因素的出现。并且需要在施工各个环节中，加强管理，提高施工人员的综合素质与安全意识，以便严格按照相关标准要求来执行，从而有效的提高土木工程施工质量与水平。

参考文献

［1］曹瑞．对如何加强土木工程施工中质量的控制探讨［J］．门窗，2012(12x):215－215．

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当今，开办土木工程的地方性专业院校正处在转型发展之中，如何更好地加强实践、实训教学、提倡创新创业是重中之重。一般而言，土木工程在专业教学过程中为了提高学生实践技能和就业及竞争力，常常实行“双证制”教学模式[1]。但是，在实际运行中存在“落实不到位、实践不落地、证书不相符”的现象，导致学生在校获得的专业或职业资格证书含金量不高，与职业技能要求不相符，有证书、无能力的现象比较普遍。因此，有必要对土木工程专业的“双证制”教学进行探讨，以便更好地进行专业教学。

1.土木工程专业双证制教学中存在的问题

1.1现有专业方向和职业证书对接不畅

目前，土木工程专业方向主要集中在建筑工程、工程造价和道路与桥梁等方面，而职业资格证书与专业方向出现不同程度的错位。对于土木工程专业而言，在校期间主要考取和获取中国建设教育协会“员”、地方城乡与住房建设厅“五大员”及交通运输部职业证书，这些证书在一定程度存在重复和错位，导致学校、学生在选择上出现一定程度的迷惑和误导。

1.2“双证制”在专业教学及操作和应用中不到位

在日常专业教学中，为了获取职业证书而出现“短、平、快”的现象，在临近考试时间节段，常常进行短期甚至突击培训、集训，特别是在实践认证环节出现弄虚作假、糊弄过关等现象，与职业证书要求极不相符。

1.3企业、社会对证书含金量重视程度不高

在土木工程学生就业中，企业和社会更加看重证书，而忽略了实践技能和后期急需教育方面的考核，常常出现有证书，无实际操作技能；人证分离，证书挂靠；继续教育放任不管，走过场或流于形式的情况，导致在专业教学和应用中学生疲于应付考试，学校重考证通过率、轻实际技能操作的现象，最终使得学生空有证书、毫无实际技能、少有理论知识，从而对个人职业生涯的发展极为不利。

2.土木工程专业学历教育和职业证书融通教学与应用

2.1建立以双证融通为导向的专业课程体系

按照学位学历证书和职业资格证书互相融通、互相促进的思想，在前期试点的基础上，推行双证制为导向的人才培养方案，相应的专业课程进行必要的修订和变化。对于土木工程而言，职业证书体系主要包括施工技术类、工程造价类、安全管理类三大类。其中，施工技术类、工程造价类具有实际可行的操作性。施工技术类内容主要覆盖土木工程施工技术、力学基础、施工组织管理方面培训和认证；而工程造价类主要侧重工程概预算、工程清单编制、软件应用和实际工程等方面培训和认证。学生可按需要分为施工技术类、工程造价类、安全管理类等岗位与就业进行培训、实践和报考[2]。对于偏于基础类技能认定的相应课程实行以证书替代考试，学分互相认定的形式。

表1 土木工程专业双证制职业内容与人才培养方向对比

2.2“双证制”模式下设备、师资优化和升级

学校经过中央与地方共建项目、学校内部实验室项目等，构建了专业实训实作、专业技能认定和互通、职业技能培训与实践、证书培训与考核于一体的教学实践模式[3]。同时，根据职业技能鉴定、施工技术类、工程造价类、安全管理类需求，升级和改造了土木工程实训实验、建筑仿真模拟、基础力学实验、建筑工程造价仿真、建筑技能实训、建筑安全与管理等方面的专业实验中心，配备了相应的专职教学和管理人员，并就此对学校不同层次的本专科、成人继续教育等学生进行了一系列的实践技能培训、鉴定和认定，以及职业证书培训、考核和考试。

与此同时，为了进一步与双证制教学相适应，学校和二级学院从不同角度加大和增强了对专业师资力量的培训，对专业实验教师、教学辅导辅助人员和专业教师进行专业培训，选送多名专业教师前往建筑施工企业、工程造价单位、安全管理部门进行为期一年及以上的挂职锻炼，鼓励并制定相应措施激励专业教师考取国家职业资格证书，现约有30人次通过了国家一级注册建造师、一级注册结构工程师、国家注册土木工程工程师（岩土）等方面的考试，从根本上提高了教师职业素质，为双证制教育教学提供了坚实基础；同时，强烈要求在职在岗教师参与本地域内的社会工程实践活动，参加实践工程的评标、设计与咨询、施工技术指导和管理及安全评价与应用等建设项目，掌握了土木工程行业的动态，提高了行业实践能力，为双证制的运行提供了知识保障。

2.3开展土木工程专业双证制技能培训与鉴定

按照土木工程行业国家职业标准，连续八届对近2000名学生进行考证培训，仿照实际工程，从施工图识图、土方计算与调整、砌筑工程、脚手架搭设与拆除、钢筋混凝土浇筑、模板搭设与拆除到工程量计算与计价，以及安全鉴定与评价等方面进行了仿真实训实习，进行深层次、广视角、高标准、严要求的培训、操作和实践。根据考核和考试，对技能鉴定与学历学分实行了互通认证[4]，学生一次性技能鉴定和认证通过率均达到了95%以上。在此过程中，不仅提高了证书含金量，而且对转型发展和创新创业起到了推动作用。

3.结语

土木工程专业“双证制”在教学应用过程中需要不断更新、改进和发展，只有坚持理论与实践并举、学历学位与职业证书并行的指导思想，积极探索新的教学模型，以应用转型为导向，坚持创新创业发展，才能保证学生“双证制”模式在教学应用得到最大实惠，进一步促进专业的转型和发展。

参考文献：

[1]何运祥.土木工程高职高专应对大众化教育的培养模式研究――“双证制”培养模式[J].科技资讯，2006，28：217.

[2]强跃，李莉，莫丽华.基于校企合作模式的土木工程专业建设研究――以重庆三峡学院土木工程专业为例[J].2013，48（12）：25-26.