时间：2023-10-31 11:04:41
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关键词： 土木工程 本科教育 计算能力 实践环节
1.引言
土木工程专业的大学生开设课程多，对理论和计算能力要求高。随着最近十年各大专院校逐年扩招及扩充专业，据不完全统计有三分之一的高校开展了土木工程本科教育，学生人数是十年以前的十几倍，土木工程专业本科学生以前就业以设计院、科研单位、高校为主，动手计算工作专业分工明确，但现在学生的就业以施工企业一线为主，要求土木专业学生有更强的综合动手计算能力，要求既能够纸上验算也能利用计算机进行计算，小到规范验算，大到利用软件数值计算都应该比较熟练。计算能力已经成为土木工程专业学生所必须的素质，提高在校学生的计算能力已经成为亟待解决的问题。
2.提高土木工程学生计算能力的途径
根据日常教学和工程实践提出以下几条提高土木工程专业学生计算能力的有效途径，对往届该专业学生工作后追踪表明实际计算能力的培养显得尤为重要。
2.1 注意基本计算方法的练习
教学中每个专业都有自己的主干课，比如土木工程专业课中的结构力学课程，它的力法和位移法解题，比如钢筋混凝土工程中的弯、压、剪、扭解题方法，对于该类课程中的计算方法和经典范例专业老师应该重点讲解，做到每个学生听得懂，理得清，更重要的是会计算，课堂上留有答疑时间，课后作业应该向这个方向倾向，考试过程中有所体现，从而增加学生对这方面的重视。
土木工程专业教师本身应该多参与工程实践，参加国家规范和行业规程类的职业培训，提高自己的见识，通过土建类相关的职业资格考试来验证自己的计算能力，尽量具有教师和工程师双重身份，从而比较顺利的掌握工程计算的侧重点和未来走向，让学生计算能力的提高有的放矢，适应几年以后的毕业后工作实际。
2.2 重视毕业设计环节
土木工程专业设置了大量的实践环节教育，一般四年时间内会有三次实习还会利用大约一个学期的实践来进行毕业设计。很多学生甚至学校对实践环节走过场现象严重，毕业设计抄袭较多。这种行为严重影响了本科生的培养质量，出现了学生似懂非懂，可能理论头头是道，但是接触到实际问题不知如何下手。
对于从事毕业设计指导的老师要真正负起责任，每个教师指导本科生数量控制在五个以内比较合适，毕业设计是对大学四年学习内容的总结，从宏观处把握知识，设计过程应该熟练，知道先做什么后做什么，能把专业课程串联起来，加深学生对专业的深刻认识。毕业设计老师要做到每天有指导，学生要每周有验收，静下心来进行计算，借鉴相关实例，很多内容在计算中出现错误，推倒了重来，计算的印象更加深刻。坚决杜绝毕业设计期间长期外出实习，看似学到一些知识，实际上从提高计算能力的角度属于本末倒置。
2.3 重视课程作业和课程设计
土木工程专业学生需要利用理论力学、材料力学、结构力学解决工程实际问题，掌握钢结构、混凝土结构等的设计方法，在开设这些课的同时，对应的随课作业还是比较重要的，它是理论知识在课堂以下的一种重现和反馈，课程作业应杜绝抄袭现象，对课程中应该随机设置习题课，纠正计算中的共性问题，对于该种共性问题在考试题目中应该有所体现，给学生计算的动力。
对于主干专业课，比如混凝土结构、钢结构、单层厂房、地基基础等都会相应的设置课程设计，课程设计是提高计算能力的基石，它从微观处着眼学生的纸面验算能力，这种能力在实际工程中应用很多，给个具体工程背景，参照现行规范规程进行设计和验算，解决学生上手具体问题比较困难的能力，课程设计的真题真做很重要。作为专业教师在具体指导过程中应该正确引导，做到一人一题，类似题目数字也要变化，防止学生抄袭，能手写的设计尽量手写，抄一遍也会增加学生的印象，在时间允许的条件下尽量做到课程设计答辩制度。
2.4 提高计算机应用能力
计算机应用已经成为一门基本技能，此处在工程上的应用是借助计算机软件平台提高解决工程实际问题的能力。从办公软件EXCEL中公式的编辑到利用计算机语言实现一些算法，从CAD辅助制图到CAE辅助工程，从结构力学的力学求解器到MATLAB和PKPM软件的使用，甚至利用大型计算软件ANSYS计算与分析结构，学习期间都应该根据专业方向和学习兴趣由熟悉到精通的学习，对于工作中计算方面独当一面大有裨益。
计算机应用能力往往是土木工程专业学生的软肋，学习中正常的计算机应用还可以，比如CAD画图，但是其他软件计算方面存在缺陷。当然原因是多方面的，其中最主要的是当今高校在人才培养、课程设置上和实际工程存在偏差，应该多开设一些计算机应用方面的课程，如果必修课的形式在时间上不允许，可以在课余时间开设一些选修课，当然对教师自身计算机应用的水平提出了要求。最后的毕业设计推荐使用手算示范和整体软件计算相结合的方式。
3.结语
针对土木工程专业学生计算能力的要求越来越高，从基本方法练习环节、毕业设计环节、课程作业和课程设计环节、计算机应用能力培养环节提出了提高该专业学生计算能力的途径，希望对土木专业教育工作者有所帮助。
参考文献
[1]邹北骥.理工类计算机基础教育应面向工程计算能力培养[J].学科建设与教学研究
[2]赵玲.土木专业大学生计算机应用能力研究[J].高等建筑教育
论文关键词：土木工程；毕业设计；创新能力；实践
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。
（3）严格答辩程序，客观评定设计成绩。学院要成立答辩工作领导小组和答辩委员会，下设答辩小组，分别由4～5名教师组成。答辩前，学生将独立完成的毕业设计交给指导教师审阅，指导教师给出评语和成绩后由评阅教师评阅，然后决定是否可以进入答辩程序。这些顺序决不能任意调整，流于形式，也不能减少任一程序。对不遵守纪律、抄袭他人或者下载网上设计的学生，取消毕业答辩资格，绝不姑息。学生的毕业设计成绩由开题报告成绩、中期检查成绩、指导教师评定成绩、评阅教师评定成绩和答辩成绩五部分组成，各部分所占比例建议分别为5 %、5 %、50 %、15 %、25 %。对毕业设计成绩评定要求科学、严格、客观、公正，标准统一。对毕业设计进行客观、合理的考核，对促进学生充分发挥积极性和主动性，对做好毕业设计和提高毕业设计质量起到重要激励的作用。
【关键词】土木工程；节能环保技术；应用
1引言
现阶段，随着土木工程施工数量的增加以及对施工质量的高要求，引发了一系列环境污染问题，然而一直也无法找到十分合理的解决办法，导致土壤资源和自然生态环境遭到了严重破坏。把节能环保技术运用到土木工程施工中，不仅可以有效地控制环境污染，通过使用环保材料和技术使土木工程的施工朝着生态化、绿色化方向发展，还可以有效地保证土木工程施工的质量。
2节能环保技术在土木工程施工中应用的重要意义
1）改善环境污染问题。随着经济的快速发展和城市的集中化构建，大量的土木工程项目实施虽然可以给人们的学习生活提供很多方便，但也产生了大量的污染源，比如固体有害品、粉尘颗粒等。为了有效地改善土木工程施工给环境造成的污染和破坏，我们需要合理地将节能环保技术应用到土木工程中，同时强调自然资源的科学分配，减小能源的浪费。2）有利于土木工程施工的现代化和环保化。针对现实生活中的土木工程施工任务，由于其耗时长、成本高的特征，一般来说土木工程的质量不易控制。节能环保技术在土木工程施工中的普遍使用，不仅可以有效地控制土木工程的成本预算及质量，还可以为土木工程制定低消耗、高效率的发展方向，符合当代社会现代化和环保化的发展战略要求。3）提升生活质量。由于经济和科技的快速发展，人们对于自己的居住环境也有了更高的要求。节能环保技术的使用可以给人们的生活环境带来巨大的转变作用，通过在土木工程施工过程中采用一些新型的环保材料，减轻传统的工程材料产生的污染，为人类构建一个低碳、节能、绿色的家园。4）提倡节能环保的发展理念。为了提高创新企业的管理水平，制定企业的可持续发展战略目标，这就要求在土木工程的施工任务中必须采用节能环保技术，并学会合理运用，发挥其优势。科学合理的使用节能环保技术，缓解土木工程施工时出现的高损耗、质量良莠不齐的问题，在一定程度上降低施工成本，积极响应政府政策，坚持传播节能环保的发展理念。
3节能环保技术在土木工程施工中应用面临的问题
目前来说，节能环保技术的应用前景非常良好，但由于我国传统的土木工程企业数量较多，再加上对节能环保技术的了解不够全面，一时很难转换角色，所以限制了节能环保技术在施工中的普遍应用，施工质量也不能得到有效的保障。
3.1缺乏节能环保意识
想要将节能环保技术广泛地应用于土木工程的施工过程中，需要使整个土木工程行业充分了解到节能环保技术的优势以及产生的积极作用。但是，在现实情况中，一部分施工单位对节能环保的理念并不足够了解，缺乏节能环保意识，仍然习惯沿用原先的工程技术和材料，而忽视了给周围环境造成的恶劣影响，从而影响着土木工程施工的可持续发展。
3.2缺乏完善的节能环保管理机制
一些施工单位在进行土木工程项目施工时，只是单纯地使用了节能环保技术和环保材料，而没有考虑到如何提高节能环保技术在土木工程施工中应用的效率，缺乏一个完善的节能环保管理机制，比如施工细节不完善、工作范围划分不清等问题，导致有一些施工人员在实际施工过程中，可能并没有严格根据节能环保技术标准和规定进行施工，这样就极大地影响了节能环保技术应用的效果，进而影响了土木工程的施工质量。
3.3缺乏对施工材料的控制
由于土木工程的施工过程中所使用的施工材料种类较多、数量较大，同时建筑工程的功能性和舒适度的体现都与施工材料有着密不可分的联系，选择合适的环保施工材料，不仅可以增强建筑物的恒温性、隔热性、防水性和坚固性，还可以减小对环境造成的污染。假如在土木工程施工时采用了质量不达标的施工材料，必然会极大地降低建筑物的性能，严重影响到施工单位的信誉，另外还会给附近环境带来一定的污染问题。
4节能环保技术在土木工程施工中应用的有效策略
1）提高节能环保意识。为了加快节能环保技术在土木工程施工中的普遍应用，需要让施工单位更加全面的了解节能环保技术在土木工程施工中应用的巨大影响作用，提高所有相关人员的节能环保意识。一方面，针对施工单位的所有相关施工人员，要加强对节能环保技术的相关概念的传播力度，定期对员工进行节能环保技术的培训和考核，提升其对节能环保技术的关注度。另一方面，针对社会大众，开展一些与节能环保技术相关的讲座，使人们更好地认识到节能环保的重要性，进而督促施工人员的施工过程，有利于土木工程质量的提升。2）建立完善的节能环保管理机制。为了加强对土木工程施工中应用节能环保技术的监管，施工单位需要建立一个完善的节能环保管理机制，第一，要从不同人员的角度出发，考虑到每个职位、每个施工人员的相关工作，进而保证土木工程施工的正常运转。第二，由于土木工程的复杂性、动态性的特点，需要对施工的整个过程进行细化，要将管理机制落实到每一个点上。第三，施工单位可以聘用专门的监管人员，对节能环保的应用进行有效的监督管理，提高施工效率。3）严格控制施工材料的选择。随着土木工程行业的快速兴起，建材市场中施工材料的品牌越来越多，质量参差不齐。在具体的施工材料挑选时，首先要对土木工程的施工项目进行实地考察，考虑到各种因素及情况，根据分析结果购买性价比高的的环保施工材料。传统的土木工程使用的施工材料一般为石头、木材等，这些材料会给周围的环境带来严重的粉尘颗粒污染，不利于生态环境的可持续发展。所以，在选择施工材料时，优先选择采用一些高分子复合环保施工材料，从而确保施工的质量。
关键词：土木工程；建筑节能；经济发展
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。建筑节能主张在保证居住条件和环境安逸舒适的基础之上，采取新技术新方法，科学合理地利用能源，降低和避免一些不必要的能源消耗。这不仅降低了生活成本，还从侧面提高了我们的生活层次和质量。
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。要实现土木工程建筑节能，坚决不能使用具有污染性的建材，清洁能源是首选，土木工程施工过程中，要严格控制有毒有害物质的排放。
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）
[2] 李满宇.浅析土木工程建筑节能措施研究[J].门窗.2014（03）
关键词：智能材料；土木工程；应用；发展趋势
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
[1]阎平，智能材料在土木工程中的应用[J].现代物业.2013.
【关键词】智能材料；土木工程；应用
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：
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[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）.
[4] 蒋忠席,李洪伟,黄小叶.土木工程智能结构的应用现状[J]山西建筑,2008,(24).
关键词：土木 工程 建筑 节能
中图分类号：S969文献标识码： A
正文：
根据相关数据统计，我国目前有90%以上的建筑属于高能耗建筑，这些建筑不仅造成了大量的能源浪费，还给环境带来了巨大的压力。这些问题在建筑设计之初就是存在的，也就是说在建筑最初的设计中就应将这些能耗问题考虑在内，那么当整个建筑完成之后，能耗也就较少，对环境等的影响也会减少。在建筑设计当中应用相应的节能措施，提高建筑设计的水平，从而能使企业更加适应当下的建筑行业发展趋势，提高企业的核心竞争力。由此可见，在建筑设计中应用节能措施具有十分重要的意义。
1.土木工程建筑节能的现状
我国现行的建筑节能设计标准确实是不高，还有待进一步发展和提高，对建筑护结构热工性能的规定性指标一般都比较低，都达不到相关标准，水平很低，仅仅是实现现阶段的节能目标百分之五十，距离我们宏远的目标还相差很多，距离我们原来所要求的舒适性指标还相差甚远，更别提与发达国家的差距了。随着我国近几年来的不断发展，有关节能设计的标准都将分阶段来进行修改，而且建筑外的围护结构的热工性能也会慢慢提高。一般建筑的使用年限都比较长，等真正到期的时候再按新标准对已有建筑实施节能改造是非常困难的，所以我们必须要提前注意到这点，早些做出改造和修补。充分贯彻超前性原则，使其建筑护结构的热工性能都可以提高一个层次，其指标也应该突破节能措施规定的最低要求，并且还应该给予适当的加强处理，控制好内外的温差程度，使之达成一定的标准温度。
2.土木建筑节能技术的应用
2.1土木建筑空间布局
在空间布局的设计上，最能体现一个建筑的节能措施，因此可以最大限度应用建筑节能理念。建筑节能首要考虑的是立面与平面两个方面，首先要满足通风的目的。 而立面的设计则首先要考虑建筑物的上部设置出风口，提高建筑物的良好通风效果。 在具体的施工中可以在建筑物中设置上下贯通的垂直空间，出风口要高于建筑物屋面。平面设计要考虑到：尽可能的满足室内空气对流，房间的门窗位置与窗户朝向要安排合理，形成过堂风，增加房间内的空气流通，改善空气质量。其次要考虑加大出风口的面积，选择好窗户的开启方式，保证室内稳定的风速与空气的对流通畅，改善室内舒适度。
2.2房屋节能工程施工技术
（1）保温隔热屋面
关于保温隔热层面的施工需要在一定的科学施工方案指导下展开，具体的要求如下：选择的板材要平顺、整齐、结实稳定、不存在粘结缝隙；对于松散材料则需要严格压实，并分层铺设，确保具有整体平整，而且具有正确的坡度朝向。需要在保温隔热层完工以后开展防水层施工，这样才能有效确保保温效果。
（2）架空隔热层面的节能施工
在这一环节需要注意的问题：一般具有充分通风效果的建筑比较适合用架空隔热房屋，如果是气候低寒以及闭塞的建筑，则需要使用另外的隔热方法，要确保架空板能够被结实、平顺、整齐地铺置，一旦出现空隙则要利用砂浆以及水泥进行填补，根据房屋的高度以及坡度来决定架空屋面的高度。
2.3房屋地面的节能施工技术
（1）地面节能保温施工要想一次性保证施工质量，减少事后变更二次修复的麻烦，就要加强对地基基底的设计与施工，确保施工质量。
（2）保护层以及防潮层的施工一定要确保保护层与防潮层达到相关标准，只有这样才能有效保护保温层的牢固质量，防止其受潮，以便增强其抵御冲击的能力。在具体的施工中，可以采用以下方法预防潮湿：地表使用含有微微空隙的面层材料，免除潮湿空气流向地面。在保证室内空气湿度的同时，也保证了舒适度。
2.4墙体保温节能施工技术措施
在进行房屋的修建时，对墙体进行保温施工是整个墙体施工的重要环节，在进行墙体保温施工的时候可以实行节能措施，使得建筑工程的节能措施更加的具有可行性。在对墙体进行保温层的施工时，可以选择是在墙体的外部还是墙体的内部进行，一般墙体的内部保温较外部来说施工的技术措施更加的简单，但是保温的效果不如外部。在外部进行墙体保温的施工可以比内部更加节省材料，但是可能会因为施工的不当引起保温材料的开裂、脱落甚至是使用寿命的减短。在外部进行保温施工的费用比内部施工更加的多。在进行墙体保温施工时一般都是采用喷涂、粘贴或者是复合的方式来进行。在具体的施工时要根据不同的保温材料和不同的施工方法来使用不同的施工技术措施。在进行保温的施工时，一般都是将一些较轻的骨料和水泥、石灰或者是石膏进行搅拌，并且在里面加入少量的助剂来形成保温砂浆，一般都会采用抹灰的方式来进行施工。但是进行保温施工一定要以墙体必须通过验收合格为前提，这样施工的时候才能达到最好的效果。在施工的时候还要注意温度对施工的影响，不适宜在温度过高或者过低的时候进行施工。
2.5采暖节能工程施工技术
（1）防潮层与保温层的施工
要保证防潮层的牢固、良好，不能存在缝隙、褶皱等不良现象，而且需要内部封存严密；要确保保温材料无论是厚度、大小都符合设计规格。要确保保温管壳平整铺设、牢固稳定、防止松动、断裂的现象发生，总之就是要确保保温材料没有任何的破损和缝隙。
（2）散热器的设置
在对这一系统进行安装时，需要多加注意其与墙体之间的空隙，要尽量使用方便拆卸与安装的链接零件来连接管道与散热器。而且要确保支撑散热器的架子对称设置、整齐而紧密地排列开来。
2.6门窗节能工程施工技术
（1）外部门窗框的安装
可以利用密封胶来封存外门窗框与洞口，也可以使用弹性材料来填充孔隙。
（2）门窗玻璃的安装
在没有装设玻璃之前，需要铺设一定规模的底油灰，并严格依照规范进行操作，一定要全面确保施工质量，在安装玻璃时需要在窗框内定准位置，确保窗框内外间隙平等。
（3）门窗保温密封条施工
要根据门窗缝隙的尺寸来科学选择密封条的规格，需要将门窗缝隙周围的赃物清除，确保没有污尘存在时再粘贴封条。
2.7使用太阳能等新能源的利用
2.7.1 节能理念在建筑施工过程中的应用
在建筑施工过程中，离不开对各种新能源的利用，离不开对各种新型节能设备的采用。在遵循建筑节能理念的基础上，要根据建筑所在地的实际情况，综合对各种清洁能源进行开发利用，比如可以安装太阳能热水器、太阳灶，进行太阳能的开发，水能、地热能、风能比较丰富的地区可以安装相关设备加强对各种新能源的利用效率。本文将从太阳能建筑技术的应用做出分析。
2.7.2 太阳能建筑技术的应用
在建筑施工节能技术的应用中，对太阳能进行充分的利用是现阶段节能应用发展的主要方向之一。太阳能技术的应用具有众多优点，具体有以下几个方面。首先，在建筑顶层设置太阳能发电设备，能够充分利用建筑的空间，然后将太阳能转化为电能与热能供用户进行使用。对于剩余的能源，也可以储存在太阳能电池中，以备不时之需。太阳能转化为电能之后，可以满足用户日常照明、供电设备等方面的使用；太阳能转化为热能之后，也能够满足用户日常暖气供应、热水供应方面的需求。这样能够充分的利用太阳能，降低建筑内部对电力能源的消耗，在保证建筑内部良好运转的同时，起到了节能环保的作用。其次，太阳能的采集与转化已经有了较为完善的系统，能够一定程度上满足建筑节能发展的需求，并且太阳能采集转化设备的结构经过多次优化，施工成本也较为低廉，适合在建筑节能领域进行普及与应用。
3.结语
建筑节能是关乎我国国计民生的重大问题。我国是一个消耗能源并且资源紧缺的大国，我国经济的发展离不开能源的广泛使用，在我国需求量十分巨大的建筑方面实行节能环保更是我国各项工作中的重中之重。针对于这样严峻的现状，节约能源是刻不容缓的，只有真正的做到这一点，才能够避免我国的经济和社会发展受到严重的制约。
参考文献
关键词：结构安全监测光纤传感器混凝土应变压电传感器；
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.
[3] B. Culshaw an和 J. Dakin, Eds.，《光纤传感器的应用、分析与未来趋势》，第4卷，阿泰奇出版社，伦敦，英国，1996。
高校土木工程专业具备较强的专业性和实践性，在开展土木工程专业理论教学的同时，要尤为注重及强调土木工程专业实践教学，以培养更加符合土木工程技术岗位的复合型人才。本文从高校土木工程专业实践教学的必要性入手，对高校土木工程专业实践教学过程中存在的问题及不足加以分析，在此基础上探究高校土木工程专业实践教学模式的实现路径。
关键词：
高校；土木工程专业；实践教学；路径
高校土木工程专业涉及到土木工程的设计、土木工程概预算、土木工程材料、土木工程结构、土木工程施工组织等多个方面的内容，这些内容具有较强的实践性，需要通过各类试验及实践学习，以更好地架构土木工程专业知识结构。在高校教育改革的推动下，立足土木工程专业自身特点，探究实施高校土木工程专业实践教学模式更显重要。
一、开展高校土木工程专业实践教学的必要性
高校土木工程专业在人才培养目标上侧重于培养实践应用技能及创新能力较强的土木工程专业人才，在开展高校土木工程专业教学时，学生的实践应用能力需要经由实践教学及上岗实习等途径得以实现[1]。因此，从高校土木工程专业属性上看，要做到理论知识与实践应用的融会贯通，需要高校土木工程专业实践教学的及时跟进。而从高校土木工程专业教学现状上分析，较常采用的以班级教学为主、以多媒体教学手段为支撑、以理论教学、定期实习及留置作业为主要内容的教学模式暴露出一定的缺陷和问题，如设计作业及学科论文创新性不强、实验课程设置较少、实习岗位不够充足、实习效果不佳等，要解决这些缺陷和不足，客观上也需要科学完善的高校土木工程专业实践教学模式做保障。
二、高校土木工程专业实践教学中凸显的问题分析
首先，高校基于土木工程专业实践教学仍存在重理论轻实践的思想。一方面，高校在土木工程专业课程设置上，理论教学与实践教学的比重分配不够合理，另一方面，高校在土木工程专业实践教学软硬件设施上的投入相对有限，制约影响了土木工程专业实践教学的效果。其次，高校土木工程专业教学中用于学生提高实践技能和水平的实验室及实习基地较为匮乏，且稳定性不强。高校土木工程专业实践教学实验室及实习基地在数量上难以全面满足学生实践操作的需求，在使用时间及周期上也比较短暂，这就给高校土木工程专业实践教学的有效推进构成了阻碍[2]。第三，高校土木工程专业实践教学在设置课程及后续考核环节也欠缺合理。一是高校土木工程专业实践教学的课时较少，实践教学与岗位实习存在一定程度的重叠；二是高校土木工程实践教学考核中，对学生的毕业设计要求过于单一，导致毕业设计论文及作品雷同度高，形式化严重。
三、构建高校土木工程专业实践教学模式的路径探究
（一）重视土木工程专业实践教学，推行土木工程专业“双证融通”制度
高校在开展土木工程专业教学时，首先要强化对专业实践教学的重视程度，一方面要在课程设置中合理分配理论知识课程、实践操作课程及毕业设计课程的比重，让学生能够在理论与实践相结合中，对所学的诸如土木工程结构设计、土木工程材料选择、土木工程施工组织等内容加以实践验证，为后续的毕业设计做好铺垫；另一方面要投入充足的资金用于土木工程专业实验室及实习基地的建设，提高专业实践教学的硬件配置水平。在高校土木工程专业实践教学模式的构建中，可以借助高职院校改革成果，推行土木工程专业的“双证融通”制度，鼓励学生考取注册结构师、注册岩土师、注册建造师、注册工程师等证书，通过实施双证融通制度，提高学生参与实践教学的积极性。
（二）完善高校土木工程专业实践教学的方式方法
在高校土木工程专业实践教学中，应注重教学方式方法的完善和改进，着重做好以下两点：
1.借助实验课及分组讨论，提高土木工程专业理论课程的“实践性”。在土木工程专业理论课程教学中，在传授完基本理论知识后，可以将学生进行分组，让其自主选择实验内容，通过资料查阅及多媒体技术的应用，营造师生交流讨论的氛围，使学生更好地掌握相关理论知识和原理，为实践教学的实施打下基础。
2.在土木工程专业实践教学中，高校在实施校企合作及上岗实训等教学内容时，应集中让学生进入实训及实习现场，并做好实践教学的指导。在实训操作及岗位实习结束后，由学生出具实习报告，并由学校及实习企业共同加以鉴定评价。为提高高校土木工程专业实践教学及实习的效果，可以探索实施土木工程专业实践教学与项目建设相结合的模式，让学生在真正参与土木工程项目建设的过程中，对土木工程理论知识、现场操作能力、交流合作能力等加以全面培养[3]。
（三）依托信息技术，打造高校土木工程专业实践教学与评价的网络化平台
高校土木工程专业实践教学模式在构建过程中，应充分依托信息技术，在专业实践教学过程中打造网络化操作平台，从而形成高校土木工程专业实践教学的线上及线下双线并行的教学模式。通过土木工程专业实践教学网络化平台，一方面可能调动学生参与实践操作及实训学习的积极性，做好与土木工程企业的信息交流反馈，另一方面可以为学生在实操、实训及实习后的成果交流及作品共享创造条件，也便于通过网络化平台，让教师及企业对学生的实践成果、毕业论文、设计作品进行双向评价。
四、结语
高校土木工程专业实践教学模式应重点突出土木工程专业的实践性，在土木工程专业理论知识教学及实践操作、实训演练及上岗实习等多个环节做好实践教学的软件及硬件建设，并同步开展土木工程专业双证融通及土木工程专业实践网络化平台搭建，以为土木工程行业培养出理论与实践技能双优的专业人才。
作者：梁文静 单位：黔西南民族职业技术学院
参考文献：
[1]胡欣雨.高校土木工程专业工程实践教学实现模式探索[J].教育教学论坛,2013,(41):237+238.
