3.2 现代土木结构的分类 

　　

 按照材料的不同，现代土木结构可分为嵌入式土木结构与基体、智能材料耦合结构两

大类。

 

　　

 3.2.1 嵌入式土木结构 

　　

 嵌入式土木结构是指在基体材料的结构中（例如钢筋混凝土）嵌入具有控制处理和传

感动作功能的材料或者仪器，利用现代化计算机高端软件硬件的技术，将传感元件采集、检
测的结构内部信息进行加工处理，并且将处理结果通知控制处理器，最终由控制处理器激
励指挥驱动元件以执行相应动作。这种智能结构建立在传统土木结构上，只需要稍微加以改
进，无需额外研究分析结构的力学性能，由于其便捷、易操作，可充分做到传统结构与智能
结构的平稳过渡，因此已经成为研究的焦点所在。

 

　　

 3.2.2 基体、智能材料耦合结构 

　　

 部分土木结构材料本身带有智能功能，可以随着物理状态的变化而改变自身的相关性

能，例如碳纤维混凝土材料，可以随着自身的受力情况不同改变导电性能，只要外界能探
测出导电性的变化，便可以推测出受力情况以及内部结构的改变。

 

　　

 3.3 现代土木结构研究内容 

　　

 3.3.1 土木结构的智能化设计 

　　

 现代土木结构研究的主要方向和内容和对于传统结构实现智能化的概念性设计。针对

不同的结构类型以及相关性能，利用现有的经济水平和科技水平，在兼顾现代技术先进性、
节约经济费用以及实用性等前提下，合理地确定现代土木构件研究的智能化目标，

 

　　

 在智能化目标确定之后，需要对土木结构在使用中可能会发生的各种行为进行预测，

对土木结构在受力环境下可能出现的各种反应进行预估，研究确定结构中需要实现智能化
监控的关键部位，最终确定整体监控方案。

 

　　

 3.3.2 利用传感元件实现智能控制 

　　

 传感元件是现代土木结构研究的另外一项重要研究内容。利用在传统建筑材料中安装

性能稳定、可靠耐久、抗外界干扰能力强、与基体结构有着相同的使用寿命的传感元件或者传
感结构耦合材料，采集各种信息，将信息经过处理，则可以实现自我诊断、自我控制的功能。
 
　　

 3.3.3 对于作动材料分析 

　　

 现代土木结构研究的最终目标是实现结构智能控制。作动材料可以实现这种控制，它

利用拥有物理耦合现象的材料，尤其是拥有机械量与热、光、电、磁等非机械量的耦合材料作
为结构的作动件，通过控制非机械量的变化来控制位置、形状、应变状态、刚度、阻尼、频率、
摩阻等结构特性，最终达到作动目的。

 

　　

 3.3.4 现代土木结构的智能结构信息处理 

　　

 现代土木结构必需借助于信息的流动控制、加工处理才能成为有机的整体。只有让信息

在传感器信息处理中枢和作动系统之间有序地流动并进行处理计算，结构才能具有智能功
能。

 

　　

 

　　

 建筑业是现代国民经济各部门发展的原动力。现代土木结构依托于计算机科学、材料科

学、自动化控制技术得发展，可以影响到结构和建造的重大变革。现代土木结构及智能建筑
不仅对于未来土木界的发展意义重大，由于它涉及到当今材料科学、土木工程、计算机软硬
件技术、人工智能、自动化控制、信息通讯等领域内的前沿科技，它的研究和发展必将进一步
带动此类高科技领域的进一步提高。