土木工程的技能汇总十篇
时间：2023-07-18 17:06:36
序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇土木工程的技能范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。
篇（1）
中图分类号:CT642.0 文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)02-0215-03
当代土木工程专业学生的能力结构已经落后于时代的发展,主要表现在:(1)采用传统的“灌输式”教学方法,教学手段落后,限制了学生个性的发展,学生缺乏创造性思维和主动获取知识的能力;(2)部分学生缺乏将来就业所必须的计算机应用和外语应用能力;(3)部分学生只忙于学习,缺乏必要的人际交际能力和组织管理能力;(4)学生所学专业知识、专业基础知识和基础理论无法在学生头脑中形成统一的体系,基础知识、专业基础知识没有真正起到基础和铺垫的作用;(5)学生解题能力强,处理实际问题能力弱,理论和实践严重脱节;(6)学生在实践教学环节中只是盲目地服从,缺乏主动性;(7)多数学校没有建立实践(训)教学基地,使得学生工程素质培养不足,缺乏分析、判断和解决实际问题的能力。
基于以上原因,我们认为很有必要结合目前国际、国内土木工程领域的发展形势,以东北农业大学土木工程专业为研究平台,以学生就业为导向,以“强基础、宽口径、多方向”为原则[1],对土木工程专业核心能力培养进行深入细致的研究。采用层次分析法,确定适应21世纪需求的土木工程专业人才的核心能力,并提出土木工程专业人才核心能力培养的实施方案。
一、层次分析法简介
层次分析法(AHP)是由美国运筹学家T. S. Satty教授于20世纪70年代提出的,它是一种处理多准则、多目标复杂问题的简单决策工具。经过多年的发展,层次分析法已经在能源系统分析、城镇规划、经济管理、科技成果评价以及工程技术等众多领域得到了广泛应用[2]。
(一)层次分析法基本原理
层次分析法的基本原理是:把复杂问题分解成各个组成要素,将这些要素按照支配关系分组形成递阶层次结构(即目标层、准则层、方案层等层次),在此基础上对各层次中诸因素进行定性和定量分析,最后综合决策者的判断确定各决策方案相对重要性的总排序[3]。
(二)层次分析法基本步骤
采用AHP进行决策时,一般包括以下四个主要步骤[4,5]:
1.构造层次结构模型
根据所研究问题的性质的决策目标,分析各组成要素之间的关系,建立递阶层次结构。
2.构造判断矩阵
采用问卷调查的方法,要求受调查者按照1-9标度法,对同一层次中各因素相对于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较,从而可以构造判断矩阵。
3.建立权重集
首先进行层次单排序,根据判断矩阵推算各层次中诸因素相对于上一层问题的相对重要性系数(也称为权重)即为层次单排序。
4.一致性检验
为了评价层次排序的有效性,还必须对判断矩阵的评价结果进行一致性检验。采用T. L. Seaty提出的随机一致性比值 (Consistency Ratio)的概念进行一致性检验。
二、土木工程专业应用型人才能力分析
高等学校本科毕业生应当成为社会的高层次人才,其应具备的能力应主要包括获取知识的能力、综合运用知识的能力和创新能力[6]。
1.获取知识能力
主要包括:(1)外语应用能力;(2)计算机应用能力;(3)非智力因素。
2.综合运用知识能力
主要包括:(1)工程勘测能力;(2)规划设计能力;(3)施工管理能力。
3.创新能力
主要包括:(1)跨学科知识融汇能力;(2)综合分析能力;(3)初步科研能力。
4.拓展能力
即学生通过在校期间积极参与社会实践、校园文体活动、班级及学生日常事务管理等活动,主动接触社会,自我锻炼提高,所获得的适应社会的能力。
三、实例分析
采用层次分析法(analytical hierarchy process,AHP),通过构造判断矩阵、建立权重集及一致性检验等程序,对应用型土木工程专业人才的能力进行优选,对应用性土木工程专业人才能力结构进行评价分析,确定施工管理能力是应用型土木工程专业人才所应具备的核心能力,为提高土木工程专业人才培养质量提供依据。
(一)应用型土木工程专业人才能力识别
在查阅大量文献并对有丰富教学和工程经验的土木工程专家进行访谈的基础上,对应用型土木工程专业人才能力进行识别,见前述。
(二)构造应用型土木工程专业人才能力结构评价模型
按照目标层、准则层、方案层几个层次将已经识别出的应用型土木工程专业人才能力结构层次化,从而构成应用型土木工程专业人才能力结构评价模型,见下图。
(三)构造判断矩阵
根据问卷调查的结果,对专家意见汇总后进行加权平均,就可以给出第二层B中各因素对应于第一层A的判断矩阵及第三层C中各因素对应于第二层B中各因素的判断矩阵。
(四)建立权重集
1.层次单排序
(1)在应用型土木工程专业人才能力结构中,综合运用知识能力最为重要,其次是获取知识能力,第三是拓展能力,第四是创新能力,见表1。
(2)在应用型土木工程专业人才获取知识能力结构中,计算机应用能力最为重要,其次是外语应用能力,第三是非智力因素,见表2。
(3)在应用型土木工程专业人才综合运用知识能力结构中,施工管理能力最为重要,其次是规划设计能力,第三是工程勘测能力,见表3。
(4)在应用型土木工程专业人才创新能力结构中,综合分析能力最为重要,其次是跨学科知识融汇能力,第三是初步科研能力,见表4。
(5)在应用型土木工程专业人才拓展能力结构中,社会交往能力最为重要,其次是组织管理能力,第三是书面及口头表达能力,见表5。
2.层次总排序
根据层次单排序的计算结果,计算第三层C中各因素对于A的权重,即层次总排序。由层次总排序可知在应用型土木工程专业人才能力结构中,施工管理能力最为重要,其次是计算机应用能力,第三是规划设计能力,第四是社会交往能力,第五是外语应用能力,第六是工程勘测能力,第七是综合分析能力,第八是组织管理能力,第九是非智力因素,第十是书面及口头表达能力,第十一是跨学科知识融汇能力,第十二是初步科研能力。具体见表6。
(五)一致性检验
经过计算,各判断矩阵均符合一致性要求,说明层次排序有效。
三、提出土木工程专业人才核心能力的培养方案
(一)优化课程体系,突出学生施工管理能力的培养
在课程体系设置中侧重学生施工管理能力的培养,设置《建筑施工技术与组织》、《工程建设监理》等10门相关课程、1个相关课程设计及3个相关实习,有利于强化施工管理能力(包括施工现场的图形表达能力、识图能力、及土木工程材料的应用能力)及工程素养。
(二)引导学生选课
由于大部分学生对于土木工程专业缺乏足够的了解,因此,在选课时具有很大的随意性。为使学生学到更多将来在生产一线需要用到的知识,可尝试引导学生选课。例如,尝试引导学生选修《建筑工程经济学》、《建设监理》、《建筑法规》及《工程项目管理》等与学生施工管理能力密切相关的课程。
(三)强化认识实习、建筑施工实习等实践教学环节
实践教学是培养学生施工管理能力的重要环节,应重视认识实习、建筑施工实习等实践教学。
土木工程专业的认识实习采用校外集中实习和分散实习相结合方式。由学院安排统一参观施工现场,学生分组独立参观已建工程,学生在实习过程中或利用假期可以进行拓展实习,参观道路、铁路、桥梁工程及水利工程。
四、结束语
21世纪土木工程专业人才的培养面临着新的严峻挑战和前所未有的机遇。如何培养新一代的土木工程专业人才,对能力进行定位是个关键问题,这使得核心能力培养的研究已经迫在眉睫。本文应用层次分析,通过构造判断矩阵、建立权重集及一致性检验等程序,对应用型土木工程专业人才的能力进行优选,确定各层次各元素相对重要性的排序权值,总结提出培养应用型土木工程专业人才核心能力的培养方案,即如何提高土木工程专业人才施工管理能力,为构建高校土木工程专业核心能力培养体系及提高人才培养质量提供科学依据。
参考文献:
[1] 董事尔,赵渝林,明承林,李文渊.宽口径土木工程专业人才培养模式研究[J].高等建筑教育,2002,(1):19.
[2] 葛慧明.层次分析法在专业技能评估中的应用[J].无锡南洋学院学报,2008,7(1):19.
[3] 李允为.层次分析法简介[J].学校卫生1989,(4):26.
[4] 冯浩.工程设计方案的最佳选择――介绍层次分析法的原理及其应用[J].机械设计与制造,1989,(5):7-8.
篇（2）
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。
篇（3）
（一）塑料土工格栅性能分析
塑料土工格栅分为单、双向格栅。在经挤压制出的聚合物板材上冲孔，然后纵向（沿板材方向）拉伸便制成单向格栅；在此基础上，再在其长度垂直方向拉伸便制成双向格栅。塑料土工格栅的规格品种较丰富，其基本性质如下：
1、力学性能：制造过程中，经过定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向定向排列，加强了分子链间的联结力，大大提高了其抗拉强度。
2、抗温度性能：由于拉伸作用，使其抗高温性能也提高。
3、耐久性能：由于土工格栅中加入炭黑等老化材料，使它具备较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗老化等耐久性。
4、施工性能：土工格栅重量轻，与土或碎石咬合力强；抗酸碱、耐腐蚀、耐老化，性柔、质轻易施工。
塑料土工格栅是有一定柔性的塑料平面网材，易于现场裁剪和连接（可用聚乙烯绳或连接棒连接），也可重叠搭接，便于现场组装成所需形状，折曲影响小，施工简单，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。
（二）经编土工格栅性能分析
经编格栅是近十几年才发展起来的，它是以高强度纤维或涤纶为原料，经衬纬双轴向经编机织成双轴向经编网格，再经PVC浸渍涂层加工制成的一种土工格栅。经编土工格栅有着优良的工程性能：抗拉强度很高（大于6OKN/m）延伸率较小（10%左右）、抗撕裂强度大、纵横向强度差异小，变形均匀。
（三）玻璃纤维土工格栅性能分析
玻璃纤维土工格栅是以玻璃纤维为原料，采用一定的编织工艺制成的网状结构材料，该产品采用纤维长丝双面涂覆而成。严格来说，玻纤格栅是经编格栅的一种，但由于所采用纤维性质的独特性，而把它单独归为一类。其优良工程性能如下。
1、抗拉强度极高，延伸率很低：抗拉强度能达到100KN/m，断裂延伸率为3%左右。
2、没有长期蠕变性：玻纤格栅不发生蠕变。
3、高温稳定性：玻纤格栅的熔点在1000℃以上，在160℃热铺沥青混凝土上不受任何影响。
4、与路面混合料具有很好的相容性：玻璃纤维土工格栅经表面有机涂层处理以后与混凝土混合料有机物具有很好的相容，从而改善了玻纤土工格栅不耐磨、不耐折的缺点。
5、化学稳定性：经过特殊处理后，玻纤格栅能防止各类化学侵蚀，抵抗生物侵蚀和气候变化。
6、嵌锁和限制作用：沥青混凝土混合料穿过玻璃纤维土工格删结构，形成了复合嵌锁结构。限制阻止沥青混凝土混合料运动，可得到更好的压实，获取更大的承载力，提高传递荷载能力，减少变形。
（四）三种格栅性能比较
上面分析了三种格栅的性能，下面再对它们的一些重要的工程性质进行比较（见表1）。
从表1可以得出以下结论：
1、土工格栅的极限抗拉强度从高到低排列依次是：玻纤格栅、经编格栅、塑料格栅。而极限延伸率从高到低排列依次是：经编格栅、塑料格栅（经编格栅的延伸率视原材料有较大变化范围，有的可能比塑料格栅的小）、玻纤格栅。且玻纤格栅没有蠕变性。
2、玻纤格栅耐温性明显较其它格栅好，经编格栅由于经过涂层浸渍，耐温性有所提高。
3、塑料格栅的纵、横向接点是直接成型做成，故强度和纵、横向肋条的强度相当，而经编、玻纤格栅接点为编织而成，故强度较本身材料强度低很多。
二、三种格栅在工程中的不同应用
（一）塑料格栅的应用
塑料格栅视单、双向应用场合分别如下。单向格栅：单向土工格栅适用于公路及铁路路基、路堤、边坡加筋、挡墙加筋、桥台加筋、较浅层基础的加筋。广泛应用于各类加筋挡土墙。双向格栅：双向格栅适用于公路及铁路路基、路堤加筋、浅层基础加筋，大型广场、车码头货场等永久性承载的地基增强，河道路基加筋，防治沥青混凝土路面反射裂缝等。
（二）经编格栅的应用
经编土工格栅应用范围为：软土上的地基、堤坝加筋，均化应力，提高基底稳定性，调整沉降，减少不均匀沉降，提高承载力：路堤边坡加筋，提高斜坡稳定性；加筋桥台，提高桥台的整体性和强度，防止桥头跳车；防治沥青混凝土路面反射裂缝，增强路面基层的强度。
（三）玻纤格栅的应用
玻纤格栅适用于沥青和混凝土路面加筋、路面反射裂缝防治及新旧路面的衔接等变形量不是很大的场合。玻纤格栅用于沥青道路时发挥的作用有：抗疲劳开裂、抗低温收缩、耐高温车辙和延缓反射裂缝。
篇（4）
1节能环保技术在土木工程施工中的重要性
节能环保技术，从字面意义来看，就是两个意思，一个是节能，尽可能减少资源浪费，提高资源的利用率，另一个就是环保，就是在施工中减少对环境的污染。以下是该技术在施工中的重要性分析：
1.1促进社会经济的良性发展
节能环保技术对于当前阶段生态环境不断恶化的状况有很好的改善作用，将其运用在土木工程施工中，不仅是减少了资源的浪费和环境的破坏，还能真正帮助企业减少成本投入，增加效益，最终促进土木工程行业的良性发展，有力推动整个经济社会的发展。
1.2满足人们的生活需求
另一方面，节能环保技术的应用也与人们追求高质量生活水平的需求相匹配，随着经济水平的提升，人们的生活质量逐步提升，对于生活水平质量的要求也越来越高，但是与之相反的却是外界环境的持续恶化，这与人们的要求背道而驰。节能环保技术能够有效提高资源的利用率，减轻污染，对于环境生态的保护具有重要的意义，可以明显改善环境恶化的状况，为人们的高质量生活要求奠定了基础。因此综合这两方面的作用，节能环保技术在土木工程施工中具有的意义就不言而喻了。
2土木工程施工中节能环保技术的应用现状
2.1节能环保意识不足
在现阶段要想推广节能环保技术，就得让土木工程企业拥有节能环保的觉悟，但是在实际的执行中，这些企业缺乏必要的节能环保观念，自然也不会将其付诸实施。由于一些施工企业自身的意识不足，致使在施工中依旧使用传统的施工技术，不积极改进自身的不足，没有做到新时代施工的要求。具体表现在，管理层没有认识到节能环保的重要性，在制定管理制度和下发指令之时，没有考虑到工程对资源和环境的破坏；而施工人员本身也没有相关意识，要么是不肯接受新型技术的学习，要么是在节能环保技术的应用中，不严格按照规范去操作，最终影响施工情况，还是不利于节能环保技术的应用推广。
2.2缺乏新型设备
不少企业虽然初步认识到了节能环保技术的重要性，但是在实际的执行中却没有跟进观念的改进，依旧使用陈旧的施工设备，想以此降低施工成本投入。但是旧设备的使用虽然大大节省了资金投入，却不利于资源的有效利用，而且旧设备也不能很好地匹配节能环保技术，导致施工过程中容易出现一些资源配置不当、施工技术不合理的状况，进而影响到施工的进度与质量，既没能发挥出节能环保的作用，又降低了企业的施工能力，不利于企业的核心竞争力发展，企业最终反而失去了更多的利益。
2.3管理机制不完善
不少企业在开展施工之时，只注重技术的应用，却没有将相应的管理机制纳入其中，导致施工人员在操作时，没有严格按照应有的标准和步骤去施工，让节能环保施工的效果大打折扣。这种管理机制的不完善包括管理制度的混乱和管理制度的形式化，前者在具体的管理中没有明确的管理责任，对于施工人员很难起到监督考核，后者则是脱离实际，只注重体系的建设，却忽略了与实际状况的协调。这两个问题都在一定程度上反映了管理机制的不完善，落实到实际就是不能形成有效的监管机制，影响施工的整体质量。
3土木工程施工中节能环保技术的应用措施
3.1制定科学系统的施工方案
土木工程一般都是复杂的大型工程，在设计以及施工中会涉及到很多领域，这些复杂的涉及领域就相当于复杂多变的影响因素，因此土木工程的施工不仅是复杂的，更是动态的，各种因素都可能会影响施工的良好开展。针对这种情况，施工负责人应该结合施工技术、施工进度、施工质量要求以及实际的施工环境，制定好一个科学的施工方案，确保节能环保技术能够与施工方案有效融合，充分发挥它的作用。除此之外，施工负责人还应该注重人员的分配调度以及资源的有效配置，实现科学配置，从各个环节减少资源的浪费。
3.2做好施工现场的保护工作
土木工程一般都是大型工程，经常会对施工地表进行巨大的改造，有些施工场地地质比较稳定，在施工后不易遭到破坏，有些施工场地生态环境比较薄弱，一经动工就可能会造成严重的生态破坏，所以做好施工现场的保护工作十分有必要。施工企业在施工前，一定要做好施工现场的勘察工作，熟悉掌握当地的地质环境，研制合理的施工方案，争取将破坏降至最低。另外在施工过程中，施工人员一定要减轻对周边环境的影响，比如说在人员比较密集的地方施工，施工方要做好机械的降噪工作，并将施工产生的废弃物进行分组安置。在施工结束后，施工人员还要做好修复工作，将遭到破坏的地表进行填土修复等。
4节能环保技术在土木工程施工中的具体应用
4.1墙体节能技术
土木工程中的墙体节能技术是应用一种新型的墙体材料，它能将原材料对于环境的污染降到最低，并能将建筑物的整体保温性进行提升。在工程施工中，采用蒸压加气空心砖能够使建筑物的透气性大幅度增强，并且具有可观的隔热作用和阻燃性能。在土木工程建筑施工中运用这种材料，能够为人们提供更为舒适的建筑空间。
4.2门窗节能技术
门窗是建筑物重要的构造部分，处理好门窗的施工设计，对于土木工程的质量会有一个显著的提升。门窗节能技术属于土木工程节能环保技术中的一个重要分支，它的重点在于处理门窗框的接缝，应用门窗节能技术，能够有效增强建筑物的保温性，根据不同季节的需要，将寒流与热气阻挡在外，减轻了建筑物内部的用电需求，实现了节能环保。
4.3层面保温技术
篇（5）
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：TE08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0063-01
1 建筑节能概述
1.1 建筑节能的内涵
多数建筑工程开发商不重视节能住宅，甚至为了得到更多的经济效益而盲目地建设新奇的建筑物，不合时宜地聘请国外设计师来设计国外风格的建筑物，进而忽略本地的自然条件、发展状况，并导致了建筑资源浪费现象的出现。
1.2 建筑节能技术的重要意义
由于我国社会主义市场经济的逐步提升，人们的生活方式和生活水平均得到了极大地提高，建筑行业也逐步发展为我国的重要支柱产业之一，由于我国城镇化进程的加速，每年对于建筑物的需求也相当大，因而建筑耗能也随之增加。相关调查研究显示我国每年的建筑能耗达20亿平方米，接近全球同行业总能耗的一半。我国建筑行业耗能量非常大，且已经成为重要的能耗主体，建筑行业的节能减排已经迫在眉睫，建筑行业能耗既会浪费大量的能量资源，也会严重污染国内居住环境。我国的房屋建筑属于一种长期用品，可以反复使用多年，房屋的使用寿命决定了建筑工程的建设目标，要想随意地改变所消耗的能源很困难，即使能够改变这种能源消耗，也需要大量的资金投入；因受到区域性限制，不同地区的节能建筑也各不相同，例如我国的北方城市的主要建筑能耗为“保温问题”，多数区域仍然借助墙体保温技术来降低能耗，但是效果甚微，能量耗损严重，因而应综合运用多种新型技术，如处理建筑细节、建筑施工技术、节能设计等及术来降低建筑能耗，这也表明我国建筑节能的发展空间较大。
2 设计建筑工程结构的注意事项
2.1 选取合适的设计方案
设计某座楼房的整体结构时，首先应选择框架、确定结构措施和基础性布置，设计方案如下：⑴选择框架：柱和梁是建筑框架结构的基础构件，通过节来连接每个构件，使之可以承载横向和纵向的荷载，而在多层或者高层建筑中，每个构件还要承载横向过来的风荷载；设计框架结构时应优先选择柱、混凝土等杆性刚接系统，凭此承载重物、抗震。⑵基础布置：首先，应实地考察施工现场的水文、地质以及其他施工条件，当建筑层数较少的楼房时，楼房上部的承载力较小，因此可以选取独立基础结构模式；当建筑多楼层楼房时可以选择综合性基础结构模式。⑶结构措施：依据抗震设计标准先计算地震作用力，然后再采用相应的抗震措施，例如，在高度相同的位置埋设一样的单位基础，或者运用整体浇筑法浇筑梁柱，接着再选择相应的配筋构件。⑷内力组合设计：该项设计是抗震设计与承载力设计的关键环节，应着重调整抗震系数，并将其作为设计基础；设计建筑结构的抗震性能时建筑材料的强度设计值应高于不抗震材料的值。
2.2 配筋与板设计
对配筋和板设计进行结构设计时，应着重分析板的各边长度，当长、短边的差距小于2mm时，需运用双向板计算方式；当长、短边的长度差距在2-3mm之间时，应依据短边单向板进行设计计算。依据建筑结构的荷载状况来布置间隔、分解荷载，以此计算板跨的弯距通常将板格固定在支撑柱上，然后依据支撑状况，计算每个部位的格板弯矩，叠加这些弯矩可以得到最大的跨中弯矩。
3 降低土木建筑工程耗能的措施
我国是一个人口众多的发展中国家，人均资源占有量远远低于世界平均水平。同时我国经济发展迅速，与之相伴的能量消耗量也在逐步提升，这加深了环境资源与经济发展不平衡之间的矛盾，所以，作为我国支柱产业的建筑行业，必须寻求新的措施以促进社会经济的可持续发展，为节约型社会的建设贡献自己的力量。
3.1 转变节能意识
建筑企业必须清醒地认识到建筑节能不能一味的盲目节约，还应提升建筑物质量。人们普遍认为建筑工程节能就是降低建筑项目的水平和标准，就是要建设简易房、低标准房；随着社会的快速发展，建筑企业应该正确认识建筑节能，并增强节能意识，既不能牺牲建筑物的舒适度，也不能降低建筑物的综合性能，将建筑高品质、满足人们需求的作为最终目标。
3.2 创新节能技术
建筑企业应紧随时展潮流，依靠科技进步创新节能技术，以提高建筑工程的质量和性能；逐步探寻长效发展策略，避免各类浪费现象的发生，提升建筑资源重复利用率。选取技术含量高的节能型建筑材料，例如多选取可再生资源材料和性能较高的建筑材料，以此应选择耐用性好、强度高的节能材料，以增强隔热保温效果；避免使用污染性的建材，严格控制有害建筑物质的排放量，多使用清洁型能源。
3.3 倡导绿色施工和绿色建筑
⑴绿色施工是指在确保建筑安全、质量前提下，依托科技进步极大地节约建筑资源、降低建筑污染，实现环境保护、节约建材、节约能源、节约水资源等。绿色节能施工主要包括节约施工用地、节约能源、节约水资源、节约建筑材料、保护环境、管理施工等方面，它们不仅包含绿色施工的主要指标，还涵盖了采购材料策划施工验收工程等指标；绿色施工不仅影响建筑物的使用寿命，也影响建筑行业的节能减排和节约资源等环节。当前，绿色施工已经受到社会大众的极大关注，例如在施工现场要全封闭、绿化、硬化、覆盖运输材料、使用环保型施工机械等。⑵绿色建筑是指运用生态学、建筑学等理论成果，将生态环境和建筑工程融合在一起，以改善人们的生活环境和居住环境，绿色建筑的主要理念是：在建筑物的使用寿命期限内，仅可能降低资源消耗和能源消耗量，进而减少污染、保护环境，为人们提供高校的、健康的使用空间，促进人与自然的和谐相处。
3.4 健全管理机制
国家应健全建筑节能监管机制，为建筑节能工作的顺利开展提供一定的制度保障。然而，国内监管建筑节能问题的机制极不健全，主要表现在以下几方面：相关部门立法力度和执法力度均较弱，欠缺扶持节能技术、鼓励节能技术创新的相应政策，同时也未全部落实建筑资源节约项目。因而政府和企业均应改善与建筑节能相关的控制管理制度，以促进建筑企业节能工作的顺利开展；有关部门应强化执法力度，严格落实国家制定的各项建筑节能发法律法规，并完善相应的法律体系，形成具有强大约束力的监管机制。另外，政府还应给予适度的建筑节能技术的政策支持和技术服务，借助奖惩制度来表扬节能工作突出的单位、惩罚节能工作滞后的单位。
4 结语
总的来说，土木建筑工程结构会直接影响建筑物的安全性和稳定性。而建筑物的安全性会受到建筑施工质量和结构设计的影响，纵观我国建筑市场现状，建筑部门对建筑物结构设计的安全性监督方面较为薄弱，与国外安全性管理之间的差距较大。所以，建筑企业应密切关注建筑工程，逐步运用新型节能技术、节能设计来提高建筑水平和建筑质量。
参考文献
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篇（7）
1 空间设计与建筑节能
要想实现建筑节能就要从建筑设计入手，作为建筑设计的重要组成部分，空间设计直接影响着建筑节能目标的实现，如果空间设计合理，可以最大限度的实现建筑节能。在建筑设计过程中，要尽可能保证建筑的通风功能，通过合理的设计可以满足房间的通风需要，增加房屋的空气流通速度，改善室内空气质量。因此，在进行空间设计时要在建筑物上部增加出风孔，使建筑能够更好的通风。还要重视房屋的平面设计，合理安置门窗位置，创造过堂风。此外，在设计门窗时要尽可能增加出风口的面积，合理设计门窗的开启方法，使室内始终保持通风。从建筑的外部设计看，要将建筑与周围的环境融为一体，不能过于突兀，使建筑可以更加和谐，达到平衡的效果。因此，在建筑设计选址时要全面分析周围的环境因素，包括土地、气候、环境等等。在建筑周围要注意绿化工程的建设， 这样不仅可以有效调节建筑周围的空气，还可以降低噪音污染。
2 建筑节能施工遵循的基本原则
2.1 尊重自然，科学选址
我国国土面积辽阔，无论在地形、气候、土壤等各方面都存在极大的差异。因此，在建筑建设时应该全面考察建筑周围的环境，使建筑能够与周围的环境融为一体，充分尊重自然和当地文化，这样才能进一步实现资源节约的目的。
2.2 科学设计建筑外部环境，保证经济安全一旦确定建筑地址，就要对建筑周围的环境进行全面、合理的改造。在不妨碍室内采光的情况下可以在建筑周围布置树木花草等绿化带。这样不仅可以改善空气质量，还可以有效降低噪音。另外，在建筑周围可以安置小溪或者假山等景观， 这样能够有效降低建筑室内温度，减少空调使用量，实现资源节约的目标。
3 科学应用房屋建筑节能技术的方法
3.1 房屋节能工程施工技巧
3.1.1 保温隔热屋面技巧
在房屋建设时要保证室内保温效果，因此在设计保温隔热层时必须要严格按照相关标准进行，要保证板材质量，不能出现褶皱、倾斜、不稳定等问题。保证板材不出现缝隙。在施工过程中如果出现材料松散等问题，要及时将其压实，并且分层将其铺整齐。这样才能真正起到房屋保温作用，实现资源节约。
3.1.2 架空隔热层面的施工方式架空隔热层施工过程需要注意很多问题，这种格局一般适用于通风效果比较好的建筑，如果建筑通风不好，或者气候比较寒冷，应用这种方法会降低房屋的保温作用，应该选择其他保温方式。
3.2 房屋地面节能技术
3.2.1 在进行房屋地面施工时要尽可能保证施工质量，要一次性完成地面施工任务。因为地面施工如果出现问题，第二次修复工作非常复杂，还会影响建筑质量。
3.2.2 在建筑施工时必须严格按照相关标准来进行保护层和防潮层的施工。只有保证保温层和防潮层的质量，才能提高房屋抵御寒潮冲击的能力，防止房屋受潮。
3.3 墙体保温节能施工方式
在建筑建设过程中墙体保温是墙体建设的重要内容，而在这一过程中可以通过合理的技术实现建筑节能要求。在制作保温层时可以在墙体外部安置，也可以在墙体内部安置。在内部安置从技术上来说更为简单，但是在外部安置的保温效果更好。在外部安置保温墙可以减少材料用量。但是如果在施工过程中存在技术问题很容易造成保温层开裂等问题，外部安置的成本更高。因此要想实现建筑节能就要将两者结合起来，采用复合的方法制作保温墙。
3.4 采暖节能施工技巧
3.4.1 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。
3.4.2 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。
3.5 门窗节能施工技巧
3.5.1 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。3.5.2 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。3.5.3 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。
3.6 太阳能等新能源的合理利用
3.6.1 节能理念的应用
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。
3.6.2 太阳能建筑技术
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。在建筑工程建设过程中建筑节能已经逐渐成为主导趋势，这种建筑不仅可以有效降低能源的耗费量，还可以提高施工经济效益，满足人们低碳环保的生活理念。因此，在建筑建设过程中应该合理考虑建筑的节能功能，从各方面入手，采用先进的技术实现建筑节能。
篇（8）
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。
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篇（9）
在现代经济的作用下，土木工程市场逐渐扩展，这从根本上刺激了现代土木工程专业教育教学模式的转变。我国土木工程专业人才培养模式基于传统教育模式的影响，培养目标定位于应试技能、知识的实现，专业设置上缺乏专业交叉，教学模式采用“说教”、教师单向授课方式等，这种人才培养模式严重阻碍了市场环境下人才模式的形成，虽然近年来素质教育的推行、教育体制改革的实施在一定意义上促进了教学课程的更置，但是，就教学模式实践效果来看，土木工程专业人才的培养模式仍具有一定缺陷，因此，必须进一步改善人才培养模式。
一、现代土木工程特点
在现代市场经济的刺激下，土木工程越来越表现出个性化和综合性的特征。一方面，土木工程是一项系统性、规模化的工程，其包括勘探设计、施工、验收等环节，各环节中涉及到材料、设备、管理、技术等多方面的知识，需要运用地质勘探、工程测量、土力学、工程学、经济学、管理学、计算机等多种知识与技能实现，这就要求土木工程人员具备综合性、专业性的知识以及技能。另一方面，每一项土木工程都存在自身的内在结构、环境特征、技术要求等，这就要求具有规范化的标准进行支持，但是，就现阶段土木工程理论研究来看，其并不具备相应的技术、设备、监理、设计、施工等行业标准，这就需要土木工程设计人员、施工人员、管理人员等具备相应的技术经验，并根据各项土木工程的个性特征，进行规划、设计、施工等。现代土木工程的特点具体可以从以下几个方面体现：
1.建筑材料方面。随着现代土木工程的不断发展，越来越多的新材料逐渐应用到工程建设领域，如铝合金、镁合金等已经获得了广泛的应用。但是由于这些材料的成本稍高，所以在应用的过程中受到不同程度的限制，如何促进其更有效的应用仍然需要我们不断的探索。同时，在钢材和混凝土的强度方面也取得了一定的进展，并且在实际工程建设中得到了良好的验证。
2.工程地质和地基方面。在土木工程建设过程中，地质和地基是影响工程使用功能发挥的主要因素，同时也决定了工程基础设计是否科学合理等，尤其是对于地下工程来说更是十分重要。因此在土木工程的地质和地基勘察技术方面也在不断地进步，当前主要以现场钻探取样、室内分析为主，虽然在勘察的准确性方面有一定的保证，但是仍然不够完善，这也是需要我们在日后的工作中需要不断研究和探索的主要项目。
3.工程规划方面。在以往的土木工程规划工作中，大多是同时提出多个施工规划方案，通过分析和对比从中选择最佳方案。然而，现代土木工程建设的规模不断增加，仍然使用传统的评价方案在效率方面受到限制，所以必须要依靠现代科学技术，运用系统工程的理论和方法促进工程规划效率的提升。对于特大型的土木工程，如水坝等，对于自然环境和生态平衡会产生一定的影响，所以更加需要通过科学的理论和方法对其进行有效的规划，做到趋利避害，才能保证土木工程的持续发展。
4.工程设计方面。在土木工程的设计方面，越来越多的注重其经济性和安全性，同时也更加关注工程的美观性，所以在确定工程的荷载值和材料的强度值方面已经开始引入概率统计方法，对于自然界的各种因素从时间和空间上进行全面的分析，同时加强对材料弹性模量、强度的分析，促进土木工程结构的不断优化。同时，计算机技术也为各种计算和优化提供了必要的方法和技术，这也促进了土木工程设计效率的提升。
5.工程施工方面。
随着土木工程规模的不断扩大，工程施工所应用的设备、机械等也逐渐向着大型化、自动化的方向发展，而且自动化程度正在不断的增强，能够满足各种不同环境下的作业需求。在施工组织设计与管理方面，也有着较为科学的理论体系做基础，能够提高作业效率的同时，缩短工期、降低造价，促进土木工程经济效益和社会效益的增加。
二、土木人才的知识、能力与素质结构
在土木工程特点的作用下，土木工程人才必须具备相应的知识、技能与素质，为土木工程建设提供最强的支持力。
其一，知识结构：专业性知识与综合性知识的集合。土木工程的特点决定了土木工程人才不仅具备专业性的知识理论，如数学、力学、勘探知识等，而且要具备相关的社会人文知识，如经济、文化、法律、宗教等。其二，能力结构。理论联系实际的能力：由于土木工程没有标准性参照，在施工过程中，只能依据经验对个性工程进行设计与建设，因此，要求土木工程人员将理论知识转移到实践之中，根据不同的工程利用不同的原理。计算机能力：在信息技术的刺激下，面对复杂的土木工程，土木工程人员必须具备强硬的计算机能力，运用计算机设计、优化与选择方案，模拟结构试验，进行数据传输等。社会组织能力：土木工程的规模性特征，不仅要求实现工程内部人力资源的优化，而且要协调施工集团与社会之间的关系，尤其在一些关键性的利益问题上，需要土木工程人员发挥纽带链接的作用，因此，要保证土木工程正常施工，必须具备一定的社会组织能力。其三，素质结构。人文素质：土木工程影响到社会、环境、资源等各个因素，这就要求土木工程人员树立可持续发展的观念，提升社会责任感，端正自身行为，以此保证土木工程综合效益的实现。职业素质：土木工程施工环境差、工作负荷大，这就对工作人员的职业素质以及个人素质提出了更高要求，因此，工作人员必须以良好的职业道德和个人精神，来支撑土木工程质量的实现。
三、土木工程专业人才的培养模式的完善途径
土木工程的特点对现代土木工程人才的培养提出新挑战，专业型、复合型的社会人才为改善人才培养模式提供了标准参照，因此，在教育教学中，要以调整课程结构、转变教学模式、关注操作实践等手段，来实现人才的培养。
1、优化课程体系
系统性、专业性的课程体系是展开教学的基础。在传统教学中，土木工程专业课程设置具有狭隘性，其仅仅涉及到建筑工程、岩石工程、交通工程、桥梁建筑等，虽然具有较强的专业性，但是，其综合性不强，因此，在课程设置中，要进行综合性知识的设置，并以专业走向为标准，加强专业课程的选择。其一，落实基础教学。基础知识是学生展开深度学习的基础，在课程设置中，尤其在低年级教育中，要以全面化的知识丰富学生的认识，不仅要开设专业课程，而且要将经济学、法律、管理学等相关性的课程融入其中，促使学生适应土木工程综合性的特征。其二，提升专业教学。在土木工程个性化特征的影响下，学生的专业能力、理论联系实际的能力被提升，这就要求关注专业教学与实践教学，以专而精的专业课程提升学生的专业知识和技能，使学生了解土木工程师可能遇见的问题，并尽可能提出相应的解决方案。
2、精选教学内容
土木工程教学内容较多，这提升了学习难度，在教学中，要做到重点教学，避免眉毛胡子一把抓。其一，选择重点内容。在内容选择中，要将实用强的内容作为首选，如勘探技术、施工设计、建筑工程等，舍弃那些与生活实际相距较远的内容，这不但减少了教学容量，而且增强知识的实用性。其二，创新教学内容。市场环境下，土木工程特点发生了显著变化，注入了一定的新元素，而且这些元素在今后将继续影响土木工程发展，因此，在教学中，要将这些内容补充到教学之中，如计算机技能、市场发展趋向、勘探新技术等，以便于学生应对将来的土木工程市场。
3、转变教学模式
传统的教学模式基于教师力量的发挥，而并没有关注到学生的主体性，这就影响了学生学习积极性的提升，再者，单一的知识型、技能型教学，使得能力和素质教育被放置于教育教学的边缘，这就造成学生片面化的发展，进而不能适应土木工程综合性的要求，因此，在教学中，必须转变教学模式，关注学生的主体地位，坚持素质教育。其一，多模并用，强化实践。在基础知识学习中，强化学生的自学能力，以问题教学方式，激发学生思考，并针对学生提出的问题进行解答；在技能教学中，关注学生的实践能力，以综合性大作业、专业性设计等，增强学生对知识理论的理解力；以案例教学、试验教学、场景教学等方式，提升学生的理论知识应用能力；以专题讨论、专家讲座、研究小组等形式，提升学生的合作力、言语表达力、展示力；以竞争活动、课外实践、培训实习等方式，促使学生获得直接经验。其二，以生为本。学生个体差异性突出，在教学中，要根据学生的能力特征、兴趣爱好、思维走向等进行多元化教学，既要关注学生的最近发展区，提升学生的基础掌握能力，又要把握学生的个性特征，通过层次化教学、一对一教学、辅导教学、小组教学、个性评价等方式，促使不同层次的学生获得能力性和素质性的发展，进而实现全体学生的发展和学生发展的全面性。
4、注重专业教学的实践性教学
实践应用教学在当前土木工程专业人才的培养中具有重要的作用，是促进土木工程展业人才适用于当前建设实际的基本前提。突破传统的教学模式，结合现代科学技术及教学规律，建立具有一定实践性的课程设计，根据培养目标机能力为中心，构建相辅相成的教学体系，凸显教学过程中的创新、基础和综合相结合的现代教学特点。首先，一定要精心设计理论及专业课程建设，在生产实习中，可以将学生分为不同的工程建设组，由专门的教师带入实际的进行教学，在实际的土木工程建设过程中，调度学生，讲解施工过程的具体问题。通过学生自身的总结和领悟，才能够更好的促进其专业基础知识的强化，并形成科学的专业思维。其次，对当前土木工程建设的人才需要进行科学的调研，根据实际来进行专业人才的培养，一方面提高了学生的社会适应力，另一方面提高了现代土木工程建设领域的专业人才建设。
四、现代土木工程发展趋势
1.工程中使用的原材料逐渐向高性能材料发展
钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展，美国、日本、俄罗斯等国开始将屈服点为700N/mm2以上的钢材列入了规范。高性能的混凝土及其它复合材料也在向轻质、高强、良好的韧性和工作性方向发展。
2.环境工程
在工程建设中，土木工程与环境工程融为一体，环境问题尤其是气候变异的影响越来越受到重视。海水上升、水污染、沙漠化等问题均与人类的生存发展息息相关，同时也和土木工程有着必然的联系。因此，工程建设过程中的噪音、振动等都是土木工程师必须要考虑的主要问题。
3.发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展
近年来，随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，推动了土木工程的革命性变化。结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，这就延长了结构的使用寿命，也基本解决了建筑过快老化损坏，实现建筑使用的可持续发展。
总结：
适应于现代土木工程个性化和综合性的特点，现代土木工程人才培养模式必须转变传统的教育教学模式，关注学生学习主体性的发挥，以培养专业型、复合型、技能型学生为目标，通过调整课程结构、优化教学内容、实践人本教学、加强实践训练等方式，来实现现代土木工程专业人才的培养。
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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0162-02
一、引言
2010年6月23日，教育部在天津召开“卓越工程师教育培养计划”启动会，大会阐明了该计划的目的和意义：“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010―2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。
本文将结合土木工程的特点，以嘉应学院土木工程专业为载体，以“高级技术技能型人才培养试点项目”为总纲领，对培养体系进行初步研究，旨在提高土木工程专业的教学质量、提升土木工程专业毕业生的质量，为经济建设和新型城镇化培养“高级技术技能型人才”。
二、培养体系
土木工程是一门理论性和实践性都很强的学科，其课程体系复杂，涵盖的知识面非常广泛，土木工程专业学生的培养模式一直以来高等教育届的研究热点和难点，因为该专业的学生今后直接从事工程建设和管理方面的工作，与国民经济经济息息相关。作者在做了大量调研、查阅大量参考文献的基础上，结合土木工程学院的教学经验，初步建立高级技术技能型人才的培养体系。
（一）调查分析
“没有调查就没有发言权”，要建立高级技术技能型人才体系，必须对土木工程的发展现状及趋势、社会需求等方面进行系统的调查。土木工程专业毕业生的社会需求量和就业形势在未来几十年中是比较乐观的，尤其是新型城镇化的实行，但也存在一定的风险，即高校的扩招和大量高校增开土木工程专业，所以是机遇与挑战并存，在这种情况下更应该注重人才培养质量，实行高级技术技能型人才计划。
根据对近三年来用人单位的反馈意见，重点对不足之处进行总结，这样可以为高级技术技能型人才培养计划的制定提供参考，大致可以归纳为以下几个方面：（1）学生缺乏动手能力相对较差；（2）对一些较新的设备如全站仪等不够了解；（3）对工程常用软件不够熟练，甚至根本不会；等等。
四点主要的反馈意见，侧重点虽然不同，但究其根本还是学校教育与社会要求的衔接不够，导致在学与用之间存在太多的差异，要解决这些问题只有倾听用人单位的要求，按土木工程师的标准对学生进行培养，才能缩短毕业生的适应期，尽快成长为卓越的土木工程师。
（二）高级技术技能型人才培养特点
高级技术技能型人才培养计划的最终目标是培养优秀的工程技术人员，因此，在培养过程必须围绕这一终极目标，高级技术技能型人才培养应具有以下特点：
1.土木工程相关企事业单位、政府职能部门等应深度参与培养过程。卓越土木工程师的培养离不开社会需求这一大趋势，土木工程相关企事业单位、政府职能部门等最了解社会需要什么样的人才。因此，在制定培养计划、实施培养计划等必须有这些部门的直接参与，形式可以多样化――定向为相关企事业单位、政府职能部门培养人才；定期邀请相关人员为学生做职业规划、工程技能培训等；为学生提供实习、实践机会；为学生提供创业机会；等等。
2.强化培养学生的工程能力和创新能力。工程能力和创新能力是卓越土木工程培养目标，因此，在教学和培养过程要引导学生将知识与能力结合起来，既要培养学生掌握工程技能，同时，要注重对学生创新能力的培养。
（三）高级技术技能型人才培养目标
“高级技术技能型人才培养计划”的目标是“培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才”。在此基础上，考虑到土木工程的特殊性，对高级技术技能型人才培养目标进行细化即“综合素质高、实用型、创新型”。
1.综合素质高：土木工程师是特殊的职业，既是工程技术员，又是管理者、协调者，这样就对其综合素质提出了更高的要求。因此，在培养过程中除了注重专业知识和技能外，必须培养其综合素质、培养其人际交往能力、培养其组织管理能力等，注重“通识教育”。同时，土木工程是艰苦的行业，必须去施工现场、去基层，因此要注重培养学生吃苦耐劳的精神，培养良好的身体素质。
2.实用型：土木工程是应用型专业，要培养学生综合运用专业知识解决实际复杂技术问题的实践应用能力。这一方面的研究及主要对策很多学者在“应用本科人才培养”这一课题中已经做了较为系统的研究，这与高级技术技能型人才培养是一致的，这里不再做过多的阐述。
3.创新型：土木工程师必须严格按照相关规范来展开工作，在很多情况下是不容许有创新的。但在培养过程必须要注重创新能力，在实践性环节也必须增设开放性、探索性的实验，因为土木工程师既是现行标准、规范的执行者，也是土木工程发展的生力军，或者说是未来标准、规范的制定者。
（四）高级技术技能型人才培养方案
在确定培养目标的基础上，制定高级技术技能型人才培养方案，具体可概括为以下几个方面：师资队伍专业化、课程设置实用化及考核方式多样化。
1.师资队伍专业化：大学作为高等教育和科学研究的高地，历来重视教师队伍的理论水平和科研能力，往往忽略了其专业化程度。作为土木工程专业，要培养出理论水平高、实践能力强的学生，必须要有教授，也要有高级工程师，特别是企事业单位具有丰富经验的高级工程师，这一点可以通过聘任客座教授或兼职教授的形式来解决。当然，这些客座专家必须能真真切切的参与到人才培养中来，主要承担实践教学环节的教学任务及职业技能和职业道德的培养任务。
3.课程设置实用化：土木工程专业的课程体系复杂，涉及的知识面很广，且市场上的教程也是五花八门，质量良莠不齐，因此，在设置课程、选用教材时必须严把关，要以“实用化”为根本原则，开设与工程实际联系紧密的课程，选择案例较多的教程，避免过多的理论。在制定课程计划时，可以邀请施工单位、勘察设计单位、监理单位及其他相关部门的专业人士参与，多听听市场的声音，做到有的放矢，这样培养出来的毕业生才可能与工程实际更好的衔接，更快地进入工作角色，更快地成长为卓越的土木工程师。
3.考核方式多样化：目前，大学中课程的考核方式还是以闭卷考试为主，该考核方式在选拔性测试中，具有其天然优势――客观、相对公平，但在大学里主要目的是考查学生对知识的理解、应用能力，那么该方式就相对落后了，特别在土木工程这一应用性非常强的专业中，其弊端更加突出。为了促进土木工程教学质量的提高，满足卓越土木工程师的培养计划，应该将考核方式多样化，根据课程特点灵活设定考核方式。
（五）高级技术技能型人才培养途径
高级技术技能型人才的培养途径可以从以下几个方面考虑：教学内容信息化、教学内容规范化、校企交流常态化和教学方法多样化。
教学内容是根本，为了适应社会的发展和需求，教学内容必须信息化，要能跟得上知识更新的速度，不可守着“老黄历”固步自封；为了使学生对工程规范有直接的理解，教学内容必须规范化，尽量去掉过于理论化和枯燥的知识，以规范为蓝本进行教学。校企交流常态化和教学方法多样化也是必不可少的，学校与企业的交流可以明确社会需要什么样的人才，可以及时了解企业和有人单位的反馈意见，及时调整和修改培养体系中的薄弱环节；教学方法和手段直接影响到学生的学习积极性，如果一味“填鸭式”地灌输，往往事倍功半，因此，必须按课程的特点选择合适的教学方法，激发学生的兴趣。
