关于可持续土木工程结构若干科学问题与实现技

关于可持续土木工程结构若干科学问题与实现技术途径的研究

黄晓辉

摘 要：本文主要分析了可持续土木结构的若干科学问题，并在此基础上对其实现技术途径进行了研究。

关键词：可持续；土木工程；科学问题；技术

一、引言

我国是世界上人口最多的国家，对能源和资源的需求量非常的大。随着经济的发展和建筑设施的发展，建筑材料的需求量剧增的同时能耗量也剧增。这不仅引发了能源的需求量和供应量之间的矛盾，而且因能耗量而引发的环境问题也越来越严重。因此实现土木工程的可持续发展是现实迫切的需要，也成为了土木工程界研究的热点和重点。这种可持续发展不仅能够缓解我国的能源危机，也能促进经济、社会和环境的和谐发展[1]。

二、可持续土木工程结构的科学问题研究

1、土木工程结构的设计

可持续发展是指既满足当代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力。随着能源需求矛盾和环境矛盾的出现，这种可持续发展理论在土木工程结构设计中也得到了初步的应用。近年来，可持续发展的土木工程结构设计已成为国内外工程界密切关注的重点科学问题，2010年10月第三届光华国际学术论坛在同济大学召开，邀请来自9个国家和地区的51位专家，针对土木工程的可持续发展的规划理论与实践，建筑、桥梁与其它基础设施的使用寿命和基于性能的设计，土木工程中的环保材料与技术，施工过程中的可持续发展技术与质量控制，土木工程中的防灾减灾，已有结构的维护、监测和修复等进行了共同的商讨[2]。由此可见，土木工程结构的可持续发展理论不断的充实和发展。

2、可持续土木工程材料

土木工程的原始材料主要包括钢、混凝土、纤维复合材料这三类。对于钢而言：钢具有良好的屈服点、屈服强度、抗拉强度、伸长率、硬度、屈强比等特性。对于混凝土而言，这种材料在土木工程结构材料中应用的最广泛，然而由于制作这种材料的水泥、沙以及石都是可不再生资源，因而如何在制作过程中如何对垃圾进行回收利用以及如何降低不可再生资源的消耗是研究的科学性问题。对于纤维复合材料而言，其具有质轻、高强、良好的耐久性的性能，因而是代替钢的最好材料，然而这些材料都是不可再生资源，因而如何提炼可再生复合型材料是研究的科学性问题[3]。

3、土木工程结构体系

土木工程结构在整个工程中起着重要的作用，是整个建筑物的核心所在。然而由于很多自然原因、环境原因以及技术原因，比如自然灾害、维修不及时等，土木工程结构随着时间的推移，容易出现损坏甚至倒塌现象。因此构建高性能的土木工程结构体系，并对高性能修复材料、修复技术的使用成为土木工程的科学研究问题。

4、土木工程结构的监测

土木工程结构会受到各种因素的影响，这些因素包括地震、风、雨等自然界的压力，同时也受到结构自身的耐久性、耐腐蚀性、局部损伤性的影响。因而如何收集反映结构特征的数据的收集方法成为了土木工程结构检测中的研究方向。比如新的传感技术、无限传感技术、新的传感理念等都是科学研究方向。

三、可持续土木工程结构的实现技术

1、科学结构的设计

在实现可持续土木工程结构的过程中，结构的设计是最关键的环节，因而必须设计可持续土木工程结构体系。同时在结构的设计过程中，在满足各种经济、美观、安全功能的基础上应充分的考虑工程的场人文环境和自然环境，将可持续发展的观念应用到整个设计之中，比如可持续发展的地址、场地的可持续设计等，确保各种能源和材料的充分利用和持续利用，实现绿色设计。

2、使用可持续材料

对于传统的建筑材料而言，应该利用新技术和高科技进行升级和改造，比如对于混凝土而言可以采用高性能混凝土、绿色高性能混凝土来代替，防止混凝土结构潜在脆性破坏；通过新技术的利用为创造新的结构和构件开辟了新的途径[4]。

同时可以利用技术开发新的材料，纳米技术和智能技术的应用为可持续材料的发展注入了新的血液，由此出现了纳米材料和智能材料。对于纳米材料而言，其具有净化环境、抗爆性、抗冲击性、抗电磁性、耐久性等多重功能。将智能材料与传统结构性材料有机的结合能够实现可持续材料的使用，比如智能混凝土、自透光混凝土的出现和使用就是很好的例子。

3、土木工程结构全寿命监测

要想了解土木工程结构的真实状态，及时的解决其存在的问题，实现土木工程结构的可持续发展，就必须应用新技术对其进行全寿命检测。这些监测技术虽然能在一定程度上把握土木工程结构的寿命监测，但还是不够，必须使用新型传感技术来采集更多可靠而又真实的数据，同时也必须使用新技术对各种数据、信息以及图形的处理方法结构进行性格的处理。

四、结语

可持续的土木工程结构是未来土木工程领域研究的重点，是我国实现可持续发展的要求。要想实现可持续的土木工程结构就必须重视各种科学问题的研究，并通过实现材料使用的可持续、结构设计的可持续以及土木工程结构的全寿命监测等技术来达到。

参考文献：

[1] 李惠, 关新春, 郭安薪, 等. 可持续土木工程结构的若干科学问题与实现技术途径[J]. 防灾减灾工程学报, 2010, 30(s): 387-393

[2] 杨茹, 周波, 秦振涛. 土木工程的可持续发展研究[J]. 生态经济, 2010, (8): 125-128.

[3] 邹新峰. 谈土木工程的可持续发展[J]. 山西建筑, 2009, 35(21): 194-195.

[4] 徐文涛, 雷波, 刘士伟. 土木工程走可持续发展之路[J]. 科技信息, 2010, (25): I0297.