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1、智能建筑材料的應用上課班級：2班 學院：信息學院 年級：一年級 專業：通信工程 學號：1004040314 姓名：王玉杰【摘要】隨著智能建筑的迅速發展,電氣工程的地位和作用越來越重要,如何才能提高智能建筑電氣施工管理及質量控制是電氣工程師應注意的問題。智能建筑材料的特性：自1984年智能建筑理念提出至今，智能建筑的發展歷史較短，目前尚無統一的概念。例如，美國智能化建筑學會（American Intelligent Building Institute）定義“智能建筑”是將結構、系統、服務、運營及其相互聯系全面綜合，達到最佳組合，獲得高效率、高功能與高舒適性的大樓。目前，業內大多數意見傾向于把智2、能建筑定義為：是采用系統集成方法將計算機技術、通信技術、信息技術與建筑藝術有機結合在一起，通過對建筑設備的自動監控、對建筑內信息資源的管理和對使用者的信息服務，以及將設備監控技術、資源管理和信息服務與建筑要求優化組合，獲得一個投資合理、適應信息社會需要并且具有安全、高效、舒適、便利與靈活特點的建筑物。智能建筑是以大跨度框架式建筑結構為基礎，由智能建筑環境內系統集成中心（SIC, System Integrated Center）利用綜合布線系統（PDS, Premises Distribution System）形成標準化強電與弱電接口，連接3A系統即建筑自動化系統（BAS, Building3、 Automation System）、通信自動化系統（CAS, Communi cation Automation System）和辦公自動化系統（OAS, Office Automation System）,實現3A功能即建筑自動化、通信自動化和辦公自動化功能。 建筑環境是智能建筑賴以生存的基礎，而智能建筑則以創造舒適安全高效的建筑環境為目標，因此智能建筑應該是一座反映當今高科技成就的建筑物。智能建筑本身的智能功能隨著知識產業和科學技術的不斷發展而不斷提高完善，從而要求建筑環境必然要適應智能建筑發展的需求。所以，智能建筑一般由SIC、PDS和3A系統五個部分組成并實現智能化功能。 智能建筑4、系統集成中心（System Integrated Center，SIC）智能建筑的系統集成中心（SIC）具有各個自動化系統信息總匯集和各類信息綜合管理功能，具體要達到以下三方面要求： （1）匯集建筑物內外各種信息。接口界面要標準化、規范化，以實現各智能化系統之間的信息交換及通訊協議（接口、命令等）。 （2）實現對建筑物內各個智能化及自動化系統的綜合管理。 （3）實現對建筑物內各種信息及數據通信的網絡化管理，必須具有很強的信息處理及數據通訊能力。 在剛跨入21世紀的時刻，高科技正迅猛地滲透到包括土木工程在內的各個傳統行業中，尤其是新材料技術、信息技術及計算機技術正在進一步地與傳統生產方式相結合，5、使傳統行業的生產力水平有了空前的提高。 結構強度、完整性、安全性及耐久性的評估問題長久以來一直引起人們的普遍關注。尤其在美國“911”事件發生之后，結構安全更成為現代及未來社會的重點思考問題。智能結構是近年來業內人士的一個熱點話題，由于它使建筑結構的功能從根本上得以擴充，能極大地滿足人類對生活空間的安全信任需求，因此，智能結構已毫無疑問地成為未來土木工程結構的發展方向。這是高科技向土木工程滲透的必然結果。 關于智能土木結構這一思想的理論、實驗及應用研究目前尚處于初步探索階段，大量概念尚待濾清，研究內容也界定模糊，尚沒有一個涵蓋其主要研究方向的理論框架問世，這極大地阻礙了研究工作的進展。為此，本6、文對智能土木結構的理論框架和其核心算法進行了一些探索和研究，概括如下： 1本文借鑒首先由航空航天制造業提出的智能材料結構概念的定義方式，明確地提出了智能土木結構的概念及定義，即：“土木(橋梁)結構中因嵌入部分智能子結構或智能材料，使其具有自監測、自診斷、自適應或自修復等仿生功能，從而能極大地滿足人們在結構安全性及使用維護方便性等方面的要求，這種土木結構就稱為智能土木(橋梁)結構”。同時，還對各種智能土木(橋梁)結構進行了類型的劃分，并指出了未來土木結構的智能化應以嵌入式智能土木結構為主要發展方向。 2 全面論述了智能土木結構的理論體系構成，從仿生學角度剖析了智能土木結構的構成要素。針對理論研究7、和應用研究的現狀，提出了結構智能化三層次的概念。論述了智能土木結構的研究內容，指出了智能土木結構的設計特點及流程。同時，本文又針對橋梁結構，給出了智能橋梁結構的總體方案設計，它由三個系統子方案組成：健康狀態自感知監測系統、健康狀態自診斷系統及災害響應控制系統，并分別對其做出較為具體的規劃。 3 給出了可行的智能土木結構測控硬件系統的解決方案。首先對橋梁結構材料和智能材料的集成問題進行了深入的討論，它是智能橋梁結構走向實施的一個關鍵。同時還建立了靜力實驗傳感器布置優化設計的數學模型，提出了梁式橋靜力應變傳感器網絡優化設計方法，并用實例證明了該方法的合理性。建立了基于傳統測試技術的數據采集系統的硬8、件環境，并以Win 32API及MATLAB兩種模式構建了應變儀與PC的接口軟件方案。 4 從力學反問題的角度出發，闡述了智能橋梁結構的智能計算問題的兩種 西南交通大學博士研究生學位論文 第n頁 思路一一無模型力學反問題的計算智能法解決思路以及有模型力學反問題的有 限元法解訣思路。通過對這兩種計算路線的比較，給出了可行的模塊化智能上 木結構智能計算方案，并對方案中各模塊的功能及相互間的邏輯關系進行了詳 細規劃和設計。5 定義了橋梁結構工作狀態指標荷載水平。以帶有偏差單元的遞歸神 經網絡為工具，建立了基于實時數據采集系統監測應變信息的智能橋梁結構荷 載識別模型，給出了詳細的神經計算基本步驟。通過9、實時識別，建立了橋梁結 構工作狀態實時在線監測、分檢機制。針對人工神經網絡學習算法的特殊需求， 給出了兩種學習模式的收集策略基于模型試驗的學習模式收集策略及基于 原結構竣工荷載試驗的學習模式收集策略。6 除了對橋梁工作狀態進行監測、分檢工作以外，在工作狀態指標超過某 種限值時還須對橋梁進行力學場的計算。應變抹平問題是智能土木結構在 特殊計算環境下進行有限元分析所遇到的首要問題，其實質是如何將測點的應 變測量信息與對應的有限元計算值修勻、抹平的問題。文中首先定義了結構靜 態應變殘差矩陣，并利用有限元單元分析的推導過程建立了等效殘差結點力列 陣，從而提出了基于迭代法的應變抹平問題的有限元解法。最后10、，文中還討論 了部分預應力混凝土連續剛構橋的有限元計算模型問題。7最后，利用廣珠線虎跳門連續剛構橋模型試驗的部分測試數據及其在移 動荷載作用下的有限元分析數據，分別對本文提出的智能計算方案中的核心算 法一智能橋梁結構荷載識別模型進行了離線仿真驗證。通過從試驗測試數據中 選取一套合理的學習模式，其余數據組成驗證集，先對模型加以訓練，使模型 具有了在線監測、分檢能力，然后用驗證集加以驗證，結果表明，該模型在以 集中力車輛荷載為原型的實驗加載過程中具有較好的靜力識別能力及可接受的 移動荷載的識別能力，然而對于如何進一步提高網絡對移動荷載的識別精度尚 需做進一步的研究。 參考文獻：一、智能建筑材料的應用二、建筑材料的技術三、對建筑材料的研究