计算机技术在土木工程中运用

计算机技术在土木工程中运用

摘要：在当今的信息时代，计算机技术渗透到各个领域。随着土木工程规模和投

资的日益增大，土木工程中

迫切需要引入计算机技术。本文就计算机技术在土木

工程的具体运用和展现进

行了分析探讨，具有一定的

理论价值和意义，供参考。关键词：计算机技术；土

木工程；运用

中图分类号：k826.16文献

标识码：a 文章编号：

现如今，计算机技术已经

渗透到各行各业之中，建筑

工程的规模和高度也日益

扩大。因此，土木工程中迫

切需要计算机技术作为支撑，并取得了良好效果。

1 计算机在土木工程中的

具体运用与展现

1.1 计算机在土木设计里

的运用

计算机的普及，是人类智

力解放道路上的重大里程碑，它极大地提高了人类认

识世界和改造世界的能力。同时，计算机的系统软件和

运用软件也经历了由初级

到高级的发展过程，有力地

支持了计算机技能的发挥。土木工程的设计，特别是大型、复杂工程的设计，需要

大量的计算，运用计算机可

以节省大量的人力和时间，提高效率，更重要的是提高

了计算精度，做成了以往认

为不可能做的事情。具体运

用主要体现在两个方面，首

先是制图，现在都是用计算

机绘图，通用软件是 a u t o c a d ；其次就是用计

算机来做结构的计算，通用

软件是：p k p m 。当然还

有其它的软件，不过我目前

用得最多的就是这两个，这

里主要讲到的是 cad。c a d 即计算机辅助设计与制图，是指运用计算机系统辅助

一项设计的建立、修改、分

析或优化的过程。通过多年

的设计实践 c a d 技术以

简单、快捷、存储方便等优

点已在工程设计中承担着

不可替代的重要作用。许多

工程都运用了计算机进行

辅助设计和辅助绘图，尤其

建立了计算机网络辅助设

计与管理后，不仅能提高设

计质量，缩短设计周期，而

且创造了良好的经济效益

和社会效益，c a d 技术的

运用使工程设计人员如虎添翼，在更加广阔的天地里

施展才华。

c a

d 技术在工程设计中

的优点：

(1)劳动强度降低，图面清

洁；

(2)设计工作的高效及设

计成果的重复利用；

(3)精度提高；

(4)资料保管方便；

1.2 计算机在材料检测中

的运用

在建筑材料质量检测中推

广运用计算机技术，将对提

高建筑产品的质量、经济和

环境效益，起到重要作用。

当前，建筑材料质量检测中

的计算机运用已经有了比

较大的发展，出现了一批用

于试验管理和报表打印的

计算机软件。

1.3 计算机仿真系统

许多工程结构是毁于台

风、地震、火灾、洪水等灾

害作用。在这种小概率、大

荷载作用下的工程结构性

能很难一一去做实验去验

证，一是参数变化条不可能

全模拟，二是实体试验成本

过高，三是破坏实验有危险

性，设备难以跟上。而计算

机仿真技术可以在计算机

上模拟原型大小的土木工

程构筑物在灾害荷载作用

下变形到倒塌的全过程，从

而揭示结构不安全的环节

和因素。用此指导设计可大

大提高土木工程的可靠性。

1.3.1 计算机模拟仿真在

土木工程教学中的运用

结构构件的试验是土建类

专业学生在学期间必修的

课程。但是利用计算机模拟

仿真同样可以获得试验的

效果。如果能够采用计算机

模拟的方法，利用计算机图

形系统构成一个模拟的试

验环境，学生向计算机输入

构件数据后。就可以在屏幕

上观察到构件破坏的全过

程及其内外部的各种变化。

而且，这比单纯让学生看教

学试验更能调动学生的积

极性，使学生更有动手参与

的机会，能在计算机上操

作、“破坏”和“修复”。

1.3.2 计算机模拟仿真在

结构工程中的运用

工程结构在各种外加荷载

作用下的反应，特别是破坏

过程和极限承载力，是工程

师们关心的课题，当结构形

式特殊、荷载及材料特性十

分复杂时，人们常常借助于

结构的模型试验来测得其

受力性能。但是当结构参数

发生变化时，这种试验有时

就受到场地和设备的限制。

利用计算机仿真技术，在计

算机上做模拟试验就方便

多了。结构工程的计算机还

用于事故的反演，寻找事故

的原因，如核电站、海洋平

台、高坝等大型结构，一旦

发生事故，损失巨大，又不

可能做真实试验来重演事

故。计算机仿真则可用于反

演，从而确切地分析事故原

因。

同时，计算机仿真对结构

工程有极大的实用价值。因

为结构试验的费用较高，而

且一般属于破坏性试验，一

个试件不能多次重复作同

样的试验，而且模型的尺寸

较大，即便是做缩尺模型试

验，对试验设备的要求也相

当高，且结构工程材料的缩

尺模型试验与足尺试验的

物理、力学和其它对应关系

是一个复杂的问题，有许多

方面尚待更进一步的认识；

另外，由于不确定因素很

多，结构试验的结果一般离

散性很大，动力试验更是如

此。如果研究某些参数对结

构性能的影响时，往往需要

做多个类似的构件，试验费

用较高。有些结构试验如核

反应堆安全壳的事故反演

分析，显然不可能做真实的

试验，只有采用计算机仿真

分析才能进行。随着现代结

构工程趋向超大型、超高型

发展和结构的日益复杂，传

统的通过大量实物模型寻

求规律的研究方法已不再

适用，发展结构工程的计算

机仿真势在必行。

1.3.3 计算机模拟仿真在

岩土工程中的运用

岩石处于地下，往往难于

观察，而几笋鸡仿真则可以

把内部过程展示出来，有很

大的实用价值。例如，美国

斯坦福大学研制了一个河

口三角洲泥沙沉积的模拟

软件，给顶河口条件后，可

以显出不同粒径泥沙的沉

积区域及相应的厚度，这对

港口设计及河道疏通均有

指导意义。

2 信息化施工

所谓信息化施工，就是指

在施工过程中所涉及的各

部分各阶段广泛运用计算

机信息技术，对工期、人力、

材料、机械、资金、进度等

信息进行收集、存储、处理

和交流，并加以科学地综合

利用，为施工管理及时、准

确地提供决策依据。例如，

在隧道及地下工程中将岩

土样品性质的信息，掘进面

的位移信息收集集中，快速

处理及时调整并指挥下一

步掘进及支护，可以大大提

高工作效率并可避免不安

全的事故。信息化施工还可

通过网络与地区或国家的

工程数据库联系，在遇到新

的疑难问题时可及时查询

解决。信息化施工可大幅度

提高施工效率和保证工程

质量，减少或杜绝工程事

故，有效控制成本，实现施

工管理现代化。

3 智能化建筑

智能化建筑是为了适应现

在信息社会对建筑物的功

能、环境和高效率管理的要

求，特别是对建筑物应具备

信息通信、办公自动化、建

筑设备自动控制和管理等

一系列功能的要求而在传

统的基础上发展起来的。

3.1 智能化建筑的定义

目前智能化建筑还没有确

切的定义，但有两个方面的

要求应予满足。

1 ) 房屋设备用先进的计

算机系统监测与控制，并可

通过自动优化或人工干预

来保证设备运行的安全、可

靠高效。例如有客来访，可

远距离看到形象并对话，又

如供暖制冷系统，可根据主

人需要调至一标准温度，室

温高了送冷风，室温低了送

暖气。

2 ) 安装了对居住者的自

动服务系统。如早晨准点报

时叫醒主人，并可根据需要

放送新闻或提醒主人今天

的主要日程，同时早餐在自

动加工，当你洗漱完毕后即

可用膳。

3 ) 智能建筑的设备自动

化系统。设备自动化系统是

采用计算机及其网络技术，

自动控制技末和通信技术

组成的高度自动化的综合

管理系统，保证建筑物内舒

适、安全的办公环境，同时

实现高效节能要求。设备自

动化系统从功能上可以分

为：①物业管理，提供运

行管理和楼宇经营管理，包

括大楼内各种空间服务设

施的预约、使用分配、调度

及费用管理；②节能控制，

包括空调供配电、照明、冷

排水等系统的控制管理；

③安全防范，包括消防报警

系统、防盗保安系统、出入

管理系统等。

结论与展望

计算机技术的大力发展必