我国结构工程学科应优先发展的领域

我国结构工程学科应优先发展的领域

发表时间：2019-04-02T14:56:56.697Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：许诗朦

[导读] 摘要：近年来，随着新型技术的持续快速发展，在新的技术浪潮的不断冲击下，传统的结构工程学科也已经发生了显著的变化，并呈现出新的特点发展趋势。

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摘要：近年来，随着新型技术的持续快速发展，在新的技术浪潮的不断冲击下，传统的结构工程学科也已经发生了显著的变化，并呈现出新的特点发展趋势。本文就是在对结构工程这一学科的应用背景的研究下，根据其发展需要，对其在今后应优于发展的一些领域进行了相应的探讨，希望能对我国结构工程学科的发展做出部分贡献。

关键词：结构工程；发展；领域

随着工程项目的不断增多，在大量工程实践的推动下，结构工程学科已经发生了显著的变化。其已经不再单单是由理论与试验构成的普通学科，而是已经融入了计算的环节，并可通过信息技术的使用，使结构工程科通过模拟而变得更加具有试验性能的一种新型的试验学科。同时，在系统工程学科的不断推动下，结构工程学科也取得了更加明显的进步，再加上其他学科之间的互相渗透，与工程材料的不断更新都在一定程度上推进了结构工程学科的飞跃发展。当前的结构工程学科在纵横以及深度方向都已经有了显著的发展趋势，横向发展上已经实现了对整体结构的分析与控制，纵向发展上则实现了对结构从建造到后期运维全过程的综合考虑，而在深度发展上则融合了对多个学科的综合利用。通过对结构工程学科进行相关研究后发现，其应优先发展的领域主要有结构设计、结构抗灾减灾性、结构工程的损伤累积、工程材料以及结构工程试验的原理及方法等。

1 结构的设计

在结构工程学科中，对工程结构的设计是对整个工程的设计中最重要的组成部分。在过去，对工程的结构进行设计时经常将重点放在结构的某些局部构成上，却对其总体性有所忽略，并经常会出现一种现象，即当对单个构件计算时，其结果可做到极为准确，但是当将这些构件进行组合后，受到信息不确定性以及其他不确知因素的影响，其结果往往就会变得不确定。因此，在总结相关学者的研究的基础上，应当在结构设计的理论中考虑到对不确定性和不确知性因素的分析，并重点需在如下几方面发展。首先应对结构设计的基础标准进行研究。如在结构的可靠性上，不仅需要考虑到结构的使用寿命，还应将工程整体的约束性也考虑在内。此项研究工作的质量对设计的成败具有至关重要的作用，但是实际的研究过程中却必然会受到信息缺乏以及模糊因素的影响，并且其研究方法也较难实施。其次是应对结构所处的环境以及荷载进行研究。由于在当前的结构计算中，经常会因输入的荷载不准确而使结构计算的结果出现一定程度的偏差。因为荷载本身就具有不确定性，再加上局部环境的影响，就使得当灾害发生时，结构上所承受的力量并不能被准确估计。因此应在今后的研究中重点考虑到荷载的相关性能。最后是应对施工环节中的施工安全进行严格把控。因为施工环节中，不论是结构的外形还是所使用的材料都会在时间的推移中发生变化，并可随施工工艺而发生改变，因此必须要对材料的时变进行研究，并且还要避免施工环节中人工误差的出现。

2 结构的抗灾及减灾能力

通常情况下，自然灾害都可对建设完工的工程项目产生影响，而在这些灾害中，可通过结构技术进行抵御的灾害主要为风与地震。当前，国内外都已经广泛开展了对工程结构抗风及抗震能力的研究，并成立了相应的学科。而根据我国的实际地域情况，在以往的抗灾害研究中，抗震研究更加重要。然而随着城市化进程的不断加快以及人口密度的持续增大，火灾也开始成为对结构影响较大的一项灾害之一，因此还应对结构的防火及减灾能力进行研究。从对当前结构性能的研究中发现，虽然当下的结构设计水平也可基本满足正常的使用需求，但是当结构处于极端条件中时，其所发生的反应还尚未可知，因此应当对极端条件下的结构的行为进行相应的预测，并重点应从如下几方面进行研究。首先是应对工程的施工场地周边的环境进行研究，如其地震可能性以及风力的大小，并对其危险性进行预测；其次是对结构的倒塌机制进行研究，因为在强震作用下，建筑物的结构极有可能会发生倒塌并带来更多的生命及财产上的损害，并且这种研究的结果对风力及爆炸作用下的倒塌也具有一定的参考价值。

3 结构工程的耐久性

结构在长期外界环境的作用下不可避免会出现不可逆的损坏现象，这种损坏程度就直接影响着结构工程的耐久性。结构在自然环境中不仅要受到大气的腐蚀，还会因外界温湿度的变化而产生物理及化学性能上的改变，尤其是一些使用钢材的结构工程，锈蚀及冻融现象就是最好的实证。但是当前我国在对这些问题的研究上还尚处于初步探索阶段。而相关研究表明，在结构工程中，可被环境所破坏的主要就是结构所使用的材料以及结构的疲劳。但是目前学术界对于结构在疲劳作用下的损伤累积机理却还未得出准确的结论，并且这种研究也并不多见。此外，当前对已有结构可靠性的评价上也正在不断寻求突破，希望在今后的研究中可以通过经验的总结以及对一些知识方法的利用等方式对结构的可靠性进行预测，并对结构可靠度的计算进行补充。

4工程材料

材料是影响工程结构的最主要因素，而工程材料应重点向以下两个方向发展。首先是传统工程材料改性，鉴于当前的结构工程中使用最多的材料仍是混凝土以及钢筋，因此可通过对这两种材料进行改性以优化其性能。如在混凝土中加入一些物质以提升其拉伸强度，如无宏观缺陷水泥，又如将钢材与水泥混凝土进行合理组合也可使材料的强度得到提升。同时还应对砌体结构技术进行研究，鉴于砌体结构数量的庞大，在对砌体材料进行研究中应将重点放置于对可利用资源的研究上，并尽量选用资源储备较为丰富的原料用于砌体的改性中。其次就是一些新型工程材料的应用，当前在科学技术的不断推动下，一些新型的高分子材料已经开始在结构工程中发挥出巨大的功效。因此在今后的研究中，国家应重点对一些新型材料进行研究，如蜂窝纤维板建筑结构就可以被大面积推广。

5 结构工程试验的新原理与方法

在结构工程学科中，结构试验必不可少且不可替代，并且还只能依靠自己来完成。通过对国内外的结构试验进行研究发现，我国的结构试验则应重点向非线性理论、混合模拟动力试验技术以及仿真试验技术的方向发展。

参考文献：

[1]霍林生. 大数据时代结构工程发展新趋势的几点思考[J]. 土木建筑工程信息技术，2016，8（5)：111-114.