第14章 计算机技术在土木工程中的应用

第14章计算机技术在土木工程中的应用

一、学习重点

（一）基本概念

1、专家系统：是指具有相当于专家水平的知识，且能应用这些知识去解决一些特定领域中较为复杂问题的计算机智能程序系统。

2、工程结构加固学：是一门研究使受损的工程结构重新恢复使用功能，使失去部分强度或刚度的结构重新获得或大于原强度或刚度的学科。

3、PMCAD软件：采用人机交互方式，引导用户逐层对要设计的结构进行布置，建立起一套描述建筑物整体结构的数据。

4、PK软件：是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与施工图绘制软件，它是按照结构设计的规范编制的。

（二）基本知识和基本理论

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，应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。

1、计算机辅助设计(CAD)

PKPMCAD是面向钢筋混凝土框架、排架、框架—剪力墙、砖混以及底层框架上层砖房等结构，适用于一般多层工业与民用建筑、100层以下复杂体型的高层建筑，是一个较为完整的设计软件系统。

2、土木工程结构的力学分析与计算

结构设计CAD过程中有相当一部分工作是对结构进行力学分析与计算。对于结构构件进行力学分析与计算也是土木工程专业学生必须掌握的一项重要技能。

3、计算机辅助施工管理与专家系统

（1）计算机辅助施工管理

计算机的应用直接反映了管理水平的高低，是提高施工企业管理水平的有效途径之一。

（2）土木工程中的专家系统

随着计算机科学的发展，特别是人工智能技术与理论的广泛应用，为收集利用专家的经验和知识提供了一条有效的途径。

土木工程的专家系统大致可以分为以下几种：

①诊断型专家系统；②监控型专家系统；③设计型专家系统

4、算机模拟仿真在土木工程中的应用

计算机仿真是利用计算机对自然现象、系统功能以及人脑思维等客观世界进行逼真的模拟。

（1）计算机模拟仿真在土木工程教学中的应用

（2）计算机模拟仿真在结构工程中的应用

（3）计算机模拟仿真在防灾工程中的应用

（4）计算机模拟仿真在岩土工程中的应用

5、土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学

一般计算机辅助教学的主要特点有：

①形式多样、生动活泼：通过对文字、图形、图像、动画、声音等信息的处理，组成图文声像并茂的演播系统，可以进行视听一体等多种方式的形象化教学。

②高度交互、因材施教：实现了人机对话，能根据学习者的要求选择教学内

容、控制学习节奏，及时反馈教学信息，充分调动学习者的兴趣和潜力的发挥，缩短了学习时间。

③信息量大、重现力强：不受时间、空间的限制，随时记录、存储教学内容，大大缩短了教学内容重现的时间。

④界面友好、操作简单：只需用键盘或鼠标等简单输入设备，即可实现对整个教学过程的控制。

计算机辅助教学的主要优点如下：

①有利于增强教学效果；

②有利于贯彻因材施教的原则；

③有利于激发学生的兴趣：

①有利于培养学生的多种能力；

⑤有利于提高教学质量。

（三）本章节的学习重点和难点

1、工程结构抗灾与加固

2、计算机辅助技术在土木工程中的应用的基本概念。

二、练习题

（一）判断与改错题

1、如果土木工程结构具有较好的抗灾能力，则可以避免人员伤亡和经济损失。

2、随着计算机科学的发展，特别是人工智能技术与理论的广泛应用，为收集利用专家的经验和知识提供了一条有效的途径。

3、在我国，旧房改造、受灾房屋加固等工程项目已越来越少，同时加固产生的社会效益和经济效益也越来越小。

4、在发达国家或地区，人们常常对重要建筑物进行抗震加固。

5、荷载增大或改变用途或改变结构体系无须对工程结构进行加固。

（二）名词解释题

1、工程结构加固学；

2、专家系统；

3、PK软件；

4、PMCAD软件。

（三）单项选择题

1、（）年，我国成立了全国建筑物鉴定和加固标准技术委员会，并开始编制建筑物鉴定和加固规程。

A、1980；

B、1985；

C、1990；

D、1995。

2、目前基本是用作为加固材料。

A、木材；

B、混凝土；

C、钢材；

D、复合材料。

3、（）软件是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与施工图绘制软件，它是按照结构设计的规范编制的。

A、WORD；

B、PMCAD；

C、3DMAX；

D、PK。

4、（）一般涉及到土木工程材料的一般力学性能。

A、灾害材料学；

B、灾害检测学；

C、灾害工程加固学；

D、灾害力学。

5、在的（）抗灾研究中，首要关注的是材料受灾后的性能变化，即灾害对材料物理力学性能的影响，也即材料在灾害作用下的损伤等。

A、防洪工程；

B、工程结构；

C、地震；

D、建筑设计。

6、（）抗灾主要是工程结构抗灾，和工程结构在受灾以后的检测与加固

等。

A、土木工程；

B、通用工程；

C、信息工程；

D、水利工程。

（四）多项选择题

1、灾害材料学一般涉及到土木工程材料的一般力学性能有（）等等。

A、动力荷载对材料的影响；

B、火灾对材料性能的影响；

C、冰冻对材料性能的影响；

D、腐蚀对材料性能的影响。

2、工程结构受到地震、风、火、水、冰冻、腐蚀和施工不当引起的灾害，涉及到（）等领域。

A、灾害材料学；

B、灾害检测学；

C、工程修复；

D、工程加固。

3、灾害检测报告一般包括（）等。

A、现状调查；

B、图纸核对；

C、材料强度鉴定；

D、承载能力验算。

4、土木工程的专家系统大致可以分为（）专家系统几种：

A、诊断型；

B、监控型；

C、设计型；

D、施工型。

5、钢筋混凝土结构加固的方法有很多种，主要是（）等

A、置换法；

B、绕丝法；

C、粘钢法；

D、填筑法。

（五）简答题

1、联合国公布的20世纪十项最具危害性的灾情是什么？

2、灾害检测学检测的程序是什么？

3、一般计算机辅助教学的主要特点有哪些？

4、计算机辅助教学的主要优点是什么

（六）辨析题

1、在发达国家或地区，人们常常对重要建筑物局部损坏的结构进行加固。

2、复合材料在加强钢筋混凝土结构时，不增加梁的高度和柱的截面，不影响使用和美观，所以越来越得到普遍的重视。

（七）论述题

1、试述灾害工程加固学的现实意义？

2、理论联系实际，试分析对工程结构进行加固的原因是什么？

三、练习题参考答案

（一）判断与改错题。

1、错；

2、对；

3、错；

4、对；

5、错。

（二）名词解释题。略（见教材和本章学习提示）

（三）单项选择题。

1、C；

2、C；

3、D；

4、A；

5、B；

6、A。

（四）多项选择题。

1、ABCD；

2、ABCD；

3、ABCD；

4、ABC；

5、ABC。

（五）简答题。略（见教材和本章学习提示）

（六）辨析题。

1、正确。理由：在发达国家或地区，人们常常对重要建筑物进行抗震加固，或对桥梁、筒仓等构筑物及局部损坏的结构进行加固。

2、正确。理由：复合材料具有钢材所不具有的抗腐蚀性，较高的强重比和抗疲劳能力，在加强钢筋混凝土结构时，不增加梁的高度和柱的截面，不影响使用和美观，所以越来越得到普遍的重视。

（七）论述题。略（见教材和本章学习提示）