结构工程与仿生学论文

学仿生学（bionics）在具有生命之意的希腊语bion上,加上有工程技术涵义的ics而组成的词.大约从1960年才开始使用.生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科.例如关于信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发.可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构（游泳时能使身体表面不产生紊流）应用到潜艇设计原理上.仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科. 苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它.可是苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”,人们模仿它制成了“振动陀螺仪”.这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶.苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由30O0多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”.“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片.这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量.“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多. 自然界形形色色的生物,都有着怎样的奇异本领?它们的种种本领,给了人类哪些启发?模仿这些本领,人类又可以造出什么样的机器?这里要介绍的一门新兴科学——仿生学. 仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,它是在本世纪中期才出现的一门新的边缘科学.仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术.从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,它的研究成果已经非常可观.仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力. 【人类仿生由来已久】自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉.种类繁多的生物界经过长期的进化过程,使它们能适应环境的变化,从而得到生存和发展.劳动创造了人类.人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言,在长期的生产实践中,促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展.因此,人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群.人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具,从而在自然界里获得更大自由.人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上,而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物,通过创造性的劳动增加自己的本领.鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍.相传早在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨.通过反复的观察、模仿和实践,逐渐改成橹和舵,增加了船的动力,掌握了使船转弯的手段.这样,即使在波涛滚滚的江河中,人们也能让船只航行自如. 鸟儿展翅可在空中自由飞翔.据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之,三日不下”.然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中.早在四百多年前,意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖,研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行.设计和制造了一架扑翼机,这是世界上第一架人造飞行器. 以上这些模仿生物构造和功能的发明与尝试,可以认为是人类仿生的先驱,也是仿生学的萌芽. 【发人深省的对比】人类仿生的行为虽然早有雏型,但是在20世纪40年代以前,人们并没有自觉地把生物作为设计思想和创造发明的源泉.科学家对于生物学的研究也只停留在描述生物体精巧的结构和完美的功能上.而工程技术人员更多的依赖于他们卓越的智慧,辛辛苦苦的努力,进行着人工发明.他们很少有意识的向生物界学习.但是,以下几个事实可以说明：人们在技术上遇到的某些难题,生物界早在千百万年前就曾出现,而且在进化过程中就已解决了,然而人类却没有从生物界得到应有的启示. 在第一次世界大战时期,出于军事上的需要,为使舰艇在水下隐蔽航行而制造出潜水艇.当工程技术人员在设计原始的潜艇时,是先用石块或铅块装在潜艇上使它下沉,如果需要升至水面,就将携带的石块或铅块扔掉,使艇身回到水面来.以后经过改进,在潜艇上采用浮箱交替充水和排水的方法来改变潜艇的重量.以后又改成压载水舱,在水舱的上部设放气阀,下面设注水阀,当水舱灌满海水时,艇身重量增加使可它潜入水中.需要紧急下潜时,还有速潜水舱,待艇身潜入水中后,再把速潜水舱内的海水排出.如果一部分压载水舱充水,另一部分空着,潜水艇可处于半潜状态.潜艇要起浮时,将压缩空气通入水舱排出海水,艇内海水重量减轻后潜艇就可以上浮.如此优越的机械装置实现了潜艇的自由沉浮.但是后来发现鱼类的沉浮系统比人们的发明要简单得多,鱼的沉浮系统仅仅是充气的鱼鳔.鳔内不受肌肉的控制,而是依靠分泌氧气进入鳔内或是重新吸收鳔内一部分氧气来调节鱼鳔中气体含量,促使鱼体自由沉浮.然而鱼类如此巧妙的沉浮系统,对于潜艇设计师的启发和帮助已经为时过迟了. 声音是人们生活中不可缺少的要素.通过语言,人们交流思想和感情,优美的音乐使人们获得艺术的享受,工程技术人员还把声学系统应用在工业生产和军事技术中,成为颇为重要的信息之一.自从潜水艇问世以来,随之而来的就是水面的舰船如何发现潜艇的位置以防偷袭；而潜艇沉入水中后,也须准确测定敌船方位和距离以利攻击.因此,在第一次世界大战期间,在海洋上,水面与水中敌对双方的斗争采用了各种手段.海军工程师们也利用声学系统作为一个重要的侦察手段.首先采用的是水听器,也称噪声测向仪,通过听测敌舰航行中所发出的噪声来发现敌舰.只要周围水域中有敌舰在航行,机器与螺旋桨推进器便发出噪声,通过水听器就能听到,能及时发现敌人.但那时的水听器很不完善,一般只能收到本身舰只的噪声,要侦听敌舰,必须减慢舰只航行速度甚至完全停车才能分辨潜艇的噪音,这样很不利于战斗行动.不久,法国科学家郎之万（1872～1946）研究成功利用超声波反射的性质来探测水下舰艇.用一个超声波发生器,向水中发出超声波后,如果遇到目标便反射回来,由接收器收到.根据接收回波的时间间隔和方位,便可测出目标的方位和距离,这就是所谓的声纳系统.人造声纳系统的发明及在侦察敌方潜水艇方面获得的突出成果,曾使人们为之惊叹不已.岂不知远在地球上出现人类之前,蝙蝠、海豚早已对“回声定位”声纳系统应用自如了. 生物在漫长的年代里就是生活在被声音包围的自然界中,它们利用声音寻食,逃避敌害和求偶繁殖.因此,声音是生物赖以生存的一种重要信息.意大利人斯帕兰赞尼很早以前就发现蝙蝠能在完全黑暗中任意飞行,既能躲避障碍物也能捕食在飞行中的昆虫,但是堵塞蝙蝠的双耳后,它们在黑暗中就寸步难行了.面对这些事实,帕兰赞尼提出了一个使人们难以接受的结论：蝙蝠能用耳朵“看东西”.第一次世界大战结束后,1920年哈台认为蝙蝠发出声音信号的频率超出人耳的听觉范围.并提出蝙蝠对目标的定位方法与第一次世界大战时郎之万发明的用超声波回波定位的方法相同.遗憾的是,哈台的提示并未引起人们的重视,而工程师们对于蝙蝠具有“回声定位”的技术是难以相信的.直到1983年采用了电子测量器,才完完全全证实蝙蝠就是以发出超声波来定位的.但是这对于早期雷达和声纳的发明已经不能有所帮助了. 另一个事例是人们对于昆虫行为为时过晚的研究.在利奥那多·达·芬奇研究鸟类飞行造出第一个飞行器400年之后,人们经过长期反复的实践,终于在1903年发明了飞机,使人类实现了飞上天空的梦想.由于不断改进,30年后人们的飞机不论在速度、高度和飞行距离上都超过了鸟类,显示了人类的智慧和才能.但是在继续研制飞行更快更高的飞机时,设计师又碰到了一个难题,就是气体动力学中的颤振现象.当飞机飞行时,机翼发生有害的振动,飞行越快,机翼的颤振越强烈,甚至使机翼折断,造成飞机坠落,许多试飞的飞行员因而丧生.飞机设计师们为此花费了巨大的精力研究消除有害的颤振现象,经过长时间的努力才找到解决这一难题的方法.就在机翼前缘的远端上安放一个加重装置,这样就把有害的振动消除了.可是,昆虫早在三亿年以前就飞翔在空中了,它们也毫不例外地受到颤振的危害,经过长期的进化,昆虫早已成功地获得防止颤振的方法.生物学家在研究蜻蜓翅膀时,发现在每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区——翼眼或称翅痣.如果把翼眼去掉,飞行就变得荡来荡去.实验证明正是翼眼的角质组织使蜻蜓飞行的翅膀消除了颤振的危害,这与设计师高超的发明何等相似.假如设计师们先向昆虫学习翼眼的功用,获得有益于解决颤振的设计思想,就可似避免长期的探索和人员的牺牲了.面对蜻蜓翅膀的翼眼,飞机设计师大有相见恨晚之感! 以上这三个事例发人深省,也使人们受到了很大启发.早在地球上出现人类之前,各种生物已在大自然中生活了亿万年,在它们为生存而斗争的长期进化中,获得了与大自然相适应的能力.生物学的研究可以说明,生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制,使它们具备了适应内外环境变化的能力.生物界具有许多卓有成效的本领.如体内的生物合成、能量转换、信息的接受和传递、对外界的识别、导航、定向计算和综合等,显示出许多机器所不可比拟的优越之处.生物的小巧、灵敏、快速、高效、可靠和抗干扰性实在令人惊叹不已. 【连接生物与技术的桥梁】自从瓦特（James Watt,1736～1819）在1782年发明蒸汽机以后,人们在生产斗争中获得了强大的动力.在工业技术方面基本上解决了能量的转换、控制和利用等问题,从而引起了第一次工业革命,各式各样的机器如雨后春笋般的出现,工业技术的发展极大地扩大和增强了人的体能,使人们从繁重的体力劳动解脱出来.随着技术的发展,人们在蒸汽机以后又经历了电气时代并向自动化时代迈进. 20世纪40年代电子计算机的问世,更是给人类科学技术的宝库增添了可贵的财富,它以可靠和高效的本领处理着人们手头上数以万计的各种信息,使人们从汪洋大海般的数字、信息中解放出来,使用计算机和自动装置可以使人们在繁杂的生产工序面前变得轻松省力,它们准确地调整、控制着生产程序,使产品规格精确.但是,自动控制装置是按人们制定的固定程序进行工作的,这就使它的控制能力具有很大的局限性.自动装置对外界缺乏分析和进行灵活反应的能力,如果发生任何意外的情况,自动装置就要停止工作,甚至发生意外事故,这就是自动装置本身所具有的严重缺点.要克服这种缺点,无非是使机器各部件之间,机器与环境之间能够“通讯”,也就是使自动控制装置具有适应内外环境变化的能力.要解决这一难题,在工程技术中就要解决如何接受、转换.利用和控制信息的问题.因此,信息的利用和控制就成为工业技术发展的一个主要矛盾.如何解决这个矛盾呢?生物界给人类提供了有益的启示. 人类要从生物系统中获得启示,首先需要研究生物和技术装置是否存在着共同的特性.1940年出现的调节理论,将生物与机器在一般意义上进行对比.到1944年,一些科学家已经明确了机器和生物体内的通讯、自动控制与统计力学等一系列的问题上都是一致的.在这样的认识基础上,1947年,一个新的学科——控制论产生了. 控制论（Cybernetics)是从希腊文而来,原意是“掌舵人”.按照控制论的创始人之一维纳（Norbef Wiener,1894～1964)给予控制论的定义是“关于在动物和机器中控制和通讯”的科学.虽然这个定义过于简单,仅仅是维纳关于控制论经典著作的副题,但它直截了当地把人们对生物和机器的认识联系在了一起. 控制论的基本观点认为,动物（尤其是人）与机器（包括各种通讯、控制、计算的自动化装置）之间有一定的共体,也就是在它们具备的控制系统内有某些共同的规律.根据控制论研究表明,各种控制系统的控制过程都包含有信息的传递、变换与加工过程.控制系统工作的正常,取决于信息运行过程的正常.所谓控制系统是指由被控制的对象及各种控制元件、部件、线路有机地结合成有一定控制功能的整体.从信息的观点来看,控制系统就是一部信息通道的网络或体系.机器与生物体内的控制系统有许多共同之处,于是人们对生物自动系统产生了极大的兴趣,并且采用物理学的、数学的甚至是技术的模型对生物系统开展进一步的研究.因此,控制理论成为联系生物学与工程技术的理论基础.成为沟通生物系统与技术系统的桥梁. 生物体和机器之间确实有很明显的相似之处,这些相似之处可以表现在对生物体研究的不同水平上.由简单的单细胞到复杂的器官系统（如神经系统）都存在着各种调节和自动控制的生理过程.我们可以把生物体看成是一种具有特殊能力的机器,和其它机器的不同就在于生物体还有适应外界环境和自我繁殖的能力.也可以把生物体比作一个自动化的工厂,它的各项功能都遵循着力学的定律；它的各种结构协调地进行工作；它们能对一定的信号和刺激作出定量的反应,而且能像自动控制一样,借助于专门的反馈联系组织以自我控制的方式进行自我调节.例如我们身体内恒定的体温、正常的血压、正常的血糖浓度等都是肌体内复杂的自控制系统进行调节的结果.控制论的产生和发展,为生物系统与技术系统的连接架起了桥梁,使许多工程人员自觉地向生物系统去寻求新的设计思想和原理.于是出现了这样一个趋势,工程师为了和生物学家在共同合作的工程技术领域中获得成果,就主动学习生物科学知识. 【仿生学的诞生】随着生产的需要和科学技术的发展,从50年代以来,人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一,自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉.人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究,促进了生物学的极大发展,对生物体内功能机理的研究也取得了迅速的进展.此时模拟生物不再是引人入胜的幻想,而成了可以做到的事实.生物学家和工程师们积极合作,开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备.生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列,而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功.于是生物学和工程技术学科结合在一起,互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学. 仿生学作为一门独立的学科,于1960年9月正式诞生.由美国空军航空局在俄亥俄州的空军基地戴通召开了第一次仿生学会议.会议讨论的中心议题是“分析生物系统所得到的概念能够用到人工制造的信息加工系统的设计上去吗?”斯梯尔为新兴的科学命名为“Bionics”,希腊文的意思代表着研究生命系统功能的科学,1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”.斯梯尔把仿生学定义为“模仿生物原理来建造技术系统,或者使人造技术系统具有或类似于生物特征的科学”.简言之,仿生学就是模仿生物的科学.确切地说,仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征,并把它们应用到技术系统,改善已有的技术工程设备,并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学.从生物学的角度来说,仿生学属于“应用生物学”的一个分支；从工程技术方面来看,仿生学根据对生物系统的研究,为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径.仿生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统,为人类造福. 【仿生学的研究方法与内容】仿生学是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴的边缘科学.第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志：一个巨大的积分符号,把解剖刀和电烙铁“积分”在一起.这个符号的含义不仅显示出仿生学的组成,而且也概括表达了仿生学的研究途径. 仿生学的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理,并把它模式化,然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备. 仿生学的主要研究方法就是提出模型,进行模拟.其研究程序大致有以下三个阶段：首先是对生物原型的研究.根据生产实际提出的具体课题,将研究所得的生物资料予以简化,吸收对技术要求有益的内容,取消与生产技术要求无关的因素,得到一个生物模型；第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析,并使其内在的联系抽象化,用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型；最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型.当然在生物的模拟过程中,不仅仅是简单的仿生,更重要的是在仿生中有创新.经过实践——认识——再实践的多次重复,才能使模拟出来的东西越来越符合生产的需要.这样模拟的结果,使最终建成的机器设备将与生物原型不同,在某些方面甚上超过生物原型的能力.例如今天的飞机在许多方面都超过了鸟类的飞行能力,电子计算机在复杂的计算中要比人的计算能力迅速而可靠. 仿生学的基本研究方法使它在生物学的研究中表现出一个突出的特点,就是整体性.从仿生学的整体来看,它把生物看成是一个能与内外环境进行联系和控制的复杂系统.它的任务就是研究复杂系统内各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态.生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我复制,它们与外界的联系是密不可分的.生物从环境中获得物质和能量,才能进行生长和繁殖；生物从环境中接受信息,不断地调整和综合,才能适应和进化.长期的进化过程使生物获得结构和功能的统一,局部与整体的协调与统一.仿生学要研究生物体与外界刺激（输入信息）之间的定量关系,即着重于数量关系的统一性,才能进行模拟.为达到此目的,采用任何局部的方法都不能获得满意的效果.因此,仿生学的研究方法必须着重于整体. 仿生学的研究内容是极其丰富多彩的,因为生物界本身就包含着成千上万的种类,它们具有各种优异的结构和功能供各行业来研究.自从仿生学问世以来的二十几年内,仿生学的研究得到迅速的发展,且取得了很大的成果.就其研究范围可包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等.随着现代工程技术的发展,学科分支繁多,在仿生学中相应地开展对口的技术仿生研究.例如：航海部门对水生动物运动的流体力学的研究；航空部门对鸟类、昆虫飞行的模拟、动物的定位与导航；工程建筑对生物力学的模拟；无线电技术部门对于人神经细胞、感觉器宫和神经网络的模拟；计算机技术对于脑的模拟似及人工智能的研究等.在第一届仿生学会议上发表的比较典型的课题有：“人造神经元有什么特点”、“设计生物计算机中的问题”、“用机器识别图像”、“学习的机器”等.从中可以看出以电子仿生的研究比较广泛.仿生学的研究课题多集中在以下三种生物原型的研究,即动物的感觉器官、神经元、神经系统的整体作用.以后在机械仿生和化学仿生方面的研究也随之开展起来,近些年又出现新的分支,如人体的仿生学、分子仿生学和宇宙仿生学等. 总之,仿生学的研究内容,从模拟微观世界的分子仿生学到宏观的宇宙仿生学包括了更为广泛的内容.而当今的科学技术正是处于一个各种自然科学高度综合和互相交叉、渗透的新时代,仿生学通过模拟的方法把对生命的研究和实践结合起来,同时对生物学的发展也起了极大的促进作用.在其它学科的渗透和影响下,使生物科学的研究在方法上发生了根本的转变；在内容上也从描述和分析的水平向着精确和定量的方向深化.生物科学的发展又是以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的营养,加速科学的发展.闪此,仿生学的科研显示出无穷的生命力,它的发展和成就将为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献. 【仿生学的研究范围】仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等. ◇力学仿生,是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质,以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质.例如,建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑,模仿股骨结构建造的立柱,既消除应力特别集中的区域,又可用最少的建材承受最大的载荷.军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构,把人工海豚皮包敷在船舰外壳上,可减少航行揣流,提高航速； ◇分子仿生,是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等.例如,在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后,合成了一种类似有机化合物,在田间捕虫笼中用千万分之一微克,便可诱杀雄虫； ◇能量仿生,是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程； ◇信息与控制仿生,是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程.例如,根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度.根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的工作原理,研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测的—些装置.已建立的神经元模型达100种以上,并在此基础上构造出新型计算机. 模仿人类学习过程,制造出一种称为“感知机”的机器,它可以通过训练,改变元件之间联系的权重来进行学习,从而能实现模式识别.此外,它还研究与模拟体内稳态,运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制,以及人-机系统的仿生学方面. 某些文献中,把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生,而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生. 仿生学的范围很广,信息与控制仿生是一个主要领域.一方面由于自动化向智能控制发展的需要,另一方面是由于生物科学已发展到这样一个阶段,使研究大脑已成为对神经科学最大的挑战.人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究,大脑学习记忆和思维过程的研究与模拟,生物体中控制的可靠性和协调问题等——是仿生学研究的主攻方面. 控制与信息仿生和生物控制论关系密切.两者都研究生物系统中的控制和信息过程,都运用生物系统的模型.但前者的目的主要是构造实用人造硬件系统；而生物控制论则从控制论的一般原理,从技术科学的理论出发,为生物行为寻求解释. 最广泛地运用类比、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点.其目的不在于直接复制每一个细节,而是要理解生物系统的工作原理,以实现特定功能为中心目的.—般认为,在仿生学研究中存在下列三个相关的方面：生物原型、数学模型和硬件模型.前者是基础,后者是目的,而数学模型则是两者之间必不可少的桥梁. 由于生物系统的复杂性,搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期,而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作,这是限制仿生学发展速度的主要原因.

现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。船桨模仿的是鸭的蹼。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。雷达是模仿蝙蝠而发明的。鼠标是仿老鼠的。希望能帮到你O(∩_∩)O~不懂再问我吧QQ635351870

•王莲展厅：–南美洲亚马逊河流域生长的王莲，叶子直径可达2至3米。这种叶子的背面有粗大的叶脉和相互交错的小叶脉，支撑力很强。英国著名建筑师约瑟根据王莲叶片结构，设计建筑了一座顶棚跨度很大的展览大厅。整个结构既轻巧、雄伟又经济耐用.•蛋壳薄壳结构：–当鸡蛋均匀受力时，可以承受千克的力。–鸟类的蛋具有如此大的承受力，是与它特有的蛋形曲线和科学的结构分不开的。–蛋的结构有三层，外层为表皮层，又称闪光层，中层为海绵层，内层为乳头层，不同的鸟类具有不同的三层显微结构。–蛋壳的拱形结构与其表面的弹性膜一起构成了预应力结构。•竹子：–竹子腹中空，且越强的材料越是分布在外缘。一般竹子的横向截面，直径为6厘米，壁厚为厘米，假如把竹子做成实心的，则其抗弯能力是原来的1/10，由于竹子是细长的承受自身重量的受压杆件，假如把竹子做成实心后，在自身重量的压力下它会摇摆不定而失去平衡。–竹子的竹节是抵抗横向剪切的关键，是竹子强度有机的部分。•蜂巢：–蜜蜂用蜂蜡建造起来的蜂巢是一座既轻巧又坚固，既美观又实用的杰出建筑物。轻质高强，是建筑材料和结构的发展方向。实践证明，内有气泡的蜂窝状材料，既隔热又保温，结构轻巧又美观。目前，它们已在国外获得了广泛的应用。

建筑仿生学的表现与应用方法，归纳起来大致有四个方面：城市环境仿生，使用功能仿生，建筑形式仿生，组织结构仿生。当然，往往会出现综合性的仿生应用，形成一种城市与建筑的仿生整体。===在城市环境仿生方面====早在1853年时，巴黎塞纳区行政长官欧思曼()为了执行法国皇帝拿破仑第三的巴黎建设计划，曾对巴黎市区进行了大规模的改建，它不仅要表示对帝国首都的赞美，而且要在城市结构功能上进行改善，使城市交通、环境绿化、居住水平都达到一个新的境界。为了实现这一理想，他的巴黎改建规划在某种程度上就是模拟了人的生态系统而进行规划设计的。例如当时在巴黎东、西郊规划建设的两座森林公园，东郊维星斯公园和西郊布伦公园的巨大绿化面积，就象征着人的两肺，环形绿化带与赛纳河就象是人的呼吸管道，这样就使新鲜空气可以输入城市的各个区域。市区内环形和放射的各种主干与次要道路网就象是人的血管系统，使血流能够循环畅通。这种城市环境仿生思想，不仅在当时已起到了积极的作用，解决了困扰巴黎的城市交通与环境美化问题，使巴黎在世界上成为城市改建的成功范例，而且城市环境仿生理论今后仍然值得借鉴和完善。1950年，法国建筑师勒·科布西埃在设计法国孚日山区的朗香圣母院期间，一枚蟹壳给了他无穷灵感。他选择了与以往任何设计作品都不同的屋顶样式。该屋顶各边都像壳一样向上弯曲，在壳易碎的超薄材料里蕴藏着自然力和坚韧性。芬兰著名建筑师阿尔托设计的德国不莱梅的高层公寓(1958—1962)的平面就是仿自蝴蝶的原型，他把建筑的服务部分与卧室部分比作蝶身与翅膀，不仅造成内部空间布局新颖，而且也使建筑的造型变得更为丰富。又如勒·柯布西耶在1950—1955年间设计建造的法国朗香教堂的平面就是模拟人的耳朵，象征着上帝可以倾听信徒的祈祷。正是因其平面具有超现实的功能，以致在造型上也相应获得了奇异神秘的效果。类似的情况还有许多，比较著名的如1960—1963年夏朗(Hans Scharoun)在柏林设计建造的爱乐音乐厅内部空间则是仿自乐器内部空间共鸣的效果而建造了这一复杂奇特的形体。1966年由丹下健三在日本山梨县建成的文化会馆是一座新陈代谢派的著名作品，它的平面组合就是仿照植物新陈代谢的功能，设计了一个个垂直的圆形交通塔，内为电梯、楼梯与各种服务设施，所有办公空间则建立其间，这样可以根据需要不断扩建或减少。 ====建筑形式的仿生则最为常见====它不仅可以取得新颖的造型，而且往往也能为发挥新结构体系的作用创造出非凡的效果。最早应用仿生形式的近代建筑师是西班牙人高迪(Antonio Gaudi)，他在巴塞罗纳设计了许多带有明显动物骨骼形式的公寓建筑，隐喻着这座海滨城市战胜蛟龙的古老传说。例如1904-1906年建的巴特洛公寓和1910年建的米拉公寓均是如此。埃罗·萨里宁(Eero Saarinen)于1958年所作的美国耶鲁大学冰球馆形如海龟，1961年所作的纽约环球航空公司航站楼形如飞鸟，也都是举世瞩目的例子。在1964年丹下健三在东京建造的奥运会游泳馆与球类比赛馆，利用悬索结构仿贝壳体形，使功能、结构与造型达到有机结合，令人耳目一新，成为建筑艺术作品的优秀范例。赖特是一位善于结合自然环境的建筑师，他在1944年设计建造的威斯康星州雅可布斯别墅，就是把住宅仿照地面菌菇类植物进行设计的，给人以自然的形态，达到和环境融为一体的境界。此外，又如萨巴(Fariburz Sahba)在1975—1987年建成的印度德里的母亲庙(Mother Temple)则是仿自一朵荷花的造型，它表达了圣洁与优美的形象，成为周围环境的主要标志。 ===在结构仿生方面====1947—1949年意大利结构工程师奈尔维和建筑师巴托利(Nervi and Bartoli)设计的意大利都灵展览馆的巨形拱顶就是仿叶脉肌理而建造起来的，混凝土骨架和玻璃格组成的拱顶宽，长75m。奈尔维和维特罗西()于1957年建造的罗马奥运会小体育宫，半圆形弯顶直径60m，内部采用了钢筋混凝土网格的结构系统，就是受葵花的启发，不仅用材经济，受力合理，而且创造了内部装饰新颖的效果。小体育宫的外部则从人类腿骨的受力分析中得到启示，创造了一圈丫形支撑体系，使空间结构与建筑艺术形式的虚实结合达到了完美的统一。1960年奈尔维又建成了罗马奥运会的大体育宫，半圆形弯顶直径达到，可容纳16000观众，内部采用放射形拱肋的构造形式支撑着上部的混凝土弯顶，顶厚只有6cm。同部看去既象一朵花，也象是密密麻麻的叶脉网，成功地使现代技术与使用功能、装饰艺术达到有机的结合。对比公元120—124年建成的罗马万神庙，半圆形弯顶直径为，混凝土厚度则为，这充分说明了建筑技术运用仿生原理所取得的巨大进步。奈尔维既是一位闻名遐迩的结构工程师，也是一位卓越的建筑师，他的创造性在很大程度上就是得益于向自然界学习。美国结构工程师富勒(Buckminster Fuller)是另一位有创造性的人物。他从自然界中的结晶体与蜂窝的棱形结构中获得启示，创造了一系列惊人的大空间结构作品。1958年他在美国巴吞鲁日(Baton Rouge，LA)建造的联合油罐车公司的巨大弯顶，直径达，就是应用晶体结构的原理建造的。1967年富勒和塞道(Fuller and Sadao)一起建造的加拿大蒙特利尔国际博览会的美国馆，是一座球体建筑，在当时展览会上极为引人注目。他很可能是模拟一种深海鱼类的网状骨骼和放射虫的组织结构，创造了立体网架的短线弯窿，高度达60m，直径为，弯窿外部用塑料敷贴，并可启闭，夜间灯光照亮，通体透明，犹如星球落地。纽约环球航空公司航站楼不仅是外形仿生的著名作品，而且埃罗·萨里宁还和威廉·加德纳(William Gardner)在结构上建造四瓣组合式薄壳，中间有缝隙采光，四瓣薄壳则由下部的丫形柱支撑，这与人的头盖骨的拼合极为相似。航站楼应用这种结构肌理不仅解决了自由曲线造型的难点，而且在结构与形式上又能达到有机的融合，这是值得建筑师们注意的。并不需为了建筑的某种造型就一定要牺牲结构的合理性，相反，有机的结构与新颖的形式可以相互共生。德国结构工程师奥托(Frei Otto)于1967年在加拿大蒙特利尔国际博览会上建造的德国馆，象一群帐篷式的建筑物，这是用网索结构仿蜘蛛网形的支撑体系，上面用塑料面层覆盖，造型非常特殊，它可以有利于作为临时性建筑的装卸。1972年的慕尼黑奥运会的体育场馆也运用了这一结构形式。由于他善于使用这种结构类型，因此也有人称他为“蜘蛛人”。这种蛛网形的网索结构后来还发展为帆布张力结构系统，与帐篷形式更为接近。其实，建筑师中也不乏在结构上应用仿生的例子，勒·柯布西耶早年大量使用的鸡腿柱和框架悬挑的结构系统无疑是从动物腿骨支撑所得到的启示，1931年他在巴黎附近波依西(Poissy)建造的萨伏伊别墅(Villa Savoye)就是这种结构系统的体现，至今仍被人们所称颂。赖特是众所周知的建筑大师，他早年曾攻读过结构专业，因此能在建筑造型与结构体系的融合方面运用自如。1950年他设计建造的威斯康星州约翰逊制蜡公司试验楼(Helio Laboratory and Researeh Tower，Racine，Wisc.)就是仿树状结构特点，把主要支承结构放在建筑中央，四周楼板悬挑，外表形成幕墙，取得了新颖效果。应用同样原理，赖特在1956年还大胆设想了1英里高的摩天楼方案。在结构仿生方面，最值得称颂的还是后起之秀，年轻的西班牙建筑师圣地亚哥·卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)。他于1951年出生在西班牙的巴伦西亚，曾在当地的建筑学院建筑学专业毕业，后人瑞士苏黎世大学土木系学习结构工程，毕业后又于1981年获该校建筑系技术科学博士学位。他的博士论文题是“结构的可折叠性”。毕业后他留居瑞士开业，继续致力于折叠结构与仿生结构的实践，他观察狗的骨架和腿的活动支撑，已作出了许多可喜的成就。他在1983年建造的瑞士卢塞恩市邮局前的大雨蓬就是最早应用活动关节的实践。1986—1987年他在巴塞尔市一座中世纪古建筑的改建中，将咖啡厅上的天花钢梁架做成仿动物骨架的自由曲线，既有着新颖的观赏效果，又能符合受力的特性，是一种大胆的尝试。此后，他在1987年为加拿大多伦多市建造的BCE文化广场大厦，创造性地模仿了树干分叉的生长肌理，设计了两边的支柱与顶栅的弧形肋架，取得了非凡的艺术效果。1991—1992年他在西班牙的塞维利亚1992年国际博览会为科威特设计的展览馆，其屋顶是可自由启闭的结构，模拟着动物关节的自由运动。夜间屋顶肋架敞开，下面平台上便可进行露天的各种活动，它不仅在结构与功能上能够有机结合，而且也给人以无限的遐想。1989—1993年他在为法国里昂塞托拉斯机场(Satolas Airport)附近的铁路车站设计建造中，完全应用了动物骨架的结构原理，充分发挥了节省材料提高效能的特性，并且造型新颖，令人刮目。此外，他还为1992年巴塞罗纳奥运会设计建造最有标志性的电讯塔，也是吸取了植物干茎自由平衡的形态而获得新颖构思的。

工程结构检测与鉴定结课论文

土木工程结构检测技术发展状况探讨-摘要：本文基于工作实践，分析了目前土木工程中的主要结构检测技术，并着重介绍了在土木工程结构检测技术在发展过程中完善损伤判别的指标，提高检测正确性、优化传感器的布置，提高检测的可靠度以及非线性诊断技术的应用，满足实际情况等具体的应用发展趋势。希望有关人员加以借鉴和思考，对土木工程结构检测技术进行深入的研究，从而探讨出更多优化结构检测技术的发展方案，保障整个土木工程的质量。Based on work practices, analysis of the current civil engineeringmajor structural testing technology, and highlights detection technology incivil engineering structures in the development process improvementdiscriminant injury indicators, to improve detection accuracy, optimizing thesensor layout, improve the detection of reliability and nonlinear diagnostictechnology, to meet the actual situation and other specific applicationstrends. I hope to learn and think about personnel, civil engineering structuresdetection technology for in-depth study, so as to explore a more optimizedstructure detection technology development plans, ensuring the quality of theentire civil engineering关键词：土木工程；结构检测技术；发展状况 Civil Engineering, Structural Testing Technology, Development土木工程结构检测在工程建设中具有很重要的经济效益和社会效益。结构检测技术在土木工程中的应用不仅涵盖了工程地质学、结构力学和建筑材料学等理论，还和工程的施工工艺、评估标准以及质量要求等有着密切的联系。土木工程结构检测技术随着科技的不断进步，逐步实现了现代化，在土木工程的混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测上得到了广泛的应用。下面，就主要从三种结构的检测技术进行分析，并简要探讨整个结构检测技术的发展趋势：土木工程结构的主要检测技术混凝土结构检测技术混凝土结构检测技术通常是采用钻芯法、超声法和回弹法。钻芯法比较可靠直接，但是对整个土木工程的建筑结构存在一定的损伤，通常没有得到业主认可和容易产生严重后果的前提下，都不会采用这种检测方法。而超声法则是一种比较先进的检测技术，它是利用超声波在混凝土结构中的传播参数来对整个混凝土的结构进行检测，由于混凝土中的材料成分复杂，对超生波的衰减和吸收的差异性较大，当整个混凝土结构对整个超声波传播中产生的具体参数变化情况一定时，就可以根据具体的监测数据进行内部结构是否出现裂缝或空洞的情况进行确定，检测出内部结构的缺陷状态。钻芯法则是目前土木工程中最常用的检测方法，它是通过回弹仪来测定整个混凝土的强度。一般都是采用专门的水冷式钻机，在整个混凝土结构构建上进行采样，然后在开始混凝土结构的抗压强度的实验，进而推断出整个混凝土内部的结构缺陷情况。砌体结构检测国内很多的土木工程都是采用的砌体结构，由于它本身的自重较大，加上强度和粘结度较低的缺点，当收到强大的外力作用时很容易出现损坏的情况，因此对砌体结构进行检测对整个砌体建筑的质量保证有着积极的意义。砌体结构的检测技术主要分为动态检测和静态检测。同时材料的不同也决定了砌体结构检测技术的不同，当砌体是石块，通常采用钻芯法进行检测，当砌体是砖体是通常采用回弹法以及回弹发和钻芯法结合的方法。自重砂浆轻度是整个砌体结构检测中的重要参数，一般都是采用的筒压法和推出法。筒压法通常是将样本砂浆进行碾碎、烘干，然后分成具有级配的砂浆颗粒，然后装到承筒中进行筒压法，然后再断定砂浆的强度是否达到质量的要求。推出法则是利用推出仪在砌体结构的墙体上面推出砖块，然后结合水平推力和推出砖块西表面砂浆的饱满度来进行检测，进而达到检测砌体结构的目的。钢结构检测钢结构的检测通常都是指钢构件的性能会质量的检测。另外，钢结构的检测可以细分至构件的变形损伤。尺寸偏差以及构造和涂装还有构建材料的连接和性能测定等项目，在检测过程中必要时可以对钢构件的性能进行实载检测和动力测试。和混凝土结构。砌体结构相比，钢结构具有自重轻、强度高、材质均匀且韧性和塑性良好的优点，这样在土木工程中的应用就更加具有优势。随着钢结构在土木工程中的应用越来越广泛，钢结构的检测技术也在不断进步。目前，钢结构的主要检测技术有超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测以及涡流检测等，结合这些先进的检测技术，整个钢结构内部的缺陷情况能够比较精准地检测出来。但是钢结构检测技术在国内的发展还在不断前进中，不具备成熟的检测技术，今后还有待进一步的完善和改进。土木工程结构检测技术的发展趋势完善损伤判别的指标，提高检测正确性现有的土木工程结构检测技术在损伤指标的判别上已经形成了科学系统的体系，在主要检测参数的设置和分类上也取得了很大的进步。但是，国内土木工程结构检测技术和国外的相比还存在一定的问题，需要对损伤判别的指标进行不断的完善，以提高整个结构检测的全面性和正确性。在选择特征量方面，通常都利用一些在损伤情况时结构中的一些变化参数来来进行诊断的，这些特征量能够反映出整个土木工程结构中的抗压、抗剪以及材料的结合力等变化情况，进而通过这些指标的综合分析来诊断结构内部是否出现了裂缝或者空洞情况。随着我国土木工程建设的技术不断进步，在质量方面的要求也逐步提高，整个检测技术应该围绕着工程建设的质量要求来进行改进，在损伤判别的指标选定和完善上面，要进行不断的完善，最终满足整个土木工程的建设要求，提高检测技术的科学性、准确性。优化传感器的布置，提高检测的可靠度传感器的数量、位置和类型对整个土木工程的检测技术起到了决定性的作用。随着土木工程的建设复杂性与日俱增，在结构检测的诊断过程中对传感器的优化工作也提出了新的要求。在今后的土木工程结构检测技术的发展过程中，传感器的布置应该得到有效的优化，进而提高整个检测技术的可靠性。传感器的优化应该在结构总体分析的模型基础之上，利用广义的遗传算法来进行，从而确定传感器的优化布置工作。另外，在传感器的数量布置上，也应该进行科学的优化，利用噪声信号系统的正确运作来实现信息的最有采集工作，将优先的传感器数量设置进行最佳的合理安排，进而实现传感器优化布置。在今后的发展过程中，土木工程结构检测技术在传感器的优化布置上应该投入更多的精力，实现检测技术的精良应用。非线性诊断技术的应用，满足实际情况土木工程的结构大体上都是非线性的结构，在检测技术的应用上应该结合整个结构的非线性特点进行非线性诊断技术的应用，从而体现整个结构检测技术的科学性。虽然目前在土木工程结构检测技术中非线性诊断技术的应用存在一定的困难，相较于线性诊断而言，这种技术更加需要复杂的计算算法和技术操作，但是非线性诊断技术更加贴近实际。在今后的结构检测技术发展中，非线性技术的研究和应用应该成为一个重点，考虑到遗传算法、小波分析和经网络在非线性分析和数据处理上所具有的优势，在结构损伤的辨识上面非线性结构诊断技术有着很大发展空间和前景。非线性结构检测技术在发展中应该不断针对土木工程的建筑结构作出调整和优化，改进和完善整个非线性结构诊断技术的应用。结语综上所述，目前我国的土木工程结构检测技术还处于一个不断发展的阶段，在混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测技术上还有很大提升空间。针对这些结构检测技术进行研究，能够拓展整个土木工程检测技术的发展空间。土木工程检测技术的不断改进和优化，能够为整个土木工程建设领域带来很大的影响，能够更好地保障整个工程的建设质量，符合社会的发展要求。参考文献：[1] 叶文亚;李国平;;钢筋混凝土和预应力混凝土结构服役期性能退化相关性定性的分析[A];结构混凝土创新与可持续发展——第十三届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2005年[2] 李兆霞,李爱群,陈鸿天,郭力,周太全;大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期[3] 赵顺波;曲福来;程远兵;李晓克;;论课程组建设在实现教学团队科学发展中的作用[J];华北水利水电学院学报(社科版);2010年01期[本文转自：][4] 唐天国;鲍华;朱以文;蔡德所;刘浩吾;;光纤传感技术在工程健康监测中的应用分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

土木工程结构试验论文班级：XXXXXXX 姓名：XXXXXXX 学号：XXXXXXX 结构试验铰支座试验在建筑试验中，很多的数据、理论都是通过大量的实验得到的。在做试验的过程中，就不可避免的需要考虑试验的环境、装置的固定、现场环境的条件模拟等等一系列问题。在谈及到试验装置的固定时，人们通常会根据结构试验的目的的不同，根据不同的思路设计试验装置的支座。其中的一种思路就是结构试验的铰支座。结构试验中的支座是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备，通常还要承受操作时的振动与地震载荷。铰支座即为物体与所需固定位置连接方式为铰接的支座。在结构设计中，常见的支座或边界条件为简支边界条件采用铰支座实现，一般铰支座有如下的几种形式。1.活动铰支座活动铰支座容许架设在支座上的构件自由转动和在一个方向上移动。它提供一个竖向的支座反力，不能传递弯矩，也不能传递水平力，不能阻止物体沿支承面方向移动，也不能限制物体绕销钉转动，但能限制物体沿支承面负法线向运动。它比下面要介绍的固定铰支座更加精确，因为简单滚轴支座在水平方向滚动时，在与试件接触的位置时刻变化着，导致了试件的支承位置变化，即支座反力作用点发生变化。活动铰支座的支座反力是通过销钉中心，垂直于支撑面，但由于其上所受的力不能确定，所以具体指向还是不能确定，应具体问题具体分析。下图就是活动铰支座的简图。2.固定铰支座容许架设在支座上的构件自由转动但不能移动的支座叫做固定铰支座。从理论上来讲，固定铰支座应能承受水平力，但在梁类构件的试验中，只要一个支座为活动铰支座，另一个支座的水平力通常很小，小到可以忽略不计。但在实际情况中它提供一个竖向的支座反力，不能传递弯矩，也不能传递水平力。在连续梁的静载试验中，只有一个支座为固定铰支座，其余均为活动铰支座。为了避免试件制作误差和支座安装误差引起初始沉降，连续梁的铰支座高度应可调。固定铰支座的受力是通过销钉中心，但力的指向不能确定。所以，一般在计算中我们习惯用两个正交的力（通常都是水平方向和竖直方向的两个力）来代替这个力。3.梁柱试件的铰支座除了上面说的活动铰支座和固定铰支座这两种形式外铰支座还有一种形式，那就是柱式试件的铰支座。柱或墙的试验所采用的支座也属于固定铰支座。在柱受压实验中，对压力作用点有比较高的定位要求。在长柱试验机上进行偏心受压的静载试验，偏心距是试验中的一个主要控制因素。试验机的压板采用大曲率半径的圆弧支座，不能满足柱式试验机的压板上还要安装铰支座。铰支座的分类还很很多，不同的分类方法会得到不同的构造形式。例如作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座和刀口支座（固定铰支座的一种特定形式）几种。一般都用钢制。 4.简支构件和连续梁支座这类构件一般一端为固定铰支座，其他为滚动支座。安装时各支座轴线应彼此平行并垂直于试验构件的纵轴线，各支座间的距离取为构件的计算跨度。为了减少滚动摩擦力，钢滚轴的直径宜按荷载大小根据下表选用。但在任何情况下滚轴直径不应小于50mm. 钢滚轮的上、下应设置垫板，这样不仅能防止试件和支域的局部受压破坏，并能减小滚动摩擦力。垫板的宽度一般不小于试件立承处的宽度，垫板的长度按构件挤压强度计算且不小于构件实际支承长度。垫板的厚度h可接受三角形分布荷载作用的悬壁梁计算且不小于6mm.当需要模拟梁的嵌固端支座时，在试验室内，可利用试验台座用拉杆锚固。只要保证支座与拉杆间的嵌固长度，即可满足试验要求。 5.四角支承板和四边支承板的支座在配置四角支承板支座时应安放一个固定滚珠，对四边支承板，滚珠间距不宜过大，宜取板在支承处厚度的3-5倍。此外，对于四边简支板的支座应注意四个角部的处理，当四边支承板无边梁时，加载后四角会翘起，因此，角部应安置能受拉的支座。板、壳支座的布置方式如图所示。 6.受扭构件两端的支座对于梁式受扭构件试验，为保证试件在受扭平面内自由转动，支座形式可如图所示，试件两端架设在两个能自由转动的支座上，支座转动中心应与试件转动中心重合，两支座的转动平面应相互平衡，并应与试件的扭轴相垂直。 7.受压构件两端的支座进行柱与压杆试验时，构件两端应分别设置球型支座或双层正交刀口支座。球铰中心应与加载点重合，双层刀口的交点应落在加载点上。目前试验柱的对中方法有两种：几何对中法和物理对中法。从理论上讲物理对中法比较好，但实际上不可能做到整个试验过程中永远处于物理对中状态。因此，较实用的办法是，以柱控制截面处（一般等截面往为柱高度的中点）的形心线作为对中线，或计算出试验时的偏心距，按偏心线对中。进行柱或压杆偏心受压试验时，对于刀口支座，可以通过调节螺丝来调整刀口与试件几何中线的距离，以满足不同偏心矩的要求。在试验机中做短柱抗压承载力试验时，由于短柱破坏时不发生纵向挠曲，短拉两端面不发生相对转动；因此，当试验机上下压板之一已有球铰时，短往两端可不另加设刀口。这样处理是合理的，且能和混凝土棱柱强度试验方法一致。

工程硕士论文：建筑结构的加固与鉴定分析

引言

由于在过去几十年里我国的建筑行业发展迅猛，一些建筑过于破旧，因此我们对建筑发展趋势逐渐发生了一些转变，从原来的大规模的新建逐渐转向了新建和维修并存的时期。对于很多重要的建筑物，因为各方面的因素(如文化、建造地段等因素)，老旧的建筑物不能轻易拆除，为了建筑物不至于发生安全事故，所以我们必须对这些建筑物进行必要的鉴定与加固工作。维修改造的基础便是结构的可靠性鉴定，在对加固设计时，我们应选取适当的加工方法，以确保加固工作的经济可靠。因此，对已有建筑物结构的鉴定及加固方法的研究至关重要。

1 建筑结构加固的目的

有些建筑结构在使用过程中原有的可靠性可能会丧失或者降低，这可能是因为我们在设计、施工或者使用的过程中，其建筑结构发生了一些改变。因此，我们必须对该建筑物的可靠性进行恢复或者提高，这便用到了加固，对建筑结构进行加固处理后，会使建筑物的可靠性得到一定程度的提高。如结构的抗力性能提高、构件的承受负载能力增强以及结构其他的性能的改善。

经过科学研究发现：对建筑结构进行加固处理，结构的承载力可以得到有效的提高，结构的刚度也可以得到一定程度的提高，可以有效的减小建筑在使用过程中的位移与变形。通过对建筑结构加固处理，构件的局部稳定性将会得到增强，建筑结构的整体稳定性也会得到相应的增强，可以及时有效的减小在施工和使用过程中的裂缝的宽度，并对建筑结构的耐久性的改善起到重要作用。

2 建筑结构加固的步骤

一般建筑结构的加固步骤在对建筑结构进行加固之前，我们必须对建筑结构进行科学的全面的鉴定工作，然后对鉴定出的结果做出必要的分析，对该建筑物是否有必要进行加固做出决定。如果该建筑需要进行结构的加固，我们必须严格的根据国家的.相关规范和规定以及相关的加固规则进行加固。在对建筑结构进行加固处理时，由于在加固的过程中对一些结构的拆除或者更换是不可避免的，所以我们还必须对加固方案进行经济性和可行性进行必要的分析。在没有经过相关研究部门、设计部门以及鉴定部门的许可，不能对该建筑结构的用途和使用环境进行擅自更改。必须确保结构加固后建筑结构的安全性。建筑结构加固的一般步骤如图1所示。

混凝土结构加固步骤在对混凝土结构进行加固设计时，我们必须对该结构进行充分分析，然后从该结构的条件要求以及使用要求方面出发，对加固的方法与加固的技术做出决定。结构鉴定主要是指建筑物结构必须按照相关的规定(如规定的时间、规定的条件)，对预定功能(如刚度、强度、耐久性、抗裂性以及稳定性)的完成能力。下面对相关的规定做以简要的介绍：

规定的时间是指在对加固设计时，所设置的基准的使用期限;规定的条件是指结构必须在正常的使用、施工以及设计等条件下，进行鉴定。其基本的功能主要分为耐久性功能、适用性功能以及安全性功能。

在设计好加固方案之后，必须和业主、原设计单位以及相关单位，就该建筑在加固后是否对其原有的使用功能有影响以及在加固后是否能够达到预期的效果等做出相关的讨论，然后共同对所设计出的加固方案做出决定。

一般我们对建筑结构的鉴定时可以采用三种行之有效的方法，分别是实用鉴定法、传统经验法以及概率法。在对建筑结构进行加固设计时，必须充分的对原建筑的相关结构进行详细的了解，在此基础上对其进行详细的加固设计。在进行加固施工之前，我们还要对施工组织进行详细的设计，这不仅可以让施工顺利进行，而且还对工序和技术有着重要的指导作用。施工方、业主以及监理对加固的施工过程必须共同协调进行。当施工工作完成后，要求业主和验收部门对该结构的施工进行验收。

3 建筑结构的加固方法与技术

在对建筑结构的加固方案进行设计的时候，我们必须对其施工方法全面考虑，并对施工方法的科学性、可行性以及先进性做出必要的分析与说明，以确保施工的顺利进行。

随着我国在科学技术上的迅速发展，在对新材料的科学研究的投入下，材料方面的技术也得以快速发展，不断出现一些新型的建筑材料。所以新型建筑材料、新的建筑施工技术以及新的施工工艺也会不断出现在加固工程中，通过一些新技术和新材料一般对加固的效果有着重要的帮助。

例如，近几年有一种用高科技研制而成的粘碳纤维新材料得到广泛推广和运用，它在加固工程中所表现出与其它传统的加固工艺所不同的特点如下：这种新材料表现出很好的耐湿和耐潮的性能、有着很好的抗腐蚀性能、强度较高、本身的自重比较轻、产品的质量较好以及在施工过程中给施工带来很大的方便。由此可见其加固性能比其他的加固方法都好。

由此可知，在对加固工程的方案进行选择的时候，必须要具有针对性，面对不同的建筑结构的加固工程，要应用不同的加固方法对其进行加固。目前加固的方法多种多样，下面对常用的加固方法做以简单的分类，其方法如下：锚栓技术、外加预应力法、增大截面法、增设支点法、粘贴碳纤维法、外粘型钢法、置换混凝土法、植筋法、粘钢板加固法、裂缝修补法等。在实际应用中，我们可以对各种的加固方法进行综合运用，这样可以充分的发挥出各种方法的优势，达到扬长避短的目的，这样可以取得优良的效果。

一般对加固的方法大体上可以笼统的分为间接加固和直接加固。下面将为直接加固相关的方法进行详细介绍，以下列出最为常用的加固方法：

(1)通过加大截面的加固法。这种加固方法的适应性比较强且其施工工艺比较简单，而且对于这种加固方法已经有了一定的施工经验以及较成熟的设计理论;对于一般的混凝土构造的建筑物进行加固基本上均采用此种方法，如墙、梁、柱、板等。但是这种加固方法现场施工的湿作业的时间比较长，这对生产与生活均会造成一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定变化。

(2)通过置换混凝土的加固法。运用这种加固方法，不会影响到建筑物的净空高度，其施工的湿作业时间也比较长;对于受压区混凝土的强度偏低或者有很大缺陷的梁、柱等混凝土承重的构件，其加固工程一般使用置换混凝土加固法。

(3)有粘结的外包型钢的加固法(如图2)。此中加固方法具有受力可靠、施工简便以及现场工作量较小等优点。但是它的用钢量比较大，当这种加固方法用于一些特殊场所时，必须具有一些防护措施;这种加固方法比较适合用于一些对构件的截面尺寸要求比较严格且对混凝土结构的承载能力要求较高的场合。

工程结构检测与鉴定论文

土木工程结构检测技术发展状况探讨-摘要：本文基于工作实践，分析了目前土木工程中的主要结构检测技术，并着重介绍了在土木工程结构检测技术在发展过程中完善损伤判别的指标，提高检测正确性、优化传感器的布置，提高检测的可靠度以及非线性诊断技术的应用，满足实际情况等具体的应用发展趋势。希望有关人员加以借鉴和思考，对土木工程结构检测技术进行深入的研究，从而探讨出更多优化结构检测技术的发展方案，保障整个土木工程的质量。Based on work practices, analysis of the current civil engineeringmajor structural testing technology, and highlights detection technology incivil engineering structures in the development process improvementdiscriminant injury indicators, to improve detection accuracy, optimizing thesensor layout, improve the detection of reliability and nonlinear diagnostictechnology, to meet the actual situation and other specific applicationstrends. I hope to learn and think about personnel, civil engineering structuresdetection technology for in-depth study, so as to explore a more optimizedstructure detection technology development plans, ensuring the quality of theentire civil engineering关键词：土木工程；结构检测技术；发展状况 Civil Engineering, Structural Testing Technology, Development土木工程结构检测在工程建设中具有很重要的经济效益和社会效益。结构检测技术在土木工程中的应用不仅涵盖了工程地质学、结构力学和建筑材料学等理论，还和工程的施工工艺、评估标准以及质量要求等有着密切的联系。土木工程结构检测技术随着科技的不断进步，逐步实现了现代化，在土木工程的混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测上得到了广泛的应用。下面，就主要从三种结构的检测技术进行分析，并简要探讨整个结构检测技术的发展趋势：土木工程结构的主要检测技术混凝土结构检测技术混凝土结构检测技术通常是采用钻芯法、超声法和回弹法。钻芯法比较可靠直接，但是对整个土木工程的建筑结构存在一定的损伤，通常没有得到业主认可和容易产生严重后果的前提下，都不会采用这种检测方法。而超声法则是一种比较先进的检测技术，它是利用超声波在混凝土结构中的传播参数来对整个混凝土的结构进行检测，由于混凝土中的材料成分复杂，对超生波的衰减和吸收的差异性较大，当整个混凝土结构对整个超声波传播中产生的具体参数变化情况一定时，就可以根据具体的监测数据进行内部结构是否出现裂缝或空洞的情况进行确定，检测出内部结构的缺陷状态。钻芯法则是目前土木工程中最常用的检测方法，它是通过回弹仪来测定整个混凝土的强度。一般都是采用专门的水冷式钻机，在整个混凝土结构构建上进行采样，然后在开始混凝土结构的抗压强度的实验，进而推断出整个混凝土内部的结构缺陷情况。砌体结构检测国内很多的土木工程都是采用的砌体结构，由于它本身的自重较大，加上强度和粘结度较低的缺点，当收到强大的外力作用时很容易出现损坏的情况，因此对砌体结构进行检测对整个砌体建筑的质量保证有着积极的意义。砌体结构的检测技术主要分为动态检测和静态检测。同时材料的不同也决定了砌体结构检测技术的不同，当砌体是石块，通常采用钻芯法进行检测，当砌体是砖体是通常采用回弹法以及回弹发和钻芯法结合的方法。自重砂浆轻度是整个砌体结构检测中的重要参数，一般都是采用的筒压法和推出法。筒压法通常是将样本砂浆进行碾碎、烘干，然后分成具有级配的砂浆颗粒，然后装到承筒中进行筒压法，然后再断定砂浆的强度是否达到质量的要求。推出法则是利用推出仪在砌体结构的墙体上面推出砖块，然后结合水平推力和推出砖块西表面砂浆的饱满度来进行检测，进而达到检测砌体结构的目的。钢结构检测钢结构的检测通常都是指钢构件的性能会质量的检测。另外，钢结构的检测可以细分至构件的变形损伤。尺寸偏差以及构造和涂装还有构建材料的连接和性能测定等项目，在检测过程中必要时可以对钢构件的性能进行实载检测和动力测试。和混凝土结构。砌体结构相比，钢结构具有自重轻、强度高、材质均匀且韧性和塑性良好的优点，这样在土木工程中的应用就更加具有优势。随着钢结构在土木工程中的应用越来越广泛，钢结构的检测技术也在不断进步。目前，钢结构的主要检测技术有超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测以及涡流检测等，结合这些先进的检测技术，整个钢结构内部的缺陷情况能够比较精准地检测出来。但是钢结构检测技术在国内的发展还在不断前进中，不具备成熟的检测技术，今后还有待进一步的完善和改进。土木工程结构检测技术的发展趋势完善损伤判别的指标，提高检测正确性现有的土木工程结构检测技术在损伤指标的判别上已经形成了科学系统的体系，在主要检测参数的设置和分类上也取得了很大的进步。但是，国内土木工程结构检测技术和国外的相比还存在一定的问题，需要对损伤判别的指标进行不断的完善，以提高整个结构检测的全面性和正确性。在选择特征量方面，通常都利用一些在损伤情况时结构中的一些变化参数来来进行诊断的，这些特征量能够反映出整个土木工程结构中的抗压、抗剪以及材料的结合力等变化情况，进而通过这些指标的综合分析来诊断结构内部是否出现了裂缝或者空洞情况。随着我国土木工程建设的技术不断进步，在质量方面的要求也逐步提高，整个检测技术应该围绕着工程建设的质量要求来进行改进，在损伤判别的指标选定和完善上面，要进行不断的完善，最终满足整个土木工程的建设要求，提高检测技术的科学性、准确性。优化传感器的布置，提高检测的可靠度传感器的数量、位置和类型对整个土木工程的检测技术起到了决定性的作用。随着土木工程的建设复杂性与日俱增，在结构检测的诊断过程中对传感器的优化工作也提出了新的要求。在今后的土木工程结构检测技术的发展过程中，传感器的布置应该得到有效的优化，进而提高整个检测技术的可靠性。传感器的优化应该在结构总体分析的模型基础之上，利用广义的遗传算法来进行，从而确定传感器的优化布置工作。另外，在传感器的数量布置上，也应该进行科学的优化，利用噪声信号系统的正确运作来实现信息的最有采集工作，将优先的传感器数量设置进行最佳的合理安排，进而实现传感器优化布置。在今后的发展过程中，土木工程结构检测技术在传感器的优化布置上应该投入更多的精力，实现检测技术的精良应用。非线性诊断技术的应用，满足实际情况土木工程的结构大体上都是非线性的结构，在检测技术的应用上应该结合整个结构的非线性特点进行非线性诊断技术的应用，从而体现整个结构检测技术的科学性。虽然目前在土木工程结构检测技术中非线性诊断技术的应用存在一定的困难，相较于线性诊断而言，这种技术更加需要复杂的计算算法和技术操作，但是非线性诊断技术更加贴近实际。在今后的结构检测技术发展中，非线性技术的研究和应用应该成为一个重点，考虑到遗传算法、小波分析和经网络在非线性分析和数据处理上所具有的优势，在结构损伤的辨识上面非线性结构诊断技术有着很大发展空间和前景。非线性结构检测技术在发展中应该不断针对土木工程的建筑结构作出调整和优化，改进和完善整个非线性结构诊断技术的应用。结语综上所述，目前我国的土木工程结构检测技术还处于一个不断发展的阶段，在混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测技术上还有很大提升空间。针对这些结构检测技术进行研究，能够拓展整个土木工程检测技术的发展空间。土木工程检测技术的不断改进和优化，能够为整个土木工程建设领域带来很大的影响，能够更好地保障整个工程的建设质量，符合社会的发展要求。参考文献：[1] 叶文亚;李国平;;钢筋混凝土和预应力混凝土结构服役期性能退化相关性定性的分析[A];结构混凝土创新与可持续发展——第十三届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2005年[2] 李兆霞,李爱群,陈鸿天,郭力,周太全;大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期[3] 赵顺波;曲福来;程远兵;李晓克;;论课程组建设在实现教学团队科学发展中的作用[J];华北水利水电学院学报(社科版);2010年01期[本文转自：][4] 唐天国;鲍华;朱以文;蔡德所;刘浩吾;;光纤传感技术在工程健康监测中的应用分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

1、区别：结构检测报告一般为建设单位委托相应的有资质的检测单位对基础工程或主体结构工程对施工成果的检测，假如其中有一方对检测结果有异议，经工程相关各个单位一致同意后另行委托资质等级高的检测单位现场检测后出具的报告为鉴定报告。2、建筑工程，指通过对各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动所形成的工程实体。其中“房屋建筑”指有顶盖、梁柱、墙壁、基础以及能够形成内部空间，满足人们生产、居住、学习、公共活动需要的工程。3、施工技术和设备是促进工程结构发展的重要手段，平面运输、垂直运输、构件制作、现场施工、装修粉刷、设备安装等各种施工工具和设施的改进以及施工方法的机械化、电子化，加速了工程结构的发展进程。