摘要:現代土木結構是材料科學，計算機科學，自動控制技術發展到一定程度的產物它涉及到結構和建造的重大變革，涉及到當今土木工程，材料科學，自動控制，計算機軟硬件技術，信息通訊，人工智能等眾多領域內的前沿技術.
　　關鍵詞:現代土木結構,耐久性,技術規范,可持續發展
　　一.土建結構工程的耐久性現狀
　　長期以來,人們一直以為混凝土是非常耐久的材料。直到20世紀70年代末期,發達國家才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境下出現過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二三十年甚至在更短的時期內就出現劣化;據1998年美國土木工程學會的一份材料估計,他們需要1.3萬億美元來處理美國國內基礎設施工程存在的問題,僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美元,而現在聯邦政府每年為此的撥款只有50億美元～60億美元。另有資料指出,美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占這一環境下橋梁的1/4。發達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經費并積極采取應對措施,如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及冰融損害,鋼筋的混凝土保護層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm,6cm直到80年代后的7cm,而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40,橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設防水層到必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區的公路橋梁在耐久性設計方面至今仍無明確要求,對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25,與上面提到的加拿大50年代水準一致。國內按這種標準設計的一座橋梁,由于鹽凍侵蝕,現已不得不部分拆除重建。建設部于80年代的一項調查表明,國內大多數工業建筑物在使用25年～30年后即需大修,處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅15年～20年。民用建筑和公共建筑的使用環境相對較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30年～40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重,由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差,許多工程建成后幾年就出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂。京津地區的城市立交橋由于冬天撒除冰鹽及冰凍作用,使用十幾年后就出現問題,有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害,東北地區一條高等級公路只經過一個冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料,密實度和抗滲性差,不耐地下水與機車廢氣侵蝕,開裂與滲漏嚴重;對幾個路局所轄的隧道進行抽樣調查表明,漏水的占50.4%,其中1/3滲漏嚴重,并導致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電,影響正常運行,而1999年頒布的鐵路隧道設計規范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當的對策,如適當提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學纖維等。
　　二.現代土木結構的概念
　　現代材料技術的發展進步促使了人類社會進入了信息時代，信息材料的生產業已實現設計制造一體化各種具有信息采集及傳輸功能的材料及元器件正逐漸地進入土木工程師的視野人們開始嘗試將傳感器驅動材料緊密地融合于結構中，同時將各種控制電路邏輯電路信號放大器功率放大器以及現代計算機集成于結構大系統中通過力熱光化學電磁等激勵和控制，使結構不僅有承受建筑荷載的能力，還具有自感知自分析計算自推理及自我控制的能力具體說來，結構將能進行參數（如應變損傷溫度壓力聲音化學反應）的檢測及檢測數據的傳輸，具有一定的數據實時計算處理能力，包括人工智能診斷推理，以及初步改變結構應力分布強度剛度形狀位置等能力，簡言之，即使結構具有自診斷自學習自適應自修復的能力這就是現代土木結構概念的形成過程現代結構是傳統結構的功能的升華現代結構.
　　三.找出不利于抗震的因素
　　在建筑設計中，建筑師往往注重建筑物的使用空間（追求大空間）和外部形態（追求美觀）等，而很少考慮到建筑物的抗震性能。這就給結構設計人員帶來不少難題。所以在審圖過程中應著重注意這類問題。通常此類問題主要有以下幾種：1．使用單跨框架結構或局部單框構。該類結構由于其平面內剛度較差，震害相對較嚴重。在我國抗震規范（GB50011-2001）第6.1.5條明確規定：多層框架結構不宜采用單跨框架結構，高層框架結構不應采用單跨框架結構。若采用多層單跨框架，應采取措施提高其抗震性；對于高度超過28m的單跨框架結構應判定為超限高層建筑。2．大跨度和長懸臂結構。根據抗震規（GB50011-2001），這些構件應考慮豎向地震作用。但在審圖過程中發現不少設計人員并沒有計算豎向地震作用，而是憑經驗來加大這些構件的配筋量，這就很容易產生安全性與經濟性的矛盾。3．大量設置不利于抗震的角窗或角陽臺設置角窗或角陽臺可以提高建筑物的審美效果。但有些角窗或角陽臺的設置是不利于抗震的木結構中的應用便稱之為現代土木結構.
　　四.由傳感元件實現智能控制
　　另外一項重要研究內容就是傳感元件感覺是現代土木結構的基礎性功能，它利用在傳統建筑材料中埋入傳感元件（或利用傳感結構耦合材料）來采集各種信息，經過處理分析，才可實現自診斷自驅動等智能控制功能有鑒于此，應對傳感元件提出一些特殊要求如下：尺寸細微，不影響結構外形；與基體結構耦合良好，對原結構材料強度影響很小；性能穩定可靠，耐久性好，與基體結構有著相同的使用壽命；傳感的覆蓋面要寬；信號頻率響應范圍要寬；能與結構上其它電氣設備兼容；抗外界干擾能力強；能在結構的使用溫度及濕度范圍內正常工作可列入研究范圍的元件有：光導纖維，壓電陶瓷，電阻應變絲，疲勞壽命絲，銹蝕傳感器，碳纖維等。
　　五.建筑施工圖部分【房屋的適用高度及高寬比限值】
　　房屋的適用高度和高寬比主要相對高層建筑而言。在審圖過程中，應按照當地設防烈度、結構體系、場地類別及建筑設防分類等要素確定建筑物的最大適用高度。其計算范圍應從室外地面至主要屋面算起，不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱間等高度。限制高寬比主要是對結構剛度、承載力、整體穩定性的宏觀控制。對于體型較規則的高層建筑，其高寬比容易計算，但對于體型較復雜的高層建筑，其高寬比難以確定。一般可按所考慮方向的最小投影寬度計算高寬比，否則應由設計人員根據實際情況確定合理的計算方法；對于帶有裙房的高層建筑，當裙房的面積和剛度相對于其上部塔樓較大時，計算高度和寬度可按裙房以上部分考慮。
　　結束語：現代土木結構是材料科學，計算機科學自動控制技術發展到一定程度的產物，它涉及到結構和建造的重大變革，涉及到當今土木工程，材料科學，自動控制，計算機軟硬件技術，信息通訊，人工智能等眾多領域內的前沿技術，正如建筑業是國民經濟各部門原動力一樣，現代土木結構及智能建筑不僅對于未來土木界的發展意義重大，而且對于目前主要的高科技領域而言也具有重要的意義，它的研發及實現必將進一步帶動其它高科技領域的進一步提高，是土木工程界的知識經濟。