3.3.2传感元件（Sensor）研究
另外一项重要研究内容就是传感元件。感觉是智能土木结构的基础性功能，它利用在传统建筑材料中埋入传感元件（或利用传感、结构耦合材料）来采集各种信息，经过处理分析，才可实现自诊断、自驱动等智能控制功能。有鉴于此，应对传感元件提出一些特殊要求如下：
1）尺寸细微，不影响结构外形；
2）与基体结构耦合良好，对原结构材料强度影响很小；
3）性能稳定可靠，耐久性好，与基体结构有着相同的使用寿命；
4）传感的覆盖面要宽；
5）信号频率响应范围要宽；
6）能与结构上其它电气设备兼容；
7）抗外界干扰能力强；
8）能在结构的使用温度及湿度范围内正常工作。
可列入研究范围的元件有：光导纤维，压电陶瓷，电阻应变丝，疲劳寿命丝，锈蚀传感器，碳纤维等。
3.3.3作动材料（Actuator）研究
智能土木结构的最终目标是实现结构的智能控制，而控制是由作动材料实现的。利用某些存在物理耦合现象的材料，尤其是机械量与电、热、磁、光等非机械量的耦合材料，作为结构的作动件。可以通过控制非机械量的变化来获取结构特性（形状、刚度、位置、应力应变状态、频率、阻尼、摩阻等）的改变，从而达到作动目的。对它的要求主要有：
1）与基体结构耦合良好，结合强度高；
2）作动元件本身的静强度和疲劳强度高；
3）驱动方法简单安全，对基体结构无影响，激励能量小；
4）激励后能产生高效稳定的控制，反复激励下性能稳定；
5）频率响应范围宽，响应速度快，并可控制；
常用的作动材料有记忆型合金、压电材料、记忆聚合物以及聚合胶体等。目前有关作动元件的研究正在一些领域展开，如董聪、Crawlay等人评述了几种常用作动/传感材料的性能。
3.3.4智能结构信息处理
智能土木结构要成为有机的整体，还须借助于信息的流动控制及加工处理。只有使信息在环境、结构、传感器、信息处理中枢及作动系统之间有序地流动，并同时进行加工处理，方可使结构具有智能功能。其信息流动可如下图所示：
由此可见，应首先对数据采集予以研究。这包括各种传感器信号的A/D转换以及数据处理通讯接口软硬件的研制[8].作为一种尝试，笔者利用传统结构实验装置，实现了单片机应变仪与微机在线通讯的硬件组建及计算机数据接受软件的开发，初步的结果表明，建立土木结构在线监测是完全可以做得到的。
其次，应着重研究输入到计算机中的数据的智能化处理算法，以及相应软件的开发。算法的核心目标应为对结构内部力学、物理场的全面计算。在此，应注意算法的快速性，避免因算法过于复杂而失去了智能结构的机敏、实时特性[9].
接着，应对结构的健康诊断及安全评定方法予以研究。包括结构的数学建模，参数空间的模式识别，损伤评定，体系可靠性分析，以及人工智能的应用。
最后需要研究的是结构控制机理、结构局部损伤修复方法、结构振动控制机理等问题。
4.结论及研究建议
智能土木结构是材料科学、计算机科学、自动控制技术发展到一定程度的产物。它涉及到结构和建造的重大变革，涉及到当今土木工程、材料科学、自动控制、计算机软硬件技术、信息通讯、人工智能等众多领域内的前沿技术。正如建筑业是国民经济各部门原动力一样，智能土木结构及智能建筑不仅对于未来土木界的发展意义重大，而且对于目前主要的高科技领域而言也具有重要的意义，它的研发及实现必将进一步带动其它高科技领域的进一步提高，是土木工程界的知识经济。毋须置言，对它的研究工作应首先要求结构工程师投入极大的努力，更新观念，注意吸取其它领域的思想，成为智能土木结构研究的主体，同时还需结构工程师同相关领域的专业人员紧密配合，建立科学化的研究管理机制，才能完成这个系统工程。
在具体的研究中，提出了几点建议，谨供业内参考：
1）对于土木工程中普遍使用钢筋混凝土（包括RC，PC，PPC）、钢结构的现状，建议以嵌入式智能结构的研究为重点。这样做的好处在于能最大限度地利用现有的结构理论知识，使研究的重点放在未知的附加智能化功能的研究上来，同时还能使智能化经济可行，也可做到工艺水平的传统与未来的连续。另外，这种思路还可以利用现有土木结构实验的装置和方法。
2）对嵌入式智能土木结构，研究出一种高效、实时的力学计算算法将是一项迫在眉睫的任务，只有利用监测传感系统所得到的信息进行全面实时计算，方可对结构有全面及时的了解，才能为其后的信息流动打下基础。这就需要对复杂的非线性有限元加以改进，使其胜任在线、实时、精确的计算工作。
3）对于房建领域，可以将智能结构体系纳入业已实现的智能建筑大系统中，使建筑从3A变为4A，即建筑设备自动化、办公自动化、通讯自动化及本文论述的建筑结构自动化（智能土木结构）、四个系统共用一个综合布线系统及中央监控中枢，从而实现建筑物的全面拟智能生命化。
责任编辑：xiaohan
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