時間：2023-08-11 09:14:04
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Abstract: Graduation design is the most important link in the practical teaching of civil engineering major, and is important stage of achieving the objectives and requirements of professional development. The quality of graduation design is an important index to measure the higher education and teaching quality, and it directly affect the development of students' ability after they go to work, and also reflects the university's educational level. According to the teaching practice of graduation design of civil engineering major, this paper summarized some of the practices and thinking of graduation design teaching from the selection, teachers' arrangement, performance evaluation and other aspects.
關鍵詞： 創新能力培養；土木工程；畢業設計；課題模塊化；教師多元化
Key words: innovative ability；civil engineering；graduation design；subject modular；teacher diversity
中圖分類號：G64文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）05-0013-02
0引言
畢業設計是土木工程專業教學計劃中最重要的一個實踐性教學環節，也是實現本專業培養目標要求的重要階段,具有時間長、內容涉及面廣、綜合性和實踐性強等特點。通過畢業設計這一實踐環節，培養學生綜合運用所學的基礎理論、基本知識和基本技能，分析、解決和處理工程實際問題的能力。畢業設計作為培養學生創新精神和工程實踐能力的一次較為系統的訓練，應特別注意綜合能力的培養：①調查研究、查閱中外文獻、收集資料和自主學習的能力；②理論分析、制定設計方案或試驗方案的能力；③分別運用程序和人工進行設計、計算和繪圖的能力；④實驗研究、數據處理及解決問題的能力。顯然畢業設計是培養學生自主創新和工程實踐能力的一種良好途徑，可以使學生得到工程師的初步訓練。
畢業設計質量的好壞、是衡量高等學校教育、教學質量的一個重要評價指標，它直接影響著學生畢業走上工作崗位后能力的發揮，同時也反映了高校的辦學水平，怎樣提高畢業設計的質量是本科教育的一項重要內容。下面以本院土木工程專業建筑工程方向為例，介紹畢業設計實踐教學的改革思路和實踐，為從事這項工作的老師提供參考。
1做到畢業設計課題的模塊化
畢業設計課題應有利于鞏固、加深和擴大學生所學的專業知識，有利于學生得到全面的、綜合的專業技能訓練，有利于培養學生的獨立工作能力。設計課題應盡可能貼近實際工程建設項目、或與解決某專項工程難題的科研相結合，以充分調動學生的學習積極性和主動性，增強學生的責任感，激發他們的工程實踐能力和自主創新能力。
為了使學生能夠根據自身的興趣愛好、今后的就業方向等，選擇自己喜好的課題進行畢業設計，要求畢業設計課題模塊化。根據本院多年的實踐與探索，土木工程專業的畢業設計課題主要包括工程項目設計、科研及施工技術三大方模塊面。
工程項目設計模塊設計題目一般直接來源于設計院，也可由老師擬定。畢業設計的選題應充分考慮到設計的可行性，課題難度應適中、同時要與建筑業的發展緊密聯系，題目的覆蓋面應該盡量廣一些。既可選擇鋼筋混凝土框架結構、又可選鋼結構。框架結構應包括建筑設計、結構設計等二部分。一般可選規模適中的公共建筑如綜合樓、商住樓、辦公樓、教學樓、實驗樓等實際工程。手工繪制建筑圖不少于2張，結構圖不少于3張，以訓煉繪圖基本功、磨練其心智。其余利用繪圖軟件AutoCAD或天正建筑設計軟件進行計算機繪圖，以提高學生的動手能力和計算機應用水平。計算書要求手工計算、并用PKPM設計軟件進行核算。
科研模塊畢業設計選題一般來自指導老師的縱向或橫向課題。如混凝土碳化、再生骨料混凝土、高性能混凝土、混凝土樓板裂縫的控制等大量應用性強的課題，深受用人單位和學生的歡迎。學生在老師的指導下，首先要查閱大量參考文獻（一般應不少于30篇），對課題的國內外研究現狀有較全面的了解，撰寫開題報告。提出科研課題的基本內容和擬解決的主要問題、完成課題的方法、步驟及進度安排。然后綜合應用所學知識，同教師一起制定科研方案、通過試驗或理論分析，協助老師解決與研究項目相關的科學難題，并寫出研究報告。通過科研模塊畢業設計，可培養學生應用所學知識解決科研問題的能力，培養學生嚴謹的科學態度，為學生今后繼續進行學業深造及從事科學研究打下基礎。
施工技術模塊畢業設計與施工現場管理、施工技術及施工組織等有關，主要培養學生利用所學專業知識，特別是施工方面的知識，編制專項施工方案、施工組織設計的能力，或解決工程施工及管理中問題的能力，為學生今后走向與施工有關的工作崗位打下堅實基礎。施工技術型畢業設計一般來源于真實的實際工程，包括各種類型的施工方案設計、施工組織設計、經濟分析等內容。對于這類課題應要求做到數據計算與圖表、文字相結合；針對性強、避免雷同、抄襲；多方案進行技術、經濟分析。
2實現教師與學生的雙向選擇
畢業設計的課題由具備相應資格的教師提出申請，并撰寫畢業設計課題方案，再由畢業設計指導委員會對各個課題方案進行考察和可行性研究，最后將課題方案公布于網上。
論文關鍵詞：土木工程；畢業設計；創新能力；實踐
高等院校的培養目標要求本科畢業生掌握本專業的基礎理論、專業知識和基本技能，具有分析與解決實際問題的能力，具有從事本專業工作的能力和初步的科學研究能力。近年來，我國建筑經濟發展較快，社會對高等學校土木工程專業的人才需求量增大，對其質量的要求也逐步提高。土木工程專業畢業設計是反映學生綜合運用大學四年所學的基礎理論和專業知識獨立分析和解決問題的能力，及進行工程設計和科學研究的能力。如何抓好畢業設計這一實踐環節，提高畢業設計質量，應引起高校專業課教師的高度重視。為提高學生畢業設計的質量，更好地適應社會，各項教學改革均應考慮畢業設計的教學效果，并采取相應的改革措施，使畢業設計環節充分發揮應有的作用。在畢業設計的教學工作中，還存在一些問題。
一是教師自身創新能力有限，責任心不夠。教師課堂教學任務繁重，投入到畢業設計實踐環節的時間遠遠不夠，更無精力要求學生畢業設計創新。
二是畢業設計過程中忽視對學生進行創新能力的培養。畢業設計選題及內容單一，不靈活。
三是畢業設計模式僵化，學生發揮創新思維的條件受限。僅局限于校內做畢業設計，反對校企結合的模式，不利于學生創新能力的拓展。
四是畢業設計過程檢查和考核評價體系有待創新。畢業設計開題報告、中期檢查等環節只注重形式，沒有起到應有的作用，畢業設計成績給定標準需要細化。
一、實施方案和實施方法
1.提高教師自身的創新能力和責任感
高校教師自身的創新能力對創新教育起著重要作用。在這方面，學校應積極支持并出臺鼓勵教師進行創新的政策，鼓勵專業課教師深入現場，解決社會生產實際中的具體問題，在教學和科研中提高創新能力，養成創新的良好教風，不斷積累開展創新教學工作的經驗。鼓勵教師積極申報國家級、省級教學改革及科學研究項目，充分發揮創新能力，并帶動學生把畢業設計融入到科研項目中。畢業設計不像課堂教學，它可以巧妙加入個人對以前所學知識的充分理解。在這個過程中，教師思路靈活，思維開闊，不斷創新才能帶動學生有更開闊的思路。另外，高校教師應把創新教育當作一種責任教育，充分認識到創新給學生帶來的效益。學校在安排教學任務時，盡量減輕有指導畢業設計教師的課堂工作量；或者課堂教學任務重的教師指導畢業設計學生數盡量控制在可指導的范圍內。保證教師有足夠的時間指導畢業設計并進行創新能力發揮。
2.培養學生的創新意識，抓好畢業設計選題工作，發揮教師和學生的創新能力
畢業設計作為大學教育最后一個實踐教學環節，必須更好地體現創新能力的培養與訓練。在進行專業課教學計劃過程中，結合認識實習、生產實習及課程設計，一方面由各專業教師結合自己參加的科研課題，組織學生參加本專業的科研活動，進行創新能力和實踐能力的鍛煉；另一方面在進行畢業設計之前，利用4周的畢業實習時間，由學生結合畢業實習基地，在專業教師的指導下，結合專業方向對土木工程企業單位和設計院的新材料和新技術進行調研，學生自己選題后，由指導教師根據選題和研究的內容是否具有創新性而確定是否開題。這樣可以有效調動學生發揮創新能力的積極性和主動性。
有計劃的提前進行設計也是培養學生創新能力的一種途徑。為了使學生的專業課學習與畢業設計緊密結合，可以在專業課學習和畢業實習過程中就逐步引入畢業設計。例如，在第八學期讓學生熟悉和掌握畢業設計所涉及的相關專業知識，明確設計任務，查閱相應文獻資料，提前進入畢業設計工作狀態，學期末做出初步設計方案。提前進行畢業設計某種程度上變相延長了畢業設計時間，使學生有足夠的時間進行創新思考，為正式的畢業設計打下良好基礎，也有助于激發學生的學習積極性和主動性，既有利于專業課學習質量的提高，也促進學生增加對畢業設計工作的投入。提前進入畢業設計也可以使學生與專業教師有較多的接觸機會，有更多的時間向教師請教設計方法和設計思路，有利于學生創新精神和創新能力的培養。
畢業設計選題是否合適，對畢業設計的質量、學生能力的發揮以及學生知識水平的提高有很大影響。總結起來，選題應符合以下要求：（1）選題要符合培養目標要求，覆蓋專業主干課程內容；（2）選題要聯系生產實際，或者結合教師的科研項目，提高就業后的科研能力；（3）選題應新穎，不要局限于歷年的單一模式，可以擴展到本專業相近的專業題目，例如施工組織設計、建筑概預算等，如果工作量不夠可以增加部分結構構件的計算作為補充。設計結束后學生創新能力有明顯的提高。
3.改革畢業設計模式，校企結合，設計與就業相結合，營造良好的創新條件
為了適應社會的快速發展，必須改變傳統的畢業設計模式。在教學過程中，教師可以與建筑工程企業或者設計院相結合，采取統一安排、學生根據就業意向自主安排的模式，一方面可以使理論更好地聯系實際，另一方指導教師和學生可以學到一些課本上涉及不到的專業具體細節問題。結合現場做畢業設計的學生可以在建筑公司相關專業技術負責人的指導下進行畢業設計工作，不僅可以拓寬知識面，還可以解決具體的生產實際問題。但需要教師嚴格把關，要求學生定期匯報畢業設計的階段性成果，對這些學生的要求要比在校學生更高，對學生具有一定的挑戰性和創造性。這可以改善學生在畢業設計中被動接受自己不感興趣的課題的現狀，從而最大限度開發了學生潛在創新能力。
同時，學校和學院應加快土木學院產、學、研結合步伐，鼓勵教師通過校友及有渠道的學生與大型建筑企業或者設計院聯系，建立合作關系，學院主動與這些單位磋商，達成聯合辦學，簽訂學生在單位進行畢業實習和畢業設計的有關協議。這樣的改革措施可以為專業課程設置，教學內容改革方向提供依據，也可以縮短學校教學與企業需求之間的差距。
4.加強畢業設計過程檢查和成績考核體系的創新
畢業設計進行過程中，指導教師是主導，學生是主體，組織管理是保障。畢業設計應是嚴格的、規范化的過程。
（1）教師編寫畢業設計指導書和任務書。任務書應明確設計題目范圍、設計內容、設計進度安排及對設計成果的要求等。指導教師應注意培養學生獨立工作能力、查閱和使用工具書的能力，教師按設計進度，有針對性地對學生進行啟發式輔導。
（2）定期檢查。畢業設計開始一周后，要求每位學生寫好開題報告和設計計劃，并向指導教師匯報，教師要對設計方案、工作計劃、進度安排等進行全面指導，提出明確要求。校、院可以對開題的情況進行抽查。在畢業設計全過程中，指導教師要保證有足夠的時間與學生直接見面，應對本組學生每周進行一次工作進程和質量的抽查。每月進行一次階段檢查，提出指導意見。畢業設計的中期檢查對扎實開展畢業設計工作，減少“前松后緊”的現象，起到督促和推動作用。
（3）嚴格答辯程序，客觀評定設計成績。學院要成立答辯工作領導小組和答辯委員會，下設答辯小組，分別由4～5名教師組成。答辯前，學生將獨立完成的畢業設計交給指導教師審閱，指導教師給出評語和成績后由評閱教師評閱，然后決定是否可以進入答辯程序。這些順序決不能任意調整，流于形式，也不能減少任一程序。對不遵守紀律、抄襲他人或者下載網上設計的學生，取消畢業答辯資格，絕不姑息。學生的畢業設計成績由開題報告成績、中期檢查成績、指導教師評定成績、評閱教師評定成績和答辯成績五部分組成，各部分所占比例建議分別為5 %、5 %、50 %、15 %、25 %。對畢業設計成績評定要求科學、嚴格、客觀、公正，標準統一。對畢業設計進行客觀、合理的考核，對促進學生充分發揮積極性和主動性，對做好畢業設計和提高畢業設計質量起到重要激勵的作用。
關鍵詞：土木工程；施工；成本控制
Abstract: The civil engineering construction costs is occur during the construction phase, it need to invest a lot of manpower, material and financial at this stage, the resources likely wasted. Therefore, careful organization construction, saving the consumption of resources, can receive the obvious cost savings.Key words: Civil Engineering; construction; cost control
中圖分類號：E951文獻標識碼：A文章編號：
一、土木工程的內容及職能（一）土木工程的內容
土木工程既指建設的對象，也指應用的材料設備和進行的勘測、設計施工、保養維修等專業技術。隨著人類社會的進步和發展，已經演變成為大型綜合性的學科，包括建筑工程、鐵路工程、道路工程、橋梁工程、特種工程結構、給水排水工程、港口工程、水利工程、環境工程等。為了更好的解決，我國土木工程建設過程中的問題和抓住良好的發展機遇，我國的土木工程建設，在不斷，采用新技術，開發新材料并積極開拓新的開發空間。在這種情形下，我國的土木工程建設也呈現出現新的發展趨勢：空間上的開發；新材料的使用；計算機應用；環境工程；新的計算理論和計算手段和新材料的結合；新管理技術和運營方式的采用；新能源和能源多極化。（二）土木工程項目管理的職能1、策劃職能工程項目策劃是把建設意圖轉換成定義明確、系統清晰、目標具體、活動科學、過程有效的、富有戰略性和策略性思路的、高智能的系統活動，是工程項目概念階段的主要工作。策劃的結果是其他各階段活動的總綱。2、決策職能決策是工程項目管理者在工程項目策劃的基礎上，通過調查研究證評估等活動，得出結論性意見并將其付諸實施的過程。3、計劃職能決策只解決啟動的決心問題，根據決策做出實施安排、設計出控制目標和實現目標的措施的活動就是計劃。計劃職能決定項目的實施步驟、搭接關系、起止時間、持續時間、中間目標、最終目標及措施。它是目標控制的依據和方向。4、組織職能組織職能是組織者和管理者個人把資源合理利用起來，把各種作業(管理)活動協調起來，使作業(管理)需要和資源應用結合起來的行為，是管理者按計劃進行目標控制的一種依托和手段。5、控制職能控制職能的作用在于按計劃運行，隨時收集信息并與計劃進行比較，找出偏差并及時糾正，從而保證計劃和確定的目標的實現。控制職能是管理活動員活躍的職能，工程項目管理學中把目標控制作為最主要的內容。6、協調職能協調職能就是在控制的過程中疏通關系，解決矛盾，排除障礙，使控制職能充分發揮作用。所以它是控制的動力和保證。控制是動態的，協調可以使動態控制平衡、有力、有效。7、指揮職能指揮是管理的重要職能。計劃、組織、控制、協調等都需要強有力的指揮。工程項目管理依靠團隊，團隊要靠負責人，負責人就是指揮。指揮職能是管理的動力和靈魂，是其他職能無法代替的。8、監督職能監督是督促、幫助，也是管理職能。土木工程項目與管理需要監督職能，以保證法規制度、標準和宏觀調控措施的實施。監督的方式有：自我監督、相互監督、領導監督、權力部門監督、業主監督、自我監督、公眾監督等。
二、土木工程的發展趨勢
關鍵詞：土木工程；建筑節能；措施
中圖分類號：TE08文獻標識碼： A
引言
我國土木工程建設的一大宗旨就是合理節約利用土地、節約材料資源、降低使用費用、減少環境污染、節約水電等能源。然而，要處理好土木工程建設行業各個方面的問題不能單單只靠國家宏觀的調控，所以，就更需要土木工程建設行業的各企事業單位和個人在正確的框架下相互合作相互競爭，通過自主創新，以市場為向導，開發出各種節能環保的建筑房眉，以廣大消費者的利益為出發點，積極探索新能源新材料，并以此來加快祖國社會主義現代化進程。
一、土木工程中建筑物節能的重要性分析
1、能源危機的緩解
我國的建筑物的消耗能量在社會能源中占得比重很大，甚至愈演愈烈。因此，建筑節能技術的發展相當的重要。據相關資料顯示，節能措施在建筑方面的應用，可以降低很大的能耗。新技術在長期可持續發展中，可以很好地促進能源的可持續發展和利用，因此，就可以緩解能源危機。其次，改造原有的高能耗、舊建筑建筑后，節能效果相當好，從而配合上述措施，達到建筑全面節能的效果。最后，建筑物采用節能技術還可以對綠色建筑的發展有一定的促進意義。綠色建筑是一個比較新的概念，不僅可以更好的應用各種節能技術結合綠色植物來達到節能目的，同時還能很好的改善人們生活環境，總之，節能措施在建筑中的廣泛運用，可以在很大程度上促進社會能源危機的緩解。
2、促進建筑行業健康發展
隨著社會經濟的不斷發展，人們對生活質量的要求逐漸提高，對建筑條件要求也有所提高。人們對高質量生活環境追求的過程中，高耗能的建筑是無法滿足人們需求的，還會造成環境的負荷加大。從這一點來看，人們在選擇住房時，建筑物節能與否以及建筑物節能具體程度成為人們選擇住房的具體因素之一。因此，建筑行業在其發展的過程中，要想取得可持續的發展，就要在其發展的過程中，不斷的更新建筑理念，改變原有的建筑的設計思維，跟隨時代的潮流，將節能的設計理念不斷的在建筑的設計方案體現，這樣才能促進建筑行業的持續健康發展。
3、鼓勵各個行業對節能的應用
建筑行業是我國三大能源消耗之一，因此，建筑行業對節能措施采用后，能夠做到很好的榜樣，從而為我國的各個行業作出一個節能理念踐行的表率。為了極大地改觀目前能源消耗居高不下的局面，這種節能理念在各行各業應用，社會上快速擴展之后，就能在很大程度上促進我國社會產業體系的升級，為我國節約建設作出重要的貢獻。
二、土木建筑節能技術的應用
1、加強管理機制，確保建筑節能措施的落實
國家制定了一些列的建筑節能指標，并且也有配套的法律法規進行監控和控制，但是由于建筑節能提出時間較短，國內仍然存在著執行不力，監管不嚴的問題。國家也未能建立完善的節能技術創新鼓勵和扶持政策。目前，我國的土木工程建筑節能進程比較緩慢，這很大程度上是由相應的法制體系和鼓勵政策決定的。因此，制定推進土木工程建筑節能政策成了當務之急。當然，還需要嚴格按照法律法規執行相應的節能標準，政府對現有的建筑節能法律體系進行完善，并建立強大的監督約束體系。抓緊建設政策扶持和技術服務支持體系。結合我國國情，吸收利用國外的建筑節能成功經驗。對于那些提前實現我國建筑節能標準或是超額完成建筑節能要求的施工單位給予物質上的獎勵和政策上的扶持。國家可以設定相應的節能建筑標志制度。
2、合理地選擇施工技術、材料、器械等，提高機械使用效率
在土木工程建設過程中，要大力推廣使用節能的新工藝、新設備、新材料和新技術，極力推廣使用節能產品和材料，同時還要在土木工程建設過程中，設計、安裝節電節水型器具；禁止或限制使用能源消耗高的工藝、設備、技術和材料。在工程材料的選擇上，要盡可能多選用一些非透明的材料，其中，石材、金屬材料和合成板材又都是很好的選擇。此外，遮陽設備選擇上，巧妙利用遮陽板等材料，則可以進一步減少陽光直射，從而發揮了隔熱的節能作用。在機械的選擇上，則應該根據施工條件和具體的建設方案選擇最合理的施工機械，既能使得機械的潛力、性能優勢得以充分地發揮，又能保證土木工程建設的質量。在對機械的配置上，要根據具體的工程量、結構類型等各方面的條件，做到對機械的合理使用。
同時，還有一點需要注意的是，必須要認真的掌握主導機械設備在已定工程里的配置，并且次要機械設備的配置必須圍繞這臺主要機械。次要設機械備必須擁有與主要機械設備相匹配的工作能力，以方便對設備的維修管理和保證次要機械設備工作量的飽滿。
3、抓好在土木工程建設中的管理工作
土木工程建設中的管理環節是整個工程建設過程中很重要的一個環節。首先，土木工程建設的施工企業必須要注意保護已建設節能建筑的節能設施和結構。其次，對進入施工現場的保溫材料、照明設備、門窗和墻體材料進行嚴格的檢查。必須嚴格按規范進行工程建設施工，以保證工程的節能減排效果。
在土木工程建設企業中也可以采用定人定機的工程建設管理制度，即一臺機械設備配備固定的操作人員。這樣可以讓固定的操作人員對該機械設備的特性有足夠充分的了解，從而使得該機械設備可以發揮自身最大的使用效率。
4、加強我國的室內裝飾行業的節能減排工作
根據我國目前國家有關標準和規范和《建筑節能工程施工質量驗收規范》，中國室內裝飾協會室內環境委員會和節能環保裝飾裝修認證指導中心提出：把國家關于建筑節能的規范貫徹到家庭裝飾裝修全過程中，從家庭室內裝飾裝修工程打好節能減排的基礎。所以，除了以上提出的節能問題的解決辦法以外，還應該加強我國的室內裝飾行業的節能減排工作，把節能減排落實到每個裝修家庭和裝飾裝修工程。
根據《規范》要求，建筑工程的工程監理單位、施工單位、設計單位及其注冊執業人員，應當按照民用建筑節能強制性標準進行監理、施工、設計。建筑裝修工程的節能同樣要注意節能設計、施工管理和材料、產品選購等3個環節。這些環節必須全部落實，缺一不可。
5、合理利用建筑垃圾
在進行建筑時，會產生大量的廢棄物，這些垃圾并不是真正的垃圾，而是有再生利用空間。所以，我們要鼓勵建筑垃圾綜合利用，對這種行為要進行鼓勵，并投入大量資金進行改造。國外，對于建筑垃圾的處理有先進國家的經驗，從建筑的設計開始就要注重對能源的有效利用方案，對施工過程中要做到監管有效，以減少建筑垃圾的產生，從根源處做好建筑材料消耗量的降低式作，做到提高廢棄物的資源利用率。
結束語
建筑節能是建筑行業得以實現可持續性發展的重要前提,只有做好了建筑節能,應用建筑節能技術和建筑節能設計方式切實降低了建筑能耗,建筑工程的經濟效益才會得到提高,反之,則加大建筑能耗,降低建筑工程的社會經濟效益。因此，只有在建筑時減少消耗，才能保證建筑的高效性，為全國的綜合消耗做出貢獻。
參考文獻
[1]楊娟,胡文強.淺談房屋建筑節能施工技術[J].山西科技,2010，(O2)．
關鍵詞：智能材料；土木工程；應用；發展趨勢
中圖分類號：O434 文獻標識碼： A
一、土木工程建設項目智能材料的特征和概念
針對土木工程建設項目當中所應用到的智能材料的種類、特性和基本的概念進行分析，是加強技術操作水準的一個首要步驟。在上個世紀七十年代，美國率先的提出了關于在建筑項目之中使用智能材料的理念和想法，并且通過試驗測試，得出材料的基本特性。而在今后的幾十年發展當中，隨著技術的不斷改進以及各大部門對建筑項目研究的重視程度增加，先后的出現了機敏材料、建筑結構自適應材料以及智能材料等項目。
首先，當前針對建筑項目當中的智能材料并沒有一個統一的、標準的定義。總體的來講，在土木工程施工當中應用的智能材料指的是可以對外界的環境和內部環境進行感知的、可以以此來對建筑進行準確的處理分析和判定的、具有適度相應的智能材料。智能材料是高分子材料、人工合成材料、天然材料等之后出現的一種新型建筑施工材料，并且在今后的建筑行業當中將發揮出巨大的效應。另外還需要明確的是土木工程施工建設當中所使用到的智能材料的基本特征，一般的來講，智能材料特性有以下幾點：反饋功能、傳感功能、自診斷功能、相應功能、信息的積累以及識別功能、建筑結構的自我修復功能、自適應功能等。
而當前所使用的智能材料還具有以下幾個方面的特性：第一，在土木工程建設施工項目當中應用的智能材料可以對外界的環境進行準確的感知，可以精準的檢測出環境當中的刺激和刺激所產生的強度，諸如應變量、應力、光、熱能以及核輻射和化學能等；第二，智能建筑材料還具有一定的驅動能力，可以對外界的變化進行適當的相應；第三，智能材料可以按照事前設計好的方式，來對自身的相應進行控制，同時還可以選擇相應的具體方式；第四，智能建筑材料對于外界刺激所產生的反應非常的快捷，并且非常恰當：最后，智能材料受到外界的刺激并且當刺激消除之時，可以迅速的、在短時間之內恢復至最初始的狀態。
二、土木工程中智能材料的應用
1、形狀記憶合金的應用
形狀記憶合金是具有形狀記憶效應的一種智能合金材料，作為新型功能性材料，最主要的優點就是在激發材料的形狀記憶效應過程中，材料可以產生高于700兆帕的回復應力及8%左右的回復應變，同時具有較強的能量傳輸儲存能力。該特性的應用能夠將材料置于各種結構中，實現結構的自我診斷、增韌、增強與適應控制的應用研究，而且還可以將材料研制為智能型驅動器，在結構變形、損傷、裂縫及振動等方面開展應用研究工作。相變偽彈性與相變滯后性能是形狀記憶合金的另一個優點，在加卸載過程中其應力-應變曲線構成環狀，表明材料在此過程中能夠吸收耗散較多的能量。形狀記憶合金具有高達400兆帕的相變回復力，結合該特性能夠研制開展形狀記憶合金被動耗能控制系統，該系統可實現相變偽彈性性能，可在土木工程結構中用于耗能抗震的被動控制。通常在結構層間或底部安置形狀記憶合金被動耗能控制系統，用于實現耗能系統對結構的層間變形的感知，進而起到消耗地震能量的作用。有關研究結果顯示，耗能器安裝形狀記憶合金結構后，耗能器可吸收約為三分之二的地震能量，并顯著抑制結構的位移。
2、壓電材料的應用
傳統結構中集成壓電體，采用壓電傳感元件對結構的振動模態進行感知，利用其輸出結果，采取適宜控制算法對壓電體的輸入進行確定，以主動控制結構振動的實現，是開展壓電類智能結構應用研究的一個較為前沿的領域。很多研究人員在任意復雜激勵下，采用壓電陶瓷作為加速度傳感器與驅動體開展基于壓電層合結構的主被動阻尼及主動振動控制等相關問題的研究工作，隨著近年來不斷發展的壓電材料與堆技術，使研究應用壓電類智能結構的領域更為廣泛。主要應用在土木工程結構的噪聲主動控制、靜變形控制能、安全評定、健康監測等眾多領域都獲得良好的控制效果。
3、光導纖維的應用
光導纖維由外包層與內芯構成，是一種纖維狀光通信介質材料，該材料采用先進的信息傳輸技術起初用于通信傳輸系統，由于作為信息載體的光子在速度與容量上高于電子，因此得到較為迅速的發展。光子所具有的高并行處理能力與高信息率，潛力在信息容量與處理速度得到充分發揮。光纖材料在監測、傳感及信息遠距離傳輸等方面得到應用，將光纖作為傳感元件埋入傳統混凝土結構中針對結構方面各項指標實現自動監測、診斷、控制、預報及評價等功能，而且將形狀記憶合金等驅動元件埋入，有機結合信息處理系統與控制元件，使混凝土結構具有智能功能，進而實現混凝土結構自我診斷與修復。在土木工程結構診斷及主動控制地震響應中，光纖材料一直作為設計傳感器的一種比較理想的材料，我國目前也已將其用于檢測評定三峽大壩。
4、壓磁材料的應用
在外加磁場作用下，磁流變液懸浮體系的各項流變性能會產生明顯的可逆變化。同時在外加場強高于臨界值后，磁流變液將迅速從液態轉變為固態，在顯微鏡下能夠觀察到磁流變液的分散相顆粒在磁場作用下結成沿磁場方向的鏈狀結構。在介于固液體之間可根據磁流變液特點具有的快速、可控及可逆性質，控制流體特性實施時需要較低的能量，因此在智能結構中通常將磁流變液作為動器件的主要材料。在土木工程領域，電視塔、高層建筑、大跨度橋梁等結構中都采用該材料用于實現對地震的半主動控制。此外，磁致伸縮智能材料也在相關研究中日益的得到重要關注。磁致伸縮智能材料具有強烈的磁致伸縮效應，電磁/機械能能夠進行逆轉換。在智能材料領域中應用前景較為廣闊，該材料可用于大功率超聲器件、聲納系統、精密定位控制等多個領域。
三、智能材料的前景
目前在土木工程領域內，智能材料的研究主要在以下三方面的應用研究最受重視：（1）結構健康的實時檢測與監控。這主要是指將先進的傳感元件和驅動元件集成在傳統的土木結構中，利用它們構成的網絡對結構的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態進行實時監測和控制，以確保重大土木工程結構和基礎設施的安全可靠，降低其維修費用。（2）形狀自適應材料與結構。智能材料的研究與出現不僅可使土木工程設計人員所期盼的自適應結構的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進的新型材料與傳統的土木工程設計人員所期盼的自適應結構的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進的新型材料與傳統的土木工程結構相結合這一重大的學科研究發展方向。自適應結構既具有承受荷載和傳遞運動的能力，同時還兼有檢測（應力、應變、裂縫、損傷、溫度等）、動作（改變結構內部應力應變分布和結構外形及位置等）和改變結構特性（結構阻尼、固有頻率、光學特性、周圍電磁場分布）諸多智能功能，因此其應用前景非常廣闊。（3）結構減振抗震抗風降噪的自適應控制。結構的動力響應一直是土木工程設計中的一個非常重要的問題，特別是對于高層建筑和橋梁等大型土木工程結構的抗震抗風問題更是如此，而智能材料的開發與應用就可為之提供一個更為有效的新途徑，從而使結構的自適應控制成為可能。目前，雖然智能材料還有這樣或那樣的不足，但是，隨著研究的深入，智能材料的性能將得到進一步的改善。智能材料在許多領域都具有巨大的潛在應用前景，其研究涉及材料科學、化學、力學、生物、微電子技術、分子電子學、計算機控制、人工智能等學科與技術。
結束語
綜上所述，隨著智能材料的廣泛應用，同時元件逐漸向小型化、多功能化及高功率化方向發展，在建筑結構中復合控制、傳感、驅動系統及耦合/連接元件，建筑結構將發展成為主動式智能建筑結構，對于有效利用太陽能、抵御地震、風振等嚴重自然災害影響具有重要作用，為人們工作生活提供更為舒適安全的環境，對于提高土木工程結構建設質量具有十分重要的意義。
參考文獻
[1]閻平，智能材料在土木工程中的應用[J].現代物業.2013.
[關鍵詞]土木工程；節能環保技術；發展趨勢
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）08-0230-01
0.引言
在濟快速發展的推動下，當前土木工程建設中常常會忽略自然生態的保護，一味的強調經濟發展的重要性，這最終導致自然環境惡化加劇。因此，在當前我國大力提倡環保節能的里面下，土木工程建筑中，一定要加強節能環保技術的使用，以緩解社會經濟發展與自然環境保護的矛盾，實現社會的可持續發展。
1.土木工程施工中節能環保的重要性
1.1 節能環保是土木工程創新的必然要求
節能環保技術中體現了創新這一理念，比如太陽能利用、能源循環再生等，在土木工程建設中，如果充分使用節能環保技術，能夠讓整個工程項目具有創新性的特點，給人們強大的視覺沖擊，為我國土木工程發展提供助力[1]。
1.2 節能環保能夠促進土木建筑施工發展進程
節能環保技術在土木工程中應用，能夠達到縮短工程的建設周期，并且還能夠通過降低能耗來達到成本節約的目的，從而提升建筑施工單位的經濟效益以及社會效益，進而推動土木建筑行業的穩定發展。
1.3 節能環保技術有助于改善人們的生活質量
隨著社會經濟的快速發展，現代人們更加追求干凈、舒適的生活環境[2]。而良好生活環境的營造需要借助節能環保實現，比如在裝修材料的選擇上，盡可能不使用甲醛含量高的裝修材料，這樣使得人們的身心健康免受傷害，改善生活環境，提高生活質量。
2.節能環保技術在土木工程施工中的應用
2.1 加強土木施工原材料的管理
為了達到有效的節能環保，在實際施工中，需要進行原材料的節能管理，具體操作為：（1）加強原材料的限額管理，根據工程施工計劃及與預算采購原材料，嚴禁出現多購導致的原材料浪費問題；（2）做好原材料的存儲工作，減少原材料積壓及存儲管理不當導致的材料質量下降問題，以降低重復購置成本；（3）建立科學合理的材料回收制度，對施工過程能夠重復使用的原材料，應實現循環利用；（4）建立合理的原材料節約考核以及獎勵制度。
2.2 加強水電等的節能管理
土木工程施工中，常常涉及到大量的水資源以及電力資源的使用，而做好水資源及電力資源的節能管理，對降低建筑能耗意義重大。具體的節能管理上，首先對土木工程施工現場的空調、風扇以及照明設備進行合理的規劃；其次是要盡可能選擇節能環保的施工設備，并且在施工過程中，如果施工設備暫時不用，應及時將設備關閉，從而減少限制設備對電力的消耗。最后是應做好現場水資源的合理利用，可以采取節水裝置以及水資源循環處理設備，提高水資源的利用率。
2.3 提高施工人員的節能環保意識
節能意識強化是激發施工人員節能環保積極性的關鍵，在土木工程施工中，若要推行節能環保技術，首先要做的是提升施工人員的節能環保意識，強調施工過程中的資源合理使用及循環利用的重要性[3]。具體實施上，可以在工程項目施工前，組織進行節能環保培訓工作，并且要求所有施工人員參與其中，同時要求節能環保理論與實踐同行，讓節能環保意識能夠滲透每個施工人員的實際工作中。同時在上崗前還應進行相關的環保知識考核，以保證所有施工人員都能牢牢借助節能環保理念。
3.土木工程技術節能環保的發展趨勢
3.1 綠色生態化發展趨勢
土木工程實際上就是對自然環境的改造，在當前的建筑現實下，土木工程存在的一個突出問題就是在建設過程中沒能做好環境保護工作，這導致土木建筑一直都是先建設后治理，沒有形成綠色生態化的發展模式[4]。因此在未來土木工程施工中，相信土木工程會充分聯系當前節能環保理念，在建設過程中更加關心自然生態的保護，達到邊建設邊保護，使土木工程真正與自然生態環境象統一，最終實現綠色生態化的發展。
3.2 信息化發展趨勢
隨著科學技術的快速發展，在土木工程施工中，現代化信息技術的應用是必不可少的。計算機技術、網絡通信技術以及智能化技術對提高土木工程節能環保施工水平有重要意義，通過信息化技術得出土木工程節能環保的具體情況，利用網絡監控系統對土木施工的全過程進行監控，以及時發現施工工程中存在的不合理施工情況，實現土木施工的可持續發展以及施工質量的提升。
3.3 工業化發展趨勢
土木施工的節能環保技術應用依賴工程施工中引入流水線的作業模式，即要求在相同項目中，參照最佳的節能環保施工方案，使節能環保操作正常進行，并且引入成套的節能環保技術，使土木工程施工的標準化程度不斷提升，從而加快推進我國土木工程節能環保技術的統一化發展。
4.結語
總之，加快推進環保節約型社會的建設是時展的必然需求。在土木工程施工中，使用節能環保技術，對改善人們生活環境意義重大。具體的節能環保控制上，需要通過施工原材料的控制、水電能耗控制以及節能環保意識的培訓與宣傳，使節能環保技術能夠真正落實到實際的建筑施工中，以便建成節能型的綠色建筑，實現社會的可持續發展。
參考文獻
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[4] 王劉軍.保溫節能施工技術在土建建筑外墻施工中的應用[J].江西建材，2017，6（04）：108-109.
結構設計競賽已經成為土木工程專業最具影響力的專業型科技賽事之一。通過競賽可考核學生專業知識的應用程度，從而發揮其重要的反饋功能。根據結構設計競賽與專業類課程的對接點，構建了基于競賽的專業類課程反饋指標體系。在此基礎上設計調查問卷，以校內競賽兩年的調查數據進行分析統計，結合學生提交的實體模型成果，進行學生知識能力應用效果評價，并將結果反饋給相關課程組，為專業課程改革提供了量化依據，也為大學生學科競賽的良性發展提供了創新思路。
關鍵詞：結構設計競賽；土木工程；力學課程；應用能力
中圖分類號：G6423；TU文獻標志碼：A文章編號：
10052909（2017）01015205
結構設計競賽是中國各大高校實踐教學環節的重要內容之一，其目的在于通過方案設計、分析計算、模型制作、加載試驗和現場答辯等一系列過程，培養大學生創新精神、團隊意識和實踐能力[1]。從2005年開始，全國大學生結構設計競賽迄今已舉辦8屆。在全國競賽的輻射下，地區級、校級結構設計競賽也不斷開展起來，有很多學生從中受益。但主觀隨意的標新立異并不是土木工程專業結構模型競賽的目標，參賽者只有以客觀的物理準則為基礎并對其正確應用，才能實現結構模型競賽所需要的合理創新，從而呈現高質量的參賽作品，而這必須以參賽者通過傳統教學模式所獲得的堅實理論和專業基礎為條件。
在結構設計競賽中，參賽學生從開始對題目進行分析，提出一個模糊的受力模式，進而尋求適當的結構形式和具體構造措施來保證該模型所預期的力學性能，其間會經歷結構選型、荷載計算、內力分析、計算簡圖、承載能力估算、構造設計、繪制出結構圖以及結構模型制作等環節。為順利完成以上競賽任務，參賽者必須掌握畫法幾何與工程制圖、理論力學、材料力學、結構力學、土木工程材料、房屋建筑學、計算機輔助設計、材料力學試驗、土木工程材料試驗、結構試驗、鋼筋混凝土結構、鋼結構、結構抗震等基礎課和專業基礎課方面的背景知識[2]。因此，結構模型競賽本身就是對上述知識點課堂教學成果的最直接檢驗。通過競賽，一方面可以使學生對所學知識融會貫通，更加熟練地掌握知識點；另一方面，可發現學生知識體系中的不足之處，從教學源頭尋找薄弱環節，及時改革教學內容與方法。
目前絕大多數競賽在決出勝負后結束，缺乏總結和反思，忽視了競賽非常重要的功能――向理論課程的反饋功能。通過競賽可反映出學生知識體系的薄弱環節，從而在隨后的傳統課堂教學中做到有的放矢、查漏補缺，進一步強化傳統教學的質量效果，充分發揮專業知識在參賽者創新、探索過程中的指導作用，推動結構模型競賽向更深層次、更高水平的方向不斷發展。
鑒于此，文章構建了土木工程專業類課程反饋指標體系，在此基礎上設計調查問卷，以長安大學兩年校內競賽的調查數據為例進行分析，將學生專業知識應用能力反饋給相關課程組，為課程改革提供了量化依據，也為大學生學科競賽的良性發展提供了創新思路。
一、專業類課程反饋指標構建及調查問卷設計
土木工程專業課程包括工程制圖、工程地質、測量學、基礎工程設計原理、土木工程材料、混凝土結構基本原理、鋼結構基本原理、土木工程施工、結構概念體系、工程質量事故分析處理、土木工程抗震等課程[3]。這些課程要求學生掌握結構設計理論，熟悉設施和系統的設計方法；掌握土木工程施工和組織的過程和項目管理、技術經濟分析的基本方法；掌握土木工程現代施工技術、工程檢測和測試的基本方法；了解土木工程的風險管理和防災減災基本原理及一般方法；了解結構、設施和系統的破壞和加固維修理論[4-6]。由于每年競賽考核的內容不同，結構設計競賽不一定能夠涵蓋專業培養的全部，但在模型設計中可以充分認識各類荷載及災害作用的特點、結構體系的選擇與概念O計以及各類結構構件的功能特點；在模型制作中可以深入理解構件連接節點的形式與構造；制作完成后對于結構加固技術的原理、結構加載試驗等會有深刻的認識。
二、 專業類課程知識應用能力評價
長安大學從2005年開始舉辦每年一屆的校級競賽，競賽已經成為校內最具影響力的科技活動之一，反饋指標的調查已經持續進行了多年。本文選擇了2013年和2014年長安大學校級結構設計競賽為分析樣本，其原因有三個方面。一是由于參賽學生人數多，樣本具有廣泛性；二是因為經過十幾年的發展，競賽已經植根于學生和教師的實踐教學中，具有可靠性；三是因為這兩年均以結構抗震為主題，具有相似的考核內容。2013年競賽題目為“重檐歇山式仿古殿宇結構模型制作與測試”，模型采用木質材料制作。2014年賽題為“多層塔式結構模型制作與測試”，采用竹質材料制作。兩次競賽分別以歇山式仿古殿宇結構和多層建筑結構抵抗地震災害為主題，具有重要的科學價值和工程意義。
兩次競賽共收到調查問卷223份，有效問卷177份，其中2013年有效數據64份，2014年113份。為區分不同年級的應用水平，2014年分為土木工程專業大三和大二分別進行統計，大三學生有效數據44份，大二學生有效數據69份。數據收集后進行統計，按照各項目所占的百分比進行能力分析評價。
（一）專業類課程與競賽的關聯度指標分析
（1）經過篩選的土木工程專業類課程知識點與競賽的關聯度很高。兩年的數據均表明，這些知識點中，在競賽中“有一定應用”所占比例最高，其次是“是技術關鍵”，“基本未涉及”所占比例最小。
（2）“基本未涉及”所占比例最大的是繪圖及結構計算軟件的應用，2013年為35%，2014年分別是16%和21%，這說明軟件的應用能力較低。調查表明，很多學生認為當荷載條件及結構體系過于復雜時，計算非常困難，希望通過試驗進行結構的優化。“基本未涉及”接近20%的指標為各類荷載及災害作用的特點，兩次競賽都是水平地震作用，說明學生對地震波的作用模式及簡化計算把握不準。“基本未涉及”在10%～20%的指標為基礎選型及計算方法，兩次競賽提供了模型安裝底板，模型底部通過膠水或螺栓固定在底板上，涉及到基礎選型的內容較少，是此項指標超過10%的原因。其余指標“基本未涉及”者基本小于10%。
（3）“是技術關鍵”所占比例最大的是節點形式與構造，基本上達到50%，這說明強節點的設計思路已經為學生所領會；40%～50%的同學認為截面形式及計算方法是“技術關鍵點”，說明他們進行了截面形式優化。
（4）通過以上分析，可以初步得出：應用較好的指標是節點形式與構造、截面形式及計算方法；應用較差的指標是繪圖及結構計算軟件的應用、荷載及災害作用的特點，其余指標需要進一步分析。
從統計結果可以得出以下結論。
（1）所有數據均表明，“了解原理但無法應用”超過20%的指標包括：2013年繪圖軟件及結構計算軟件應用。說明土木工程專業學生的軟件應用能力，特別是結構計算軟件的應用能力非常薄弱。但也說明在結構設計中，如果結構過于復雜，學生主要通過加載試驗來驗證模型的承載力，計算被忽略了。
（2）“了解原理但無法應用”超過10%，小于20%的指標包括：荷載及災害作用的特點。說明學生對于水平地震作用的認識還不夠，因為抗震設計課程放在大四才學，而調查的主體為大二和大三學生。
（3）“能聯系實際直接應用”的指標基本都未超過50%，各項指標由大到小的排序順序為：①荷載及災害作用特點；②構件截面形式選擇及計算方法；③構件節點連接形式與構造；④結構體系的構造特點；⑤提高構件穩定的構造方式；⑥基礎形式及構造；⑦結構加固技術原理與構造；⑧結構構件的功能特點；⑨結構體系選擇與概念；⑩=10＼*GB3＼*MERGEFORMAT結構分析軟件及繪圖軟件的應用。
（4）“經自主摸索后應用”以及“能聯系實際應用”二者相加由大到小的排序順序為：①構件截面形式選擇及計算方法；②荷載及災害作用特點；③構件節點連接形式與構造；④提高構件穩定的構造方式；⑤結構構件的功能特點；⑥結構加固技術原理與構造；⑦結構體系的構造特點；⑧基礎形式及構造；⑨結構體系選擇與概念；⑩=10＼*GB3＼*MERGEFORMAT結構分析軟件及繪圖軟件的應用。
（三）專業類課程反饋總體意見
在以上評價的基礎上，結合參賽者所做的實體模型和計算任務書，得到專業類課程知識應用能力評價，見表2。
三、結語
本文構建了專業類課程反饋指標體系，在此基礎上進行了調查問卷設計，選擇校內兩次以抗震設計為主題的競賽作為調查對象，在調查數據分析的基礎上，得出了學生專業類課程的應用掌握程度，為專業類課程教學改進提供了依據。該項研究在長安大學校內已經連續進行3年，競賽折射的問題隨著課程的改進得到了改善，擴大了競賽受益面，同時也提高了競賽的水平。參考文獻：
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Abstract：
Structural design competition has become one of the most influential professional science and technology events for civil engineering students.Civil engineering students’application ability of professional knowledge could be assessed by this competition， thereby the feedback function of the competition are performed. According to the corresponding points of the structural design competition and professional courses， the professional course feedback index system was built.The questionnaire survey was designed based on the feedback index system. Based on the analysis of survey data of two years’ school competition and the entity models submitted by students， the effect of students’ application ability of professional knowledge was assessed， and then the results were reflected to the related course group. The research provided a quantitative basis for curriculum reform， meanwhile provided innovative ideas for the healthy development of students’ subject competitions.
關鍵詞：結構安全監測光纖傳感器混凝土應變壓電傳感器；
中圖分類號：TN818文獻標識碼： A 文章編號：引言
通常情況下，土木工程作為基礎設施對任何國家來說是都是一筆不小的開支，屬于國家資產的一部分。并且，與其他商品相比，土木工程建筑壽命較長，一旦竣工，維修和重建代價甚高。另外，土木工程包括不同的建筑，建筑結構不同，建筑材料、設計方案和施工方式都會迥然不同。最重要的建筑結構包括橋梁、高層建筑、電力、核能和大壩。所有民用建筑都會隨著時間老化和損壞，主要原因是材料的老化、持續使用、過載、過多暴露在有害環境、保護力度不夠以及沒有使用正確的檢測方式。一旦受到內或外部侵害或二者同時作用，所有這些因素都會導致建筑材料和結構的老損并加重受損程度。
為保證建筑物的完整性和安全性，必須對建筑進行結構安全監測（SHM），通過自動化體系，對建筑物結構進行可持續的監和受損部位的檢測。行之有效的結構安全監測系統可及時檢測到各種受損部位并監測其壓力和溫度，從而優化建筑物維護效果，確保建筑物的安全，延長使用壽命。通常情況下典型的建筑安全監測系統包括三個主要組成成分：傳感系統、數據處理系統（包括數據采集、傳輸和儲存）和安全評估系統（包括診斷演算和信息管理）。要建立該系統，首先應使該系統具有一個穩定且可靠的結構傳感系統。因此，本文主要討論結構安全監視系統的第一個組成部分：由智能裝置/傳感器組成的傳感系統。智能裝置/傳感器：如光纖傳感器(FOS)、壓電傳感器、磁致伸縮傳感器和自診纖維增強結構復合材料，都具有非常重要的功能，可感應各種建筑結構安全方面的物理和化學參數。
光纖傳感器（FOS），由于體積小，不會影響土木工程結構物本身的特點。通過使用多路復用或分布式傳感技術，僅需一個光纖便可以對不同地區建筑的結構性能進行有效監測。并可避開電磁干擾的影響。光波適合在信號較弱的情況下進行長距離傳輸。壓電和磁致傳感器既可以作傳感器，又可以作致動器，使結構安全監視成為一個積極的監測系統。此外，他們大小各異，便于存放，就算是放在較遠的地方，也可對各種類型的結構進行積極監督。
過去幾年人們對結構安全監測日益關注和重視，文本將重點評析智能裝置/傳感器在土木工程上的不同運用。本文涵蓋光纖傳感器，壓電傳感器、自我診斷纖維增強復合材料和磁致伸縮傳感器的主要方面。
2.光纖傳感器（FOS）
光纖傳感器有諸多分類方式。第一種是按照待測參數經調制后得到的光特性（強度、波長、相位或極化等）進行的分類。第二種則是根據光發生調制的位置位于光纖內部還是外部（內部或外部）進行分類。光纖傳感器還可根據傳感范圍分為點式（法布里-珀羅光纖傳感器或長標距光纖傳感器等），積分式（光纖布喇格光柵傳感器）和分布式傳感器（布里淵分布式光纖傳感器）。本文主要討論這種分類方法。光纖傳感器一般都安裝在現成結構表面，或嵌入新建土木結構中，包括橋梁、建筑物和大壩，顯示應力（靜態和動態）、溫度、損害（分層、裂紋和腐蝕）和氯離子濃度等信息。獲得的數據可被用來評估新建和修復結構，診斷損害部位和損害程度。本節主要探討光纖傳感器在監測土木工程結構的應力、位移和損害方面的應用。
2.1.監測應變和位移
實驗研究已闡明光纖傳感器被應用于土木工程結構后所表現的基本傳感特性。在對混凝土橫梁樣本進行測試的實驗中，與應力計輸出信號相比，法布里-珀羅光纖傳感器輸出信號更加良好。與應力計相比，光纖傳感器有更好的信噪比。對嵌入混凝土中的法布里-珀羅光纖傳感器的性能進行評估。
圖1：混凝土應變與各種傳感器的對比
圖1是壓力高于混凝土抗壓強度40%時，光纖傳感器與絲式應變儀、電測應變儀和線性差動變壓器測量結果對比圖。由圖可見，光纖傳感器的測量壓力、電測應變儀、線性差動變壓器的測量壓力具有高度一致性。在嵌入光纖傳感器的混凝土平板上進行重復加載試驗。頻率為2 Hz-3 Hz，加載周期達四百萬次。傳感器在振幅為兩千、加載周期為四百萬的情況下仍可使用，且對動態加載反應良好。復合型波形傳感器可以使光纖和混凝土的強度相互融合。如此一來，不僅應力大為減少，而且不用考慮理論校準因素。這個傳感器還實現了對混凝土的持久粘連，并可在任何接觸環境對伸縮裝載給予相應的響應。
使用一種單模式光纖，又叫布里淵分布式光纖，對1.65m強化混凝橫梁的壓力進行測試。布里淵分布式光纖可同時測量溫度和壓力。結果顯示，在5cm的可分解距離內，壓力精確度達到± 5 με 。基于電纜中電磁波的電動時域反射計對兩種分布傳感器進行比較。將他們置于80%的橫梁鋼筋混凝土表面。試驗結果表明，電纜傳感器可以測量壓力的局部巨大變化，而分布式光纖傳感器可測量出長距離情況下壓力的緩慢變化。電纜傳感器在幾秒甚至更短時間內就可測得應變分布，因而適用于動態信號監測。相比之下，光纖傳感器完成測量任務需要數分鐘的時間。安裝了布里淵分布式光纖傳感器以評估完全預應力下混凝土橫梁的性能。同應變計的測量結果相比，光纖傳感器更能很好地顯示拉伸應變的測量結果。然而，光纖傳感器對壓縮應變的測量誤差很大，這點在壓縮應力很小的時候尤為明顯。加拿大的卡爾加里貝丁頓的索道橋是世界上第一個引用光纖光柵傳感系統，也是第一個在部分橋梁處使用碳纖維增強聚合物復合材料的構筑物。這座橋的部分鋼筋在1993年經過預應力后，配上了光纖布拉格光柵傳感器，總計18個。經過對預應力處理后的鋼筋在混凝土收縮徐變、橋面恒載和橋梁后張等各種破壞力共同作用下的松弛狀態進行評估，結果發現，鋼筋預應力后的混凝土梁松弛度高于碳纖維復合材料的松弛度，并且在開放通行8個月后，這座橋的所有梁都存在著持續松弛的現象。另一動態測試表明，雖然這些傳感器在6年后仍在工作，卻沒有監測到任何結構問題。首先，研究的重要價值在于該項目表明結合光傳感技術、創新性電纜強化材料和結構工程所能帶來的優勢和益處。對纖維增強材料組成成分進行實時監測能夠增強將這些材料用于混凝結構中的信心，因為目前就纖維增強材料來說，還沒有設計標準出臺。另一方面，光傳感器可以嵌入纖維鋼筋的表面，既保護了傳感器及其線纜，又便于對這一類的土木工程結構進行控制和監測。
當前，世界上的很多橋梁都裝有光纖傳感器。法布里-珀羅光纖傳感器用于加拿大魁北克若夫爾橋梁的修復工程。將這些傳感器綁在由碳纖維復合材料制成的欄桿和鋼梁上，以監測纖維復合塑料結構的性能、橋板和橋梁的應變。結果表明，大橋通行情況下，溫度是影響應變的最重要因素。橋通行一年后，又進行了現場觀測。使用3輛25噸校準卡車對纖維增強塑料加固處進行應力評估，結果發現纖維增強塑料加固處的應力小于20με,，鋼梁應力小于120με。這就解釋了加拿大聯邦大橋嵌入光纖光柵傳感器，但是并沒有收到來自傳感器的任何數據的原因。在泰勒大橋上，將63個光纖增強傳感器、26個電測計加載在預應力處理后的碳纖維復合欄桿上，監測加固處在承受負荷時的最大應力。但是即使應變計密封良好，60%的電測計仍不能正常工作，原因是蒸汽養護后的混凝土梁橋濕度過大。當36噸重的卡車通過橋面時，纖維增強傳感器記錄的應力小于15με。
光纖光柵傳感器被應用在瑞士兩個橋梁上的實驗情況：在溫特圖爾，將光纖光柵傳感器捆置于碳纖維增強聚合物復合材料電線上來測量吊索的應變情況。截止1999年3月，光纖光柵傳感器已經在2000με的應力下穩定工作了三年。另一個實驗則是對一座行人天橋展開的。天橋的鋼索是由碳纖維復合材料構成的預應力鋼索，具體過程就是在碳纖維復合材料擠壓過程中將光纖維嵌入到碳纖維混合材料中。大多數的光纖光柵傳感器都可以承受170–190◦C的高溫樹脂固化處理和8000 με,的預應力處理，只有兩個由于脫落失敗。錨圈和索具在預應力處理過程中和其后的一年時間，都有令人滿意的應力監測結果。
使用長標距電纜傳感器得到橋梁整體變形和曲率的方法：將96根4m的長標距傳感電纜嵌入維何斯瓦大橋的兩端。根據提出的物理模式，當在橋面進行靜態載重實驗時，可測量總長度為一百米以上的橋的整體橫向和縱向變形情況。并且測量結果非常吻合。
跨越佛蒙特州的沃特伯里的威努斯基河67米長的鋼桁梁安裝光纖光柵傳感器，46個光纖光柵傳感器被嵌入橋板，只有一個傳感器損壞。并研制出了一種基于頻域的多路復用傳感器同時進行應力和振動的測量的工作。美國佛蒙特州威努斯基河的水力發電廠就是應用的這種光纖光柵傳感器。對發電設備進行首次低功耗測試監測時，監測到了一個異常頻率，這表明，傳動系中的某個主要齒輪失圓了。
光纖光柵應用于中國，哈爾濱理工大學的橋梁監測工作的情況報告表明，光纖光柵傳感器被裝在10座以上的橋梁上以監測應變、應力和溫度。例如，中國天津的永和大橋上就安裝了40個光纖光柵應變傳感器、10個光纖光柵溫度傳感器，以及96個光纖光柵電纜傳感器用于對主梁的應變、預應力鋼筋和鋼索的應力的監測。同時一種結構安全檢測系統用于監測第一座橫跨中國長江的斜拉橋，并成功運行光柵光纖超載車輛識別系統和遠程實時鋼索應力監測系統。
準分布式光柵光纖傳感器嵌入巖石錨栓以監控固定錨固長度內巖石的應變。為了提高德國埃德爾大壩的穩定性，對大壩進行了垂直錨固。這種準分布光柵光纖傳感器的制作過程是沿著光纖每隔一段距離就插入纖維拼接，使每一段都可充當應變計。配有光纖光柵傳感器的桿被放置在錨的中心。光纖光柵傳感器的數據表明，10m固定錨索長度中只有2-2.5m可以起作用并且這個值隨水位變化而變化。傳感系統在錨力為4500 kN的環境中仍然有效。
光纖監測系統也可用于極端暴露條件下的土木結構。例如，碼頭大廳的光纖光柵安全監控系統。該系統位于浪花區和潮汐區，并受從冬天-35◦C到夏天+ 35◦C溫度的影響。令人遺憾的是，光纖光柵傳感器的實用性并不高。傳感器嵌入后的一年，17個傳感器中的10個已經無法運作。傳感器失效的主要原因是連接器失效。制造缺陷、鹽晶體或其他污物導致了粘接劑連接器無法繼續粘合連接器外皮和光纖電纜。
一般土木建筑的應用：將光纖光柵傳感器安裝在一個五層65000平方英尺的混凝土結構上，主要用于施工階段應力監測、混凝土養護以及內部裂縫傳感。使用布里淵分布式光纖光柵傳感器對一幢建筑進行溫度分布監測。將1400米的光導纖維安裝在建筑物的表面。其表面的溫度變化一天之內通常維持在4◦C。
圖2：試件底部光纖的“交錯”布置
2.2 缺陷檢測
光纖傳感器用于土木工程的結構安全監測涉及對諸如裂縫、腐蝕和剝離等缺陷的檢測。裂縫檢測的依據是光傳輸的損失和以光纖傳感器為基礎的超聲波。腐蝕、酸堿值和氯化物含量的檢測則主要借助調色法實現。
使用光纖監控混凝土的裂紋尖端的形狀。其操作方法依據的原理是當纖維發生斷裂，混凝土中會出現裂縫并且裂縫程度會擴大，最終會影響光學纖維。然而,這個方法的適用范圍是有限的,因為裂縫區域纖維的聚合物涂層必須在混入混凝土中之前被移去，如果不能提前獲悉裂紋的位置則很難做到。
監測混凝土梁彎曲裂縫的方法：將光學纖維“交錯”置于混凝土梁底部(參見圖2)。當建筑結構中出現裂縫，除了90度以外，其他角度的交叉光學纖維都出現了彎曲。對混凝土標本的初步實驗結果顯示，該方法能檢測到裂縫寬度小于0.1mm的裂縫。最近,此方法被用來監視靜態加載下的多重彎曲裂縫、循環荷載下的裂縫和混凝土梁中應力作用下的收縮裂縫。然而,這種方法并不適用于檢測平行于建筑物表面的裂縫。還有一種基于光纖傳感器的技術，可以用來監測平行于建筑物表面的剝離情況。這個方法將單頻激光干涉儀置于物體表面，對被測試梁進行移動負載實驗。干涉儀的輸出代表了光學相移，且沿嵌入纖維和綜合應力成正比，當加載位置移動時，便可測得位移的曲線與負載的位置。實驗發現，位移與剝離位置和剝離程度密切相關。
光纖傳感器也可以被當作超聲波/聲學傳感器來檢測裂縫。利用分布式光纖傳感定位系統監測混凝土梁中的缺陷的方法，通過壓電陶瓷傳感器生成壓力波。光纖傳感器被置于梁的表面以監測超聲信號回聲。初步實驗研究表明，基于共振法，發現梁中有兩處模擬缺陷。
光纖傳感聲學傳感器可以監聽到混凝土結構裂縫中發射出的聲音信號。實驗表明，光纖光柵傳感器已經能夠接收到超聲波。
總的來說，這一領域的主要研究成果都是源于初步實驗。提出的方法要求預先了解裂紋的位置。超聲波方法不受裂紋方向的影響。以往的研究表明了超聲波能夠檢測混凝土結構中的剝離、空隙及裂紋現象。
關于腐蝕檢測，報告表明使用光纖傳感器的鋼筋腐蝕檢測技術是以顏色調制為基礎。當纖維極度接近（
光纖氯化物感應器用鉻酸銀粉末固定在光纖末端。在氯化物把紅褐色的鉻酸銀轉變成白色的氯化物的情況下適合使用這種感應器。顏色的變化增強了擴散在纖維中的光的強度。試驗結果顯示了氯化物濃度與光輸出斜率及時間曲線圖成比例。然而這種傳感器的缺點在于其并不是一種雙向傳感器，因此很難檢測不斷增加或減少的氯化物濃度。
分布式濕度和酸堿度檢測方法使用了表面貼裝了凝膠聚合物涂層和光纖的電纜。由于凝膠吸附水在水介質中膨脹，所以需要調制光纖維的損失。系統是在模擬實驗中測試的，目的是為了檢驗灌入后張混凝土結構鋼管道中的水泥漿的范圍。試驗可以確定出無水的空心區域。這種類型的傳感器通過選擇恰當的凝膠系統作為響應酸堿度變化的指示劑，能檢測出水泥漿酸堿度降低的區域。酸堿度的降低可能會造成鋼的腐蝕。光線傳感器系統用于測量混凝土中的酸堿度，這里的混凝土是指含有固定在高親水聚合物基質上的酸堿指示劑染料。酸堿度的變化由染料/聚合物系統的顏色變化來表示。即使在酸堿度12-13的腐蝕介質中，這種傳感器系統也表現出了穩定性。
2.3 光纖傳感器總結
與局部的準分布式（或多路復接）及分布式傳感器一樣，光纖傳感器在實驗室及實地測試中都有傳感能力。光纖傳感器在土木工程結構中的各種應用，如檢測應力、位移、震動、裂縫、腐蝕和氯離子濃度等都已得到開發。尤其是對橋梁、水電站項目及一些民用建筑的實地測試都證明了它的有效性。光纖傳感器可以在惡劣的自然環境中使用，有著較大的傳感范圍及較低的傳感損耗，并且具備抗電磁干擾功能，所以在土木工程結構的結構安全監測方面很有優勢。但是，因為土木工程結構中所用的光纖傳感器的研究都是比較近期的，最早的報告始于1989年，所以在現場實驗條件下是否會因老化影響長期感應能力有待進一步研究。光纖傳感器在一些結構中比較脆弱，而且一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會難以修復。使用光纖傳感器檢測缺陷及損壞的現場試驗還未經過充分的研究和記錄。
3. 壓電傳感器
根據電氣到機械的改革，壓電材料展示了其同步傳動裝置/傳感器的性能。壓電材料有很多不同種類，包括壓電陶瓷、壓電聚合物和壓電復合材料。最近，作為一個基于測量電抗阻和彈性波的主動傳感技術，壓電傳感器被引入到土木工程結構的結構安全監測中。
3.1電抗阻的結構安全監測方法
當工程結構上的壓電陶瓷片由一個固定不變的交變電場驅動時，壓電陶瓷片與其連接的結構中會產生微小的變形。由于激振頻率很高，所以只在非常接近傳感器的局部區域出現結構的動態響應。局部區域對機械振動的響應以電氣響應的形式轉回壓電陶瓷片。因此，可以通過測量壓電陶瓷感應器的電抗阻來直接檢測結構損傷。
通過使用壓電陶瓷片在鋼筋混凝土（RC）橋樣品上進行以抗阻為基礎的安全監測及損傷檢測。在橋的關鍵位置上裝有11個壓電陶瓷片。在裝入過程中掃描陶瓷片，以獲得不同階段的阻抗數據。結果顯示表面貼裝的壓電陶瓷片對其附近混凝土中裂紋的形成很敏感，但對那些離遠一點的混凝土中裂紋的形成則不敏感。對裝有壓電陶瓷片傳感器的混凝土梁（1000mm×100mm×500mm）執行兩套實驗測試。電導納抗實數部分的均方根差（RMSD）隨著樣件表面或內部損傷面積的增加而增加。一項新方法用于識別測定的導納特征中的等效結構參數（硬度、質量和阻尼器），經識別的參數用于描述損傷特性。這個方法被用于檢測桁架、橫梁和混凝土塊中的損傷。傳統的均方根差相只暗示了很少一部分損傷基質的性質情況，這個方法可更深入地了解損傷機制。測量壓電陶瓷片的等效電路參數，如靜態柔量、靜態電阻、動態電感、動態電阻與動態柔量等，以監測混凝土結構的應力和溫度。
3.2彈性波的結構安全監測方法
初步研究，在鋼筋上粘有壓電陶瓷片的情況下，監測加強筋與混凝土之間的脫粘現象。在執行器上使用了峰值為200V的5峰脈沖超聲波，并記錄分析了振幅和第一峰值的到達時間。發現接收信號的振幅以線性比例的方式增長至使鋼筋從混凝土上脫粘為止。當鋼筋是彈性的時，到達時間保持不變，而當鋼筋斷裂時，到達時間增長。同時使用了壓電及超聲波分析（PZFlex）軟件模擬傳感器的反應，以此作為鋼筋混凝土結構中的參數，如裂紋寬度、脫粘尺寸及不同鋼筋的位置。數值模擬表現出鋼筋混凝土結構中的裂紋不會影響傳感器的輸出。當結構中同時存在脫粘損傷和裂紋時，脫粘損傷控制著輸出信號。
通過將壓電傳感器粘到混凝土砌塊表面的方法，可以研究無損檢測的可行性。通過在檢測樣品表面放置不同質量的物品來模擬結構損傷。實驗結果表明模擬損傷的尺寸和位置與其轉移函數的振幅變化及自然頻率的變化密切相關。這些信號中的異常現象是可重復的，而且損傷導致的異象會有明顯的性質差異。
損傷主動質詢（ADI）技術：以監測修復混凝土與碳纖維復合材料（CFRP）之間的分層現象。如圖3所示，將壓電陶瓷傳感器連在碳纖維復合材料薄片上。橫梁尺寸為100×150×900mm,上面設10×25×100mm的凹口用于開始及加快分層過程。這個損傷主動質詢系統通過傳感器的寬帶激發主動質詢結構。傳感器信號可轉化成數字資料，則轉移函數、累加平均δ和執行器/傳感器的損傷指數就可以計算出來了。圖4顯示了損傷指數與負載的關系。當負載增加時，區域1中的損傷指數明顯增加了，而區域2和區域3中的損傷指數開始分別增至160kN和200kN。從而檢測了分層過程。且損傷的定位誤差只有0.67%。
圖3：粘在混凝土梁上的碳纖維材料上壓電陶瓷片的位置
圖4：隨外加負載的增加，區域1、2、3損傷指數的變化
可根據連續波分析基礎上不同的中心頻率彈性波能量來計算損傷指數，損傷指數可以準確表示出鋼筋混凝土梁中裂紋的產生和擴展。相比基于阻抗的方法，基于彈性波的方法可以檢測更大面積的區域。此外，基于彈性波的方法還可利用波傳播的更多信息來確定損傷，如轉移函數的振幅和相位、頻率的變化、振幅和到達時間。這種方法和基于電阻抗的方法都是主動傳感方法，但大部分結構安全監測技術都是以依賴被動傳感器測量值的被動傳感診斷法為基礎，從而確定結構條件或環境中的變化。然而，還需要進一步研究以驗證其可行性，從而通過結合其他技術，如無線通信、檢測損傷位置與嚴重性算法等來檢測混凝土構件和結構中的不同缺陷。
4. 自診纖維增強復合物
水泥或復合物基質中的自診（或自監測）纖維增強復合材料包含導電相，如碳纖維和導電粉等。這些復合材料能夠監測其自身的張力、損傷及溫度。研究表示碳纖維增強水泥可通過其電阻的變化來傳感張力和損傷。電阻在從高應力幅直至失效的過程中大大增加了。碳纖維復合材料與碳纖維增強水泥有類似的特性。將具有張力的碳纖維增強水泥的電阻變化分成三個階段：可逆傳感階段、平衡階段（電阻在這個階段幾乎不發生變化）及快速增長階段，這三個階段與加載過程中碳纖維增強水泥中裂紋擴展的不同階段相對應。
迄今為止，只有一些小規模的實驗室研究了碳纖維增強水泥和碳纖維復合材料。將碳纖維增強水泥涂層應用到受彎水泥漿梁的受拉和受壓側面上。在循環加載和卸載條件下，每個循環的受壓面上的涂層電阻出現可逆性降低，而在除第一循環的其他循環的受拉面上的電阻出現可逆性增長。由此可以看出，碳纖維增強水泥張力傳感涂層可用于水泥結構的安全監測中。碳纖維增強水泥-加強鋼筋混凝土梁的極限載荷與硬度略大于原始狀態鋼筋水混凝土梁的極限載荷與硬度。通過對電阻變化的測量，有較厚碳纖維增強水泥層的鋼筋混凝土梁對應力損傷和疲勞損傷的敏感度更高。還將含有短碳纖維的碳纖維復合材料涂層應用到砂漿試塊上，以此測量出張力。研究發現，超過了這些極限值，就會導致涂層內損傷。因此，可以很明顯看出，碳纖維復合材料涂層不能滿足實際應用的需要，不能夠在現實生活中監測水泥結構的性能。
碳纖維玻璃纖維增強型復合材料（CFGFRP）被設計用作一種極限伸長值較小的導電碳纖維與極限伸長值較大的中空玻璃纖維的混合物。在拉伸加載過程中，電阻會出現顯著的變化，這表明碳絲束失效。于是，因載荷受剩余的高伸長率玻璃纖維的維持， CFGFRP不會突然斷裂。因此CFGFRP有可能具有自診功能，而不會出現突發的失效。可預先報警構件的災難性故障，并通過使用具有不同極限伸長值的碳纖維來監測高張力值。CFGFRP已被用于安全系統，放置在具有發現和阻止盜竊功能的安全墻上。
使用自診纖維增強復合物為傳感器的結構安全監測技術是一項簡單的技術。這類智能材料的最明顯的優勢之一是它們既可以作為結構材料又可作為傳感材料。碳纖維復合材料與玻璃纖維增強塑料可被用作水泥的加固元素。與素混凝土相比，含有少量短纖維的碳纖維增強水泥具有較高的硬度和抗張強度以及較少的干燥收縮。實驗研究表明了這些纖維能夠監測自身的張力、損傷及溫度。與碳纖維玻璃纖維增強型復合材料（CFGFRP）相比，散布在玻璃纖維增強型塑料中的碳粉（CPGFRP）和混合碳纖維復合材料（HCFRP）有更好的敏感度。但是，迄今為止還未開發出這種材料在土木工程結構的結構安全監測方面的現場應用。此外，還需要提高自診纖維增強復合物的傳感重復性。有很多因素影響著自診纖維增強復合物的重復性，包括：（1）導電材料在矩陣中的分布狀態；（2）因溫度、濕度和橫向效應造成的電阻變化；（3）因循環加載過程中傳感材料與界面損傷造成的電阻不可逆增長；（4）電阻測量方法與材料的準備。
5. 磁致伸縮傳感器
鐵磁材料的特性為，當將其放在磁場中時，它們就會出現機械變形，這個現象稱為磁致伸縮效應。當材料出現機械變形時，材料的磁感應強度發生變化，這種倒轉現象稱為倒轉的磁致伸縮效應。根據這些現象，發明了一種磁致伸縮傳感器（MsS）,這種傳感器可不直接接觸材料表面就能產生及檢測受驗鐵磁材料的導波。
用磁致伸縮傳感器（MsS）可檢測鋼管混凝土結構的內部空隙與夾雜物。這表明極致伸縮傳感器可以產生傳播于鋼管內的不同導波模式，并且這些導波對管內的缺陷很敏感。接收波振幅隨著缺陷與夾雜物的增多而降低。為克服磁致伸縮傳感器（MsS）的主要缺點，即只傳送相對較低的超聲波能量，研發了一個結合了壓電陶瓷和磁致伸縮傳感器的混合方法。這種方法對鋼筋水泥界面的檢測很有效。根據逆向磁致伸縮效應測量了鋼絲繩的應力。磁致伸縮傳感器（MsS）的精度小于3%，但溫度的干擾會影響精確度。溫度的兩個極端值即10℃和50℃之間的差為6%。使用離散小波變換從磁致伸縮傳感器檢測出的信號中提取了對損傷敏感的特征，從而構成一個多維的損傷指數向量。然后將損傷指數向量提供給人工神經網絡，以便對多股線的缺口尺寸及缺口位置進行自動分類。
6. 結束語
智能材料/傳感器在土木工程結構的結構安全監測方面蘊藏著巨大潛力。其中一些當前已經實際應用，而其他的還在實驗室中進行評估。光纖傳感器是土木工程的結構安全監測應用的多功能傳感器。光纖傳感器在土木工程結構中的不同應用，如應力、位移、震動、裂紋、腐蝕和氯離子濃度的檢測作用都已被開發出來。光纖傳感器可以在惡劣的自然條件下正常工作，具有較大的傳感范圍，較低的傳輸損耗，抗電磁干擾和分布式傳感的功能。但是，在現場實驗條件下的光纖傳感器是否會因老化影響長期傳感能力還未完全確定，需進一步研究。而且光纖傳感器在一些結構中比較脆弱，一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會難以修復。
基于電阻抗和彈性波方法，壓電傳感器可被用作土木工程結構的結構安全監測中一項主動傳感技術。抗阻方法取決于自感知執行器概念，也是一種定性方法。以彈性波為基礎的方法可以檢測出更大面積的損傷，而且這種方法還可以利用波傳播引起的附加信息來確定損傷。
自診纖維加強復合物也可作為傳感器，并且為土木工程結構的結構安全監測提供了一種非常簡單的技術。這類智能材料的最明顯的優勢之一是它們既可以作為結構材料又可以作為傳感材料。
磁致伸縮傳感器（MsS）僅僅通過改變線圈或磁鐵形狀就可以產生不同的導波模式。這種傳感器可以不使用任何的耦合劑就能工作。導波因其能夠進行遠距離檢測，所以有著很大的監測潛力。但是，磁致伸縮傳感器只適用于鐵磁材料，只能傳送低信噪比的較低超聲波能量。
結構安全監測系統必須具有監測損傷的位置及嚴重程度的綜合能力。但是，迄今為止許多在土木工程的結構安全監測中使用的智能傳感器/智能材料的應用研究都涉及智能傳感器的傳感能力。換言之，用傳感器的數據就可以直接監測出結構中的一些損傷。而另一些損傷只能通過特殊的診斷方法間接檢測出來。重要的土木工程結構通常是比較大型的建筑。所以，要裝備很多傳感器來檢測結構的安全狀況。實際土木工程的結構安全監測很大程度上取決于診斷算法。因此，土木工程的真正的結構安全監測系統是集智能傳感器/智能材料、數據傳輸和高級診斷方法為一體的。
參考文獻
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