土木概论报告——土木工程发展史简介及分析

武汉工程大学资源与土木工程学院土木工程概论课程论文题 目： 土木工程发展史简介及分析 学生姓名专业班级：学 号：成 绩：指导教师： 刘胜兵、徐丰、白桃 时 间： 2016年12月 土木工程发展史简介及未来展望摘要：本文主要概述了土木工程的萌芽诞生以及古代、近代、现代三个发展阶段的概况，简要阐述了其发展情况以及技术特点。从多个方面说明了各种因素对土木工程发展的影响，以此为基础，简单分析了土木工程未来发展的情况，对未来土木工程的建设的一些新要求。关键词：发展史；未来展望；影响因素引言：土木工程，英文为Civil Engieering，直译为民用工程，是建造各类工程设施的科学技术的总称，也是人们日常生活衣食住行都离不开的基础民生工程，是人类文明的基石。可以说，土木工程的发展史就是人类文明与科技的发展史。土木工程有诸多分支，如建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等。土木工程在任何一个时期的任何一个国家的国民经济中都占有举足轻重的地位。因此，影响土木工程发展的因素也是多种多样、来自于各个层面的。而土木工程未来的发展，也在某种程度上左右这人类文明的发展。1. 土木工程发展简史1.1古代土木工程古代土木工程的发展跨度非常大，最早可以追溯到旧石器时代（约公元前5000年左右），最晚可以到17世纪中叶。远古时代人类的生活方式以游猎为主，生产力低下，这一时期人类主要以穴居方式为主，利用各种自然遮蔽物来满足自己的各种基本生活需求。到了新石器时代，原始农业出现，人类有了定居的需求，由此诞生了原始房屋与村落，土木工程进入了萌芽时期，开始了漫长而又缓慢的发展路程。这一时期房屋因地域自然环境的差异主要分为半地穴式、地面式和干栏式三种，在功能上已经有了基础的划分。如著名的半坡文化遗址和磁山文化遗址，就是典型代表。随着人类文明的发展和社会的进步，土木工程也有了较大的发展。人类开始大规模建造各种形式与功能的建筑物，使用的材料也不局限于自然材料而开始使用砖这样的人造材料，建筑的使用与存在年限也有了飞跃性的提升，使我们得以看到我们人类先祖的宏伟巨作。这一时期西方留存下来的建筑以砖石结构为主，如著名的埃及金字塔、希腊的帕特农神庙、古罗马斗兽场、圣索菲亚大教堂等，都是十分宏伟的古建筑，令人神往。而我国的建筑以木石砖结构为主，相比西方的建筑存世时间较短，但是也有惊世的成就。如山西应县木塔和故宫，都是木制建筑卯榫结构的巅峰。在砖石结构上，我国也有长城这一世界奇迹。在水利工程上，我国有都江堰水利工程，西方也有以塞哥维亚古城高架输水渠为代表的优秀水利工程。古代土木工程建造以经验为主，缺乏系统的理论指导，虽然东西方都有一些经验总结与描述外形设计的土木工程著作，但是影响较小，也不科学系统。古代的建筑材料也有很大的局限性，以自然材料加工体和少数人造材料为主，束缚了土木工程的发展。施工工具也十分简单。从使用功能上看，也有较大的局限性，以宗教、军事、宫殿类建筑为主，缺少民生性建筑，而且就当时社会生产力而言，过于劳民伤财，有一定的负面作用。1.2 近代土木工程一般认为，从17世纪中叶到20世纪中叶的300年间是近代土木工程的发展时期。这一时期土木工程逐渐成为了一门独立学科，并有了极大的发展。得益于文艺复兴与宗教改革后的思想开放与自然科学的逐步建立，土木工程材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，有了详实系统的理论的支持，保证了施工建设的安全与节约，使土木工程向深度和广度发展。在材料方面，1824年波特兰水泥的发明和1867年钢筋混凝土的应用以及1859年的转炉炼钢法是整个土木工程发展史上的重大事件，甚至为现代及未来土木工程的发展奠定了基础，使得各种各样的建筑的建造成为可能。随着蒸汽机的大规模应用，这一时期的土木工程的施工也进入了机械化的发展历程，抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等繁重而危险的作业交给了机器，极大地提高了施工的安全性和效率。随后内燃机和电机的出现，使得土木工程开始了电气化进程，出现了大量的施工机械。炸药的发明也使得隧道的建造难度和成本时间大幅下降。随着资本主义市场产业的发展和科学技术的不断进步，在市场产业经济和人民的不断涌现新需求的推动下，土木工程出现了各种各样的分支工程。如随着航海航运的发展港口工程开始逐渐收到人们的重视，有了较大的发展；火车的发明使得有大量的铁路建造需求，铁路工程出现；而人们对交通便捷的追求也使得道路的建造需求急剧增加，而在汽车的发明与普及以后，公路建设更是箭在弦上，这催生了道路工程的出现与发展；铁路和公路的空前发展也促进了桥梁工程的进步，得益于材料的发展，这一时期出现了不少新式桥梁，现代桥梁的三种基本形式（梁式桥、拱桥、悬索桥）在这个时期相继出现。近代西方在经济科技等各个方面都发生了翻天覆地的变化，取得了堪称奇迹的进步，全面超过了此时依然处于闭关锁国、封建落后的中国，中国土木工程的发展在这一时期缓慢甚至趋于停滞。直至洋务运动开始后，引进了西方的一些技术，中国的土木工程的发展才有所起色。直到20世纪中前期，才有一些自主的工程建造完成。土木工程在近代的发展阶段有了很大的进步，在短短2、300百年内的进步甚至可以说超越了过去的数千年，使人类文明完成了惊人的大跨越式发展，生产力有了爆发性的增长，土木工程在这一过程中既是受益者又是推动者。在这一时期，土木工程的理论、施工方法、材料、深度广度与受重视程度都有了相当大的进步，完成了奠基、进步、成熟三个发展阶段，为现代土木工程日新月异的发展起了不可磨灭的奠基作用。1.2现代土木工程现代土木工程是在第二次世界大战结束后开始的，这一时期，社会的生产力发展有了新的跨越式大增长，各项科学技术也步入了快速增长阶段，土木工程的发展亦然。现代土木工程在广大人民群众不断更新的庞大需求的推动下，建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密设备现代化的建筑物，但又既要高质量和快速施工，要高经济效益。现代土木工程的几个主要特点是：1. 材料多样化现代土木工程建设中不断使用大量的新式工程材料，轻质高强，功能各异，种类繁复多样。而工程材料也在向商品化、产品化、绿色化、智能化、多能化等多个方向发展，改变人们对工程材料以往的认知。2. 自然科学的全方位渗透与理论严密化随着土木工程建设需要满足的需求不断增加、各种新式建筑的建造，土木工程建设也遇到了各种从未遇到的、涉及多方面知识的挑战。为了详实科学地分析这些问题，就需要多个学科的多种知识，几乎涉及到了人类目前已知的所有知识层面。3. 工程设计与规划智能全面以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案，从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。人们努力使设计尽可能符合实际情况，达到适用、经济、安全、美观的目的。为此，已开始采用概率统计来分析确定荷载值和材料强度值，研究自然界的风力、地震波、海浪等作用在时间、空间上的分布与统计规律，积极发展反映材料非弹性、结构大变形、结构动态以及结构与岩土共同作用的分析，进一步研究和完善结构可靠度极限状态设计法和结构优化设计等理论；同时发展运用电子计算机的高效能的计算和设计方法等。4. 工程施工机械化、电气化、自动化随着现代土木工程建设的规模与危险性不断增大，施工也向机械化和自动化发展，省时省工，既降低了危险系数又提高了效率、减少了成本。2.土木工程发展分析土木工程是一项综合性工程，贯彻了整个人类文明的发展史，与社会、经济、政治军事以及科学技术有着密不可分的关系，这些因素既影响着土木工程的发展，土木工程的发展建设又反过来影响着这些因素。土木工程有综合性，社会性，实践性和技术、经济、建筑艺术统一性四个基本属性，正因如此，分析土木工程的发展就不能从简单的技术层面去分析，应该从多个不同的方面入手，才能准确剖析土木工程与人类发展的关系。早期远古人类生产力低下，居无定所，故没有对固定居住点的需求。而到了新石器时代 ，原始农业出现，人类的生产力提高有了相当固定的食物来源，也有了对固定居住地的需求，由此，原始的房屋村落出现，也有了功能分类，土木工程开始了漫长的发展历程。当人类步入封建时代，对土木工程的需求大大增加。人们需要房屋御寒遮风，需要水渠等水利工程来灌溉农田，需要城墙、堡垒等来抵御外敌，统治者需要宫殿来彰显权威，需要宗教场所来完成宗教仪式与祭祀。从历史上看，正是土木工程技术的发展导致了城这一概念的出现，改变了战争政治形态，促进了国家联合的形成；而国家集权的出现使得统治者可以聚集起以往部族部落难以想象的人力物力，来完成那些宏伟的巨大建筑。正是宗教的发展和政教合一统治形态的形成使得人们愿意花费数百年的时间和难以估量的人力物力去建造那些宏伟的宗教建筑，让土木工程向前发展，而这些宗教建筑又可以帮助宗教的发展。正是土木工程上述几点的促进作用让文化有了一定物质基础去发展，而这些文化又极大得影响了土木工程的发展，甚至通过影响政治制度与意识形态来左右土木工程的发展。如中世纪黑暗时代教会对一切自然科学的抑制、中国古代和奥斯曼帝国文化政治氛围对科学技术发展的负面影响、西方文艺复兴和宗教改革后思想解放和资本主义市场经济的促进，都是极好的例子。军事上，土木工程的发展不止一次改变过当时的战争主导形态，如棱堡的发明让当时的主要战争战役决战由城战转入野战，一战时土木工程技术发展导致的防御技术提升使战争主要形态由战前所预想的野战转入堪称绞肉机的壕堑战，没有铁路的发展