土木工程的发展现状与趋势

1 土木工程的发展现状与趋势土木工程的发展现状与趋势 一 一 土木工程的定义土木工程的定义 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称 它既指所应用的材料 设备和所进行的 勘测 设计 施工 保养维修等技术活动 也指工程建设的对象 即建造在地上或地下 陆上或水中 直接或间接为人类生活 生产 军事 科研服务的各种工程设施 例如房屋 道路 铁路 运输管道 隧道 桥梁 运河 堤坝 港口 电站 飞机场 海洋平台 给 水和排水以及防护工程等 二 二 土木工程发展历史概述土木工程发展历史概述 2 1 古代土木工程 古代土木工程具有很长的时间跨度 它大致从公元前 5000 年的新石器时代到 17 世纪中 叶 前后约 7000 年 在房屋建筑 桥梁工程 水利工程 高塔工程等方面都取得了辉煌的 成就 一些文明古国的不少传世杰作 至今巍然屹立 譬如我国的长城 埃及的金字塔等 公元 6 世纪建成的赵州桥 是世界上最早的敞肩式拱桥 于 1991 年被美国土木工程学会选 为世界上地 12 个土木工程里程碑 2 2 近代土木工程 近代土木工程的时间跨度从 17 世纪中叶到 20 世纪中叶 前后约 300 年时间 在此期间 建筑材料从以天然材料为主转向以人造材料为主 建造理论也从主要以总结长期建造经验 向重视科学兼顾经验转变 建造技术方面 一些性能优异的大型机械伴随着各种极为有效 的施工方法的出现 使得人们开始能建造结构复杂或所处环境恶劣的土木工程 这一时期 产生了很多具有历史意义的建筑 如 1875 年法国莫尼埃主持修建了一座长达 16m 的钢筋混 凝土桥 1883 年美国芝加哥在世界上第一个采用了钢铁框架作为承重结构 建造了一幢 11 层的保险公司大楼 被誉为现代高层建筑的开端 1889 年法国建成了高达 300m 的埃菲尔 铁塔 该塔已成为巴黎乃至法国的标志性建筑 被誉为现代高层建筑的开端 1886 年美国 首先采用了钢筋混凝土楼板 1928 年预应力混凝土发明 1825 年英国修建了第一条铁路 1863 年英国伦敦建成了世界上第一条地下铁道等 2 3 现代土木工程 现代土木工程起始于 20 世纪中叶 发展至今 土木工程在建筑材料 结构理论和建造 技术方面都取得了极其巨大的进步 建筑材料方面 高强度混凝土 高强低合金钢 高分子材料 钢化玻璃越来越多地出现 在建筑上 结构理论方面 利用电子计算机强大的运算和绘图能力 力学分析和计算的结 果更加符合结果的实际情况 使得在结构设计上更为可靠 对于建筑技术 已经发展到机 电 计算机的一体化 施工过程中 不论是上天 入地还是翻山 下海 都已不是施工 的障碍了 而焊接技术的普遍使用 也使得钢结构的发展进入了一个新的阶段 现代土木工程造就的举世瞩目的建筑有 我国台北的国际金融中心 上海金茂大厦 马 来西亚吉隆坡的石油大厦双塔楼 法国的诺曼底斜拉桥等 三 三 对土木工程的现状的认识及其现代特点认识对土木工程的现状的认识及其现代特点认识 2 对土木工程的现状的认识对土木工程的现状的认识 现今的土木工程 正日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合 公共和住宅建筑物要求 的建筑 结构 给水排水 采暖 通风 供燃气 供电等现代技术设备日益结合成为整体 工业建筑物则要求恒温 恒湿 防微振 防腐蚀 防辐射 防火 防爆 防磁 防尘 防高 低 温 耐高 低 湿 并向大跨度 超重型 灵活空间方向发展 另外 高层建 筑大量兴起 地下工程高速发展 城市高架公路 立交桥大量出现 并逐步实现交通运输 高速化 水利工程大型化 值得一提的是我国实行改革开放以后 综合国力有了很大提高 已具备更大规模开发和 利用水资源的条件 如三峡水利枢纽 南水北调工程等都是世界一流的大型水利工程 现代土木工程特点现代土木工程特点 适应各类工程建设高速发展的要求 人们需要建造大规模 大跨度 高耸 轻型 大型 精密设备现代化的建筑物 既要求高质量和快速施工 又要求高经济效益 这就向 土木工程提出新的课题 并推动土木工程这门学科前进 它的发展趋向具体地表现在下述 几个方面 1 建筑材料方面 高强轻质的新材料不断出现 比钢轻的铝合金 镁合金和玻璃纤 维增强塑料 玻璃钢 已开始应用 但是这些材料有些弹性模量偏低 有些价格过高 应用 范围受到限制 因而尚待作新的探索 另外 对提高钢材和混凝土的强度和耐久性 虽已 取得显著成果 仍继续进展 2 工程地质和地基方面 建设地区的工程地质和地基的构造及其在天然状态下的应 力情况和力学性能 不仅直接决定基础的设计和施工 还常常关系到工程设施的选址 结 构体系和建筑材料的选择 对于地下工程影响就更大了 工程地质和地基的勘察技术 目 前主要仍然是现场钻探取样 室内分析试验 这是有一定局限性的 为适应现代化大型建 筑的需要 急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法 3 工程规划方面 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 特大的土木工程 例如高大水坝 会引起自然环境的改变 影响生态平衡和 农业生产等 这类工程的社会效果是有利也有弊 在规划中 对于趋利避害要作全面的考 虑 四 四 对土木工程的未来认识及其展望对土木工程的未来认识及其展望 对土木工程的未来的认识对土木工程的未来的认识 随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展 中国将面临一个更大规模的建设高 潮 可以说 我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期 而且 这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注 作为跨世纪的一代 这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干 向国际水平冲 击的良好机遇 同时 我们也深深感到 这是一个 机遇 与 挑战 并存 合作 与 竞争 交 织 创新 与 循旧 相争的时代 如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势 开创具 有中国特色 具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元 是对我们跨世纪一代人的严峻 挑战 放眼世界 美国的现代化进程可谓先进 而现今资料表明 未来美国要投入 16000 亿 3 美元来解决已建工程的不安全状态 譬如 氯离子所引发的建筑锈蚀等等 作为当代土木 工程师 在传承前人辉煌成就的同时 也必须多多吸取已出事故的教训 在今后的工作中 进行创新改良 实现可持续发展 对土木工程事业的未来展望对土木工程事业的未来展望 1 指导理论的继续发展 在可以预见的将来 土木工程工程技术理论的核心部分仍 然是力学 新的分析方法和新的数值处理方法将是土木工程中力学的突破方向 在对复杂 结构 流体介质等情况下的受力分析和近似上 现有的方法仍然具有很大的局限性 更加 专门化的数学在将来也应该有很大的发展 用以处理土木工程技术中复杂的数值问题 更 先进的电子计算机的应用 使得对复杂的情况的模拟更有把握 更接近于现实 力学也会 突破宏观框架 向微观发展 控制论 虚拟现实等技术也在力学中加深影响 另一方面 土木工程学科将向周围继续发散 与材料 环境 化学 电子信息 机械 城市规划 建筑等相关学科进一步的交叉 融合 互相支持 互相服务 土木工程内部的 次级学科也同时会在现实需要的推动下产生出新的学科 如对城市地下空间的大规模利用 就使得新的地下规划学科有了产生和发展的必要 不同次级学科的理论也会相互渗透 比 如现在就有一些大型体育场馆采用了类似桥梁的悬索结构 2 工程实现的变化 土木建筑的最终目的是建设出合乎设计要求的工程构造物 从 设计到成果中间需要一个很长的工程实现的过程 这也是土木工程一个重要的组成部分 甚至可以说是土木工程最重要的方面 有了好的理论和设计 没有好的工程实践 一样不 会产生一个优秀的作品 信息时代正在迎面走来 其他学科和其他方面的新观点新技术 必然的也会影响到土木工程 并且为这一传统学科注入新的活力 包括控制理论 施工技 术 新材料 环境工程 经济理论等等 3 全过程信息化 信息化的特点将更深的渗透到未来的土木工程中 重点不仅仅限 于 CAD 方面 也包含对工程进度的管理 运行中数据资料的收集 分析 整理 对建筑 物结构 强度 可靠性的分析和相应对策的决策等 这些也是主动控制和智能化实现的基 础 全过程信息化对今后的土木建筑构造物的维护有很大的意义 比如可以使用植入的传 感器配合电子计算机实现对建筑全方位的实时的监控 及时掌握整个建筑物的状态 我国 现在正是基本建设的高潮 20 30 年后 现在这些建筑物逐渐进入维护期 如果能在现在 建造过程中就做好各种信息化准备工作 对今后维护也大有帮助 信息化也成为专家系统 技术的基础 程序的解题能力不仅取决于它所采用的形式化体系和推理模式 而且取决于 它所拥有的知识 要使一个程序具有智能 必须向它提供大量有关问题领域的高质量的信 息输入 4 可持续发展和人性化 这两个要求是与社会经济的发展相适应的 社会的发展要 求更加充分合理的利用资源 社会生活水平的提高也提高了对土木建筑设施人性化的要求 整个土木工程过程是建立在对资源和能源的不断消耗上的 在可持续发展成为整个社会的 主题的时候 土木工程也必然的要面对这个问题 对资源和能源的节约 包括在建设中的 和使用过程中的 成为土木工程以后的一个方向 这要求有良好的设计和有效的运作管理 机制 土木工程构筑物在它的整个寿命周期 从规划 设计 建造到建成后的使用 维护 拆除都要尽量的将对环境的影响降到最小 同时尽可能大发挥它的社会经济效应 这对土 木工程提出了新的要求 具体的要求包括 资源的保护 资源再利用 污染控制和全方位 的质量 我国正在施工中的青藏铁路较好的体现了可持续发展的特性 从设计环节开始就 注意了对青藏高原脆弱生态环境的保护 全路设计为封闭构造 杜绝了固体废弃物的污染 也严格的控制了噪音污染 施工过程中也相当注重对周围环境的影响 5 主动控制技术 迄今 绝大部分的土木工程建筑都是被当作一个静态的 被动的 4 物体 对周围环境的影响 如风动 温度变化 突发事件等只能依靠自身的结构进行被动 的抵御 显得缺少灵活性和应变能力 今后土木建筑设施的一个发展方向之一就是主动控 制技术在建筑构造物中的应用 运用计算机技术和模糊控制技术 以及一些预设的控制结 构 使得建筑物能够对各种环境因素做出适当的反应 综上所述 土木工程当今的发展是人类智慧的成果 土木工程是为了人类存在而存在 坚 持可持续发展道路 努力创新 土木工程定会走向新的高峰 参考文献参考文献 1 土木工程概论 第 3 版 叶志明 高等教育出版社 2 浅析土木工程施工管理的问题及对策 史勇剑 建工论坛 2011 年第 24 期 3 浅析土木工程的发展现状与发展趋势 祝彩霞 刘慧 4 土木工程概论 M 段树金 中国铁道出版社 北京 土木工程概论土木工程概论 课程学习总结课程学习总结 一 一 对土木工程材料和基础工程的认识对土木工程材料和基础工程的认识 在第 2 章 土木工程材料 中 介绍了各种土木工程材料 介绍了从古到今土木工程材料 在建筑中的变迁 并详细介绍了各种土木工程材料的性能 功能 使用年限和经济成本 介绍了土建材料对人类生活空间的安全性和舒适性可能造成的影响 还从材料对保证工程 质量 对工程造价的影响 对工程技术进步的促进作用等三方面介绍了土建材料在工民建 中的作用 在第 3 章 基础工程 中 介绍了关于土木工程中关于土力学方面的一些入门的基础知识 如岩土工程勘察 浅基础 深基础 不均匀沉降 地基处理等 课本通过引用历史建筑在 今日仍屹立不倒 说明了学好土力学在土木工程专业基础课中的重要性 为此 我将会在 大二 大三年级的时候努力学好工程地质 基础工程 地基处理等基本知识 争做一名合 格的土木工程行业的从业者 二 二 对对 大土木大土木 的分支工程的认识的分支工程的认识 在书本的第 4 10 章中 介绍了关于 大土木 的一些知识 包括了交通土建工程 桥梁 工程 港口工程 地下工程 水利水电工程 给排水工程等一些基本知识 第 4 章是 大土木 的总起 书本通过丰富的图片和大量的事例引证 介绍了关于一些建 筑工程的基本知识 通过对第 4 章中的基本构件 单层与多层建筑 高层与超高层建筑 5 特种结构的学习 使我对 大土木 有了一定的了解 也引起了我对学习土木工程的乐趣 章末的未来展望 使我了解到未来 大土木 的发展趋势 也正是因为通过对本章的学习 了解到了新时期下对我们土木工程从业者的新要求 即要具备 5 个 观 生态观 经济观 科技观 社会观和文化观 在第 5 章 交通土建工程 中 介绍了交通土建相关的道路工程 铁路工程 机场工程 隧道工程等方面的知识 通过对本章的学习 了解到了 5 大运输方式各自的优缺点以及目 前我国在交通土建方面的现状 在进行本章学习的过程中 了解到了大量有关交通土建的 物理知识 收获颇多 在第 6 章 桥梁工程 中 通过学习了解到桥梁的分类 结构形式 桥梁工程的总体规划 和设计要点 和桥梁工程的未来展望等知识 在本章的学习过程中 看到大部分精美的图 片 给我带来了美的享受 在对桥梁工程的未来展望部分 了解到了桥梁工程将会向着 大土木 的方向发展 在第 7 章 港口工程 中 介绍了有关港口分类 规划与布置 码头建筑 防波堤 护岸 建筑 港口仓库与货场 和港口工程的前景展望等知识 在对本章的学习过程中 了解到 了我国主要港口的一些情况 以及关于港口方面的一些土木工程的知识 了解到了港口建 设与经济的全面发展必将在推动中国经济发展中起到越来越重要的作用 在第 8 章 地下工程 中 介绍了有关地下工业建筑 仓库建筑 民用建筑 人防工程 以及怎样开发和利用地下空间的一些知识 通过对本章的学习 使我认识到合理开发和利 用地下空间是解决城市有限土地资源和改善城市生态环境的有效途径 在第 9 章 水利水电工程 中 介绍了有关农田水利工程 水电工程 防洪工程以及发展 前景等相关知识 通过对本章的学习 使我了解到水利工程的发展趋势以及水利水电工程 的光明前景 在第 10 章 给排水工程 中 介绍了关于工民建给排水方面的一些基础知识 使我了解到 给排水工程是为中国城市建设现代化程度与人民生活福利设施水平不断提高而形成的一门 内容不断充实更新的工程技术学科 了解到了近半个世纪以来给排水工程在规划 设计 施工 维护和管理等诸多方面都在取得不断地进步 三 三 对土木工程施工管理的认识对土木工程施工管理的认识 在第 11 章 土木工程施工 第 12 章 建筑项目管理 中 使我了解到了关于工程监理等 方面的相关知识 了解到了土木工程施工一般包括施工技术和施工组织两大部分 若想开 展好土木工程施工 就必须学好土木工程材料 材料力学 结构力学 土力学 混凝土结 构和钢结构等主干课程 认识到了土木工程施工是一门实践性很强的课程 不仅来源于课 本的理论知识 更来自于实际施工经验的总结 通过对本章的学习 初步了解了土木工程 管理的一些方法 了解了与工程监理相关的程序与法律法规 对土木工程有了更进一步的 认识 四