土木工程概论论文参考文献:
[1]佘睿,巩学梅.土木工程概论类课程教学探讨[J].宁波工程学院学报,2008,(06).
[2]吴萱,董俊.土木工程专业人才培养模式研究[J].高等建筑教育,2009,(03).
[3]王清标,等.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与研究,2012,(04).
[4]郭旭红.浅谈“启发式教学法”[J].河南机电高等专科学校学报,2001,(03).
[5]林龙镔,等.《土木工程概论》省级精品课程建设的体会及其对教学启示[J].福建建筑,2012,(02).
土木工程概论论文参考文献:
[1]丁大钧.土木工程概论(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[2]叶志明.土木工程概论[M].北京:高等教育出版社,2004.
[3]贡力.土木工程概论[M].中国铁道出版社,2009.
[4]佘睿.土木工程概论类课程教学探讨[J].宁波工程学院学报,2008.
[5]裴星洙.土木工程专业提前进入毕业设计(论文)的实践研究[J].赤峰学院学报(自然科学版),2010.
[6]王浩钰.设计类课程多元化考核体系研究[J].当代教育论坛,2010.
[7]张亦静.基于团队协作的土木工程专业毕业设计模式探讨[J].湖南工业大学学报,2008.
[8]周新刚.土木工程概论[M].中国建筑工业出版社(第一版),2011.
[9]崔京浩.土木工程卓越工程师教育培养计划系列教材:新编土木工程概论[M].清华大学出版社,2013.
[10]钟汉华.土木工程施工概论[M].中国水利水电出版社,2008.7.
[11]王作文.土木建筑工程概论[M].化学工业出版社,2012.11.
[12]张志国.土木工程概论[M].武汉大学出版社,2014.3.
[13]成虎.建设工程法规概论[M].重庆大学出版社,2011.10.
[14]巩天真.土木工程监理概论[M].北京大学出版社,2013.8.
[15]邓友生.土木工程概论[M].北京大学出版社,2012.7.
[16]叶献国.建筑结构选型概论[M].武汉理工大学出版社,2012.1.
[17]巩天真.建设工程监理概论[M].北京大学出版社,2009.8.
[18]韩峰.铁道线路工程概论[M].中国铁道出版社,2010.7.
[19]周国恩.土木工程施工[M].化学工业出版社,2011.7.
[20]肖本林.土木工程与建筑教育改革理论及实践[M].绘测出版社,2014.4.
土木工程概论论文参考文献:
[1]董菲,徐春媛.试论现代土木工程教学的创新方法[J].建筑工程,2012,(10):90-92.
[2]何忠明,刘建华.浅议高校《土木工程概论》课程教学改革[J].科技资讯,2011,(7):169-171.
[3]王琰,周戒.对现代土木工程专业教育的几点探讨[J].高等建筑教育,2003,12(3):12-14.
[4]王清标,初明祥.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践,2012,4(4):75-77.
[5]叶志明,宋少沪.把教的创造性留给老师,把学的主动权还给学生[J].中国大学教学,2006,(8):8-9.
[6]刘云平,相琳.《土木工程概论》课中的人文素质教育[J].南通大学学报(教育科学版),2007,23(2):84-85.
[7]刘胜兵.《土木工程概论》课程教学及考试改革探讨[J].中国电力教育,2012,(31):70-71.
随着我国建筑的现代化发展,土木工程在我国国民经济中的地位日益突出。社会科技的不断发展,使建筑的造型、功能、规模以及技术逐渐多样化、复杂化、大型化,与之相关的设备、材料、技术也不断更新。此外,生态技术、信息控制技术、节能技术等新技术也不断应用于建筑领域。超高层建筑、超大跨度建筑、特大跨度桥梁建筑、大型复杂结构建筑等,在国家建筑水平方面,已成为重要的衡量标准。而土木工程的现代化发展,主要体现在创新与技术方面。
一、土木工程概述
所谓土木工程,是建造公路、桥梁等各类工程设施的一种科学技术总称。土木工程包括建造工程中的施工材料和施工设备,此外,地质的勘察、图纸的设计、工程的施工、建筑的保养与维护都是土木工程的内容。土木工程作为一门学科,内容丰富多样,结构比较复杂,门类也比较多。
土木工程是国家建设中的重要组成部分,在一定程度上影响着经济以及社会的发展。土木工程作为国家建设的一种,与人们的日常生活也有密切联系,如办公楼、公路、桥梁,无论是工作还是生活,都与土木工程有一定的关联[1]。农田管理中所使用的灌溉设施、城市废弃物的排放管道等,都离不开土木工程,因此,土木工程为人们的生活和工作,提供了一定的保障。另外,土木工程也具有一定的艺术价值。北京奥运时期所建造的鸟巢和水立方等体育场所,都是土木工程建筑的巅峰代表,同时也是一种艺术成果。土木工程的时代特征比较鲜明,在不同的时代,有不同的建筑特色。
二、土木工程的现状
我国土木工程,在高层建筑方面,20层以上的建筑已超过10000栋。其中,100m以上的建筑超过500栋,200m以上的建筑超过50栋,而300m以上的建筑超过20栋。处于上海的环球金融中心大厦,是土木工程中的最高层建筑,建筑整体高度达到492.5m,建筑楼层为95层。而公路、铁路事业方面,发展速度也比较快。我国高速公路在2010年完成2.4万公里的路程建设,总里程可达7万公里,在世界上稳居首位[2]。我国铁路在2010年,也完成了8.5万公里的路程建设,其中,青藏铁路的建设与开通,是我国铁路发展史中的里程碑,意义重大。地铁和轻轨作为我国城市铁路建设的主要内容,发展规模正在不断扩大。另外,桥梁建设方面,我国已建成的桥梁,有各种类型,所使用的材料也不尽相同,部分桥梁建筑可与达到国际水平的桥梁相提并论。在前十位世界跨径桥型中,我国有6座斜拉桥和2座悬索桥,是我国实现由桥梁大国转变为桥梁强国目标的重要表现,这在一定程度上也显示了我国的综合国力。
在建筑材料以及施工工艺方面,主要采用混凝土及其相关技术。建筑原材料多采用球状、活化等新型水泥以及性能比较高的减水剂,硅灰、粉煤等超细掺合料的使用也比较广泛。在混凝土施工技术方面,计算机技术、检测设备、搅拌设备等新工艺的使用,有效改善和提高了混凝土技术在性能控制和性能设计方面的水平。而预应力技术的应用,一方面为解决建筑难题提供了技术支持,另一方面也创新了建筑结构。预应力技术在公路建设中的应用,可以有效解决伸缩缝和混凝土开裂方面的问题,延长公路的使用期限。预应力技术在桥梁建设中的应用,可以解决不同类型桥梁的跨度问题[3]。而预应力技术在水利以及其他工程建设中的应用也比较广泛,如旧建筑的拆除、加固、改造等。
在城市人口持续增长的同时,城市建设规模也不断扩大,随之而来的用地紧张以及交通拥堵等问题也日益突出,在很大程度上影响了人们的正常生活。土木工程建设需要不断扩展建筑空间,主要方式有地下和高空两种。高空扩展,主要是增加建筑高度或是建筑楼层,而地下扩展,主要是城市地铁建设。这两者建筑空间的扩展方式,都会在一定程度上缓解用地紧张、交通拥堵等城市问题,有效节约资源,促进土木工程的现代化发展。
三、土木工程的未来
(一)建筑功能更全面
在土木工程取得发展的同时,相应的要求也不断增加,因此,土木工程的发展,需要使其功能更全面。住宅建筑、商用建筑和公共建筑,在建筑功能要求方面,主要强调建筑与环境的协调与融合,在布局结构方面,充分考虑天然气和水电装置,利用现代化设备调节室温。转变传统土木建筑理念,与社会现代化发展相适应。
(二)建筑类型更多样
随着建筑力学与材料学的深入发展,建筑工程在建筑类型方面的要求逐渐多样化。建筑类型的制约因素比较多,包括建筑材料、建筑结构、建筑工艺等。在保护环境、节约能源、减轻交通压力的基础上,满足大众开展公共活动的需求,推广新兴的大跨度以及网架结构建筑类型,使建筑类型日益多样化。
(三)道路交通更快捷
社会经济以及城市现代化的发展,使城市人口不断增加,相应的交通需求也日益增加。其在道路交通方面的要求,主要体现在高效和快速上[4]。土木工程的现代化发展,在一定程度上,为道路交通的快速化发展提供了有利条件。要实现航空、铁路以及公路运输的高速、快速发展,就需要采用新的建筑理念和建筑技术。
(四)城市建筑更立体
城市人口的持续快速增长,使城市密度不断上升,用地紧张、交通拥堵等问题日益频繁。土木工程的现代化发展,需要有效解决这些城市问题,使城市建设向立体化方向发展。而城市建设的立体化,主要是通过多层或是高层建筑来实现,因此,高层建筑在一定程度上,已成为城市现代化发展的重要标志。
结语
就目前情况而言,我国土木工程在部分领域已处于世界领先水平,但在相关的设计和技术方面,还存在一系列问题。我国土木工程未来的发展,需要转变建筑理念,不断加强施工技术,广泛使用新材料和新技术。有效结合建筑理论与实践,在运用理论进行指导的同时,需要充分考虑其实践作用。利用先进的建筑理论指导实践,在实践过程中将理论转换为实际的操作手段,以此实现理论与实践的有效结合。我国土木工程的现代化发展,主要体现在功能的全面化、类型的多样化、交通的快捷化以及建筑的立体化方面。
参考文献
[1]王洪磊. 浅谈土木工程的现状与未来发展趋势[J]. 数字化用户,2013,08:28.
[2]吕威,孙越. 土木工程的现状与发展趋势的探究[J]. 黑龙江科技信息,2014,30:242.
[3]丁伟. 分析土木工程的现状及其未来发展趋势[J]. 科技创新与应用,2013,20:240.
中图分类号:TU-0 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2014)10-
土木工程从远古时期就已经存在,由原始的伐木采石,建造出模仿天然掩蔽物的人类居住场所,到新时期的超高层建筑、水利工程、超高长跨度桥梁,土木工程的发展与变化,代表了人类发展的历程。在历史的发展过程中,土木工程的理论、分析手段、施工技术、地基处理都有了更多的发展与突破。21世纪人们生活水平不断提高,而经济飞速发展为土木工程带来了更多的要求,所以根据土木工程发展现状,分析未来土木工程发展方向,是非常重要的工作。
1.土木工程发展意义
土木工程的根本含义是征服大自然,通过人力实现自然界带来的效果。随着各项土木工程技术的发展,各种高层建筑拔地而起,桥梁、水利工程、公路使人们的生活更加便利。土木工程是提高人类居住环境与交通的核心产业,提高土木工程建设水平,完善土木工程发展体系,实现社会、环境、经济共同发展的根本性目标,是土木工程发展的重点。人类需要良好的生存空间,舒适的生活环境,为了获得更好的居住环境,更加优秀的土木工程技术将不断出现。
2.土木工程发展现状
为了明确土木工程未来发展趋势,必须明确土木工程发展现状,通过现状分析出土木工程的特点。
2.1土木工程理论发展
土木工程发展由两方面组成,分为土木工程理论与设计,理论是土木工程的基础,设计是通过实际证明理论的过程,只有成熟的理论作为基础,才能使土木工程设计真正的得到进步。土木工程理论由力学、计算机、统计学等多种学科组成,必须通过多个学科的综合知识体系,确保土木工程理论的可靠性。近年来计算机技术不断成熟,土木工程也进行了飞越式的提升,根据道路、桥梁、建筑等土木工程,分别开发了多种模拟施工计算软件,这些软件为土木工程设计的突破带来了很大支持。信息化进行不断加速,而土木工程的相关资料与技术可以快速传播与交流,我国土木工程通过网络吸收每个国家优势的理论与技术,并且在网络上交流先进的土木工程理论。
2.2土木工程设计发展
土木工程设计摆脱了传统设计的缺陷,全面分析了土木工程的环境、经济、安全等因素。新型材料、结构、工艺、施工方法不断出现,人类可以将土木工程的规模扩大化,高层建筑也在不断增长,超高层、超跨度复合结构体施工技术也在不断成熟,土木工程设计逐渐向长、高、柔方向发展。土木工程设计建立在基础理论上,随着土建项目要求更加复杂,土木工程设计也需要更加多样化,只有及时吸收新技术,把握住新优势,才能使土木工程设计更加优秀。目前,土木工程设计已经得到了很好的发展,在受力、形式方面比较成熟。
2.3土木工程施工发展
施工发展主要体现在材料、设备、工艺这三个方向,其中材料中发明了复合高强钢材、碳纤维、玻璃纤维、双层玻璃、镁合金、镀膜玻璃、铝合金、节能混凝土等新型建筑材料,新型材料在许多建筑中得到应用,也为大型土木工程建设提供物质基础。工程实施设备更加自动化、科学化、机械化,通过新型施工机械,可以使大规模土木工程得以实现,有效提高土木工程建设发展速度。在城市地下工程中,也出现了各种不同的施工工艺,例如明挖、暗挖、盖挖、盾构、沉管、冻结、注浆等工艺技术,为地下空间开发打下了坚实的基础。
虽然我国土木工程在理论、设计、施工中得到了很好的发展,但是技术水平与发达国家相比还存在一定不足,为了提高我国土木工程发展水平,必须加强新型结构、新型材料、新型技术的研究与应用,将土木工程理论与技术完美结合,帮助土木工程收获更大的成果。
3.土木工程未来发展趋势
社会经济水平不断提高,大型城市与超大型城市数量飞速增长,人们对生活空间的作用提出了许多要求,寸土寸金已经成为城市居民的共识。为了应对日益增长的人口基数,高层、超高层建筑数量不断增加,有限的城市空间得到了极大的应用,已经成为城市发展的主要建筑体系,受到社会各界的重视。城市飞速扩张的同时,不仅仅对生存空间提出了要求,也对电力、能源提出了许多要求。大型水利工程建设、矿产资源开发、石油、天然气的运输,都是城市经济发展的重要影响因素。所以在我国建设大型公共土木工程,是非常重要的国家建设项目。我国能源分布较广,一般在西南地区存在较多的能源储备,所处地区地形特征较为复杂,并且山区、高原、丘陵等环境较多,导致资源开发较为困难。为了提高大型土木工程建设速度,实现水利工程建设、矿产资源开发等工程项目,采取大跨度桥梁与隧道是工程建设的关键因素。
从以上几种发展形式来看,未来的土木工程将逐渐应用于高层建筑施工、水利工程建设、矿产资源开发、能源运输等工程之中,通过大跨度桥梁与超长隧洞,改变自然环境带来的阻碍,实现更加快速的经济发展。通过精密的理论研究、新型工程材料、先进施工工艺,实现大跨、复杂结构、高层的土木工程建设,逐渐将大型土木工程普及到工程建设中,这就是未来土木工程的发展方向。
4.结语:
我国土木工程部分领域已经在世界中名列前茅,但是土木工程理论、设计、施工中还存在一些问题。为了提高我国土木工程建设水平,需要积极学习发达国家土木工程技术,合理运用土木工程技术,实现经济腾飞发展。在未来的土木工程研究中,需要加强结构形式、建筑材料、施工工艺等探索与研究,也需要加强土木工程理论与技术的融合,实现更大的突破。
参考文献:
[1] 任秋荣,叶龙,李向召.土木工程发展现状及趋势[J].制造业自动化,2011(12):150-152.
中图分类号:G642文献标志码:A文章编号:10052909(2012)06006802一、土木工程专业的培养目标
根据《高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲》[1]可知,土木工程专业培养掌握土木工程学科的基本理论和基本知识,能在房屋建筑、隧道与地下建筑、公路与城市道路、铁道工程、桥梁、矿山建筑等的设计、施工、管理、咨询、监理、研究、教育、投资和开发部门从事技术或管理工作,具有初步的项目规划和研究开发能力的高级工程技术人才。
二、土木工程专业与建筑设备工程的联系
房屋建筑是土木工程内容之一,而建筑设备工程是房屋建筑中不可缺少的组成部分,必须与建筑、结构相互配合才能发挥建筑物的应用功能。各种建筑设备工程都离不开管道,在建筑物中要安装这些管道,不可避免的要穿越墙体、楼板和基础,土建施工中要预留穿过楼板的孔洞,如果没预留,临时凿洞,既浪费劳动力又影响施工质量,这些说明了土木建筑工程与设备工程之间有着密不可分的关系,土木施工技术人员必须对设备工程知识有一定的掌握和了解。
三、土木工程专业建筑设备工程课程内容在教学中存在的问题
(一)课程内容与土木工程专业联系不大,与专业其他课程有重叠
建筑设备工程是土木工程专业的一门应用性专业技术课程。学生学习的目的在于掌握建筑设备工程技术的基本知识和基本理论,具有综合考虑和合理处理各种建筑设备与建筑主体之间关系的能力,从而能做出适用、经济的建筑设计。该课程并不要求土木专业学生掌握建筑设备工程技术的理论基础和相关各类工程的设计计算。如在课程中,设置了室内给排水管网、室内供热管网,以及通风管道等有关建筑设备工程设计计算的内容,这些内容是建筑环境与设备工程专业的核心内容,而对于土木工程专业,根据专业培养目标,不要求学生具有建筑设备工程设计的能力。
此外,课程中对流体力学、传热学、电工学基本知识的讲述占用了一定篇幅,这三门课是建筑设备工程的专业基础,这些知识的学习有助于学生掌握建筑设备基本知识,而该课程本身内容较多,且在土木工程专业开设的流体力学和电工学课程中已有讲述,课程中这部分内容的设置既占用了学习时间又分散了学习精力[2]。
(二)课程中与土木工程专业有关的内容范围较小
根据专业培养目标,土木工程既包括房屋建筑工程也包括桥梁隧道工程,因而与土木工程有关的设备工程既有房屋建筑内的设备工程,也有与桥梁道路有关的室外设备工程。现有的《建筑设备工程》教材主要包括建筑给排水、供暖工程、通风空调、电气照明等内容。这些内容主要是房屋建筑内的设备工程,只涉及了与土木工程专业有关的部分内容,而对于与房屋建筑外的土木工程有关的设备工程没有讲述。如课程中涉及到供暖工程,只讲述了室内采暖,没有室外采暖管网的布置敷设以及施工安装等内容,而这些内容涉及到管沟的建造以及与室外构筑物、交通线路、各种管道的相互协调等,与土木工程有一定联系,有助于培养学生的专业技能。
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
王利霞土木工程专业建筑设备工程课程内容改革研究
(三)课程中关于各种系统工程施工图识读的内容较少
对土木工程专业而言,建筑设备工程课程重点应放在建筑设备与建筑主体结构的关系,以及建筑设备与建筑施工技术的结合上,而建筑设备工程施工图能充分反映这两个方面的内容。在现有的教材中,具有专业针对性的教材很少,各种专业使用的建筑设备工程教材内容基本相同,教材中没有完整的室内外给排水施工图、室内外供热管网施工图、空调和通风系统施工图,以及这些图纸的识读方法,教材中关于各种建筑设备工程施工与土建施工相互配合的内容也较少。土木专业的学生看不懂设备施工图,在施工过程中难以实现设备与结构、建筑外形的相互协调。
四、土木工程专业建筑设备工程课程内容改革建议
(一)删去各个系统水力计算内容,删去课程中流体力学和电工学相关知识
建筑设备工程课程涉及内容繁杂,包括采暖、通风空调、室内给排水、燃气供应以及相应的专业基础知识—热工流体知识。内容几乎涵盖了建筑环境与设备工程专业的所有内容。内容非常多,而建筑设备工程课程对于土木专业来说并非主干课,教学时数较少,因而在较少的时间要学习较多的内容,教师和学生都很吃力,且效果不佳。因此,对于土木工程专业,应删去供热、给排水、通风空调系统的水力计算以及流体电工等专业基本知识和内容。
(二)增加室外管网的布置敷设及施工内容
建筑设备工程包括各种管网,如给排水管网、供热管网、通风空调管网、燃气管网等。建筑设备工程与土木工程的联系主要体现在各种管网布置、敷设及施工与土木工程的相互协调上,这些内容也应该作为建筑设备工程的主要内容之一。教材不仅要讲述室内管网的布置敷设,而且还应增加室外管网布置敷设及施工安装等相关内容。
(三)将各种设备工程的施工方法和施工图的识读作为重点内容
土木工程专业学生学习建筑设备工程主要应强调应用型知识,在教材中,应向学生提供必要的数据、施工方法、常见质量通病及预防措施、验收规范要求等知识,应把施工方法及施工、土建的配合作为重点内容,在教材中应增加各种系统的施工图,强化学生的识图能力。
五、结语
在土木专业中,建筑设备工程是一门应用性的专业技术课,针对该课程内容多、课时少的特点,以及结合土木工程专业要求,对现有教材内容进行适当增减,突出重点内容,编写出专业针对性强的教材,以培养土木专业学生具有协调建筑结构与设备施工的能力。
21世纪是高科技时代,土木工程将会引进更多的高新技术,土木工程发展极为迅猛,其实践和研究已取得显著成就。据澳大利亚的科学家分析, 2080年世界人口将达到顶峰(106亿),而后有所降低,因此,我们要将土木工程引进更多的高新技术,以适应可持续发展战略,促进土木工程进一步提高、创新和发展。
1 土木工程的涵义
土木工程是应用各种材料、和设备进行勘测、设计、施工、保养维修等建造各类工程设施的科学技术的统称。从狭义来看土木工程即指工程建设的对象,如建造在地下或者地上、水上或者陆上、间接或者直接影响人类生活、科研服务、军事战略的各种工程设施,包括房屋、道路、堤坝、运输管道、铁路、桥梁、隧道、港口、海洋平台、电站、防护工程、给水排水等。本文主要以房屋建设工程为中心进行论述。
2 新世纪的土木工程
2.1 新世纪土木工程的高层建设成就
新世纪以来,城市化的进程不断加快,由于城市用地日趋紧张,于是我国高层建筑飞速发展,不仅体现在数量上,还体现在质量上。据初步统计,我国已建成20层以上高层建筑物10 000多栋,超过100 m的高楼有500多栋, 200 m以上的高层建筑50多栋,有20多栋超过300 m。例如长沙中心百货大楼为悬挑结构,总高115m,共三道预应力混凝土悬挑大梁,每道挑起6层楼面;南京多媒体通讯大楼为巨型框架结构,32层,140.5 m高,四角的电梯井筒为其四根巨柱,整个大楼有4道大梁;上海浦东金茂大厦其主要采用的是钢筋混凝土和钢构架混合结构,地上88层,高度420. 5 m,地下3层;重庆中建大厦也为悬挑结构,52层,高192 m,中央电梯井筒作为承载柱,悬挑部分为预应力混凝土桁架,每层悬挑结构分别承托8层楼面;深圳香格里拉大酒店用了巨型框架结构,33层,114 m高,采每隔6层设置一道大梁,将6层的楼面荷载传至巨柱上,巨柱由筒体形成;另外还有海金融中心大厦地面94层、地下3层,高466m,以及高368. 5 m的香港中国银行,高374 m的香港中环广场大厦,高347. 5 m的高雄T&C塔楼。从世界范围来看,目前最高的建筑,迪拜的哈利法塔高828m,台北101大楼高508m,芝加哥高442 m的Sears塔楼,吉隆坡高452 m的石油双塔楼二栋,高346. 3m芝加哥Amoco大厦。
2.2 新世纪土木工程大跨建筑的成就
新世纪以来,中国建成了不少大跨度预应力混凝土马鞍形壳板屋盖单层建筑,随之我国大跨建筑、大空间建筑显著发展,不仅包括单层建筑,还包括了多层建筑。
2.3大跨建筑的土木工程实例
上海色织四厂工程于20世纪80年初建成,是国内最早、最有影响的大跨多层预应力混凝土结构工程,为6层,双跨,每跨20 m的预应力混凝土框架结构,柱距7.2 m;珠海玻璃纤维厂主厂房采用了大跨度部分预应力混凝土门式刚架结构,由4跨连续组成;珠海海关联检大楼,为大柱网预应力混凝土双向框架结构,纵向7跨,每跨18 m,横向5跨;上海闵行影剧院工程为大空间建筑,平面为正六边形,对角线长28 m,采用了预应力混凝土平面交叉梁系屋盖结构;珠海海关联检大楼为大柱网预应力混凝土双向框架结构,纵向7跨;北京西客站主站房门吊装阶段和使用阶段受力的不同,分别在下弦跨中区段、边部受拉斜腹杆和上弦端部区设置了预应力钢索,其上弦、下弦和腹杆均采用焊接H型钢断面,为楼跨度为45 m,其大梁为45 m跨的预应力钢桁架结构。
2.4大跨建筑预应力技术的应用
从20世纪80年代以来,我国预应力技术已从单个构件发展到预应力结构的新阶段。由于预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中发挥着其独特的优势,因此其是大型会议展览中心、建造大跨度公共建筑、大开间住宅高层、超高层建筑以及转换层结构、重型传力大梁等承受特重荷载结构中不可缺少的关键技术。大跨建筑大多采用预应力混凝土结构、空间钢结构,大柱网、大开间的多层与高层建筑以及核电站预应力安全壳、大型预应力储仓与储液池都应有到预应力技术。例如苏州八面风商厦是中国第一次在高层建筑中采用24 m跨的大跨预应力混凝土框架结构体系,江苏省公安厅大楼采用预应力混凝土曲梁转换层、苏州工业园区国际大厦为预应力混凝土交叉梁系转换层、南京娄子巷高层商住楼预应力混凝土厚板转换层,南京山西路金山大厦等高楼中采用预应力钢-混凝土组合结构转换层的体系。
3 土木工程活动与可持续发展
新世纪社会经济不断发展,以混凝土、钢铁和玻璃幕墙为代表的现代城市建筑正在无节制地扩张,造成了环境破坏和人与自然的不协调。在这样一种背景下,展望未来,土木工程的发展应该与可持续发展紧密联系起来。首先,土木工程师和建筑师应该树立可持续发展建筑观,在土木工程的建设过程中应该将工程与环境效益结合起来,有效利用太阳能、节能技术、自然通风、材料循环利用等自然方式,尽量减少对建筑工地周围树木、植被、土地的破坏,实现生态系统的良性循环,保证绿色建筑的兴起。
就土地利用而言,为了使土木工程与可持续发展相适应,我们应该在房屋建设的过程中节约用地;就材料而言,近年来土木钢纤维、聚合物浸渍混凝土、玻璃纤维混凝土、节能混凝土、钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等都已经在不断研究并促进了发展,为了使用不污染环境,高效、节能、节水的建筑技术和建筑材料,在房屋建设工作中我们可以加强粉煤灰利用、用废橡胶筑路、碎玻璃制砖以及废混凝土、废砖石经回收加工使变废为宝,或者要求不高的地面材料或填充料,也可用于筑路或重新制砖。利用碳纤维材料加固修补混凝土结构的技术是未来土木工程材料上的发展趋势。就水资源而言,我们要在房屋建设的过程中加强对水资源的利用,因为水是人们生活耐以生存的基础,也是土木工程中不可缺少的元素,目前我国水资源紧缺,工程污染水增多,严重影响了环境,因此,我们一是要努力减少水的消耗量,二是要注意水的二次利用,以满足人口增长和经济发展的需要。
结束语
新世纪社会经济将不断持续发展,土木工程的设计、施工和理论研究方面都取得了重大的突破,同时土木工程还在持续发展,我们应该将其发展与可持续发展相适应,加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,实现土木工程的更大突破。
参考文献:
[1]方从严,梁有峰,吴庆.土木工程的现状与未来发展趋势综述[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2005年02期
[2]丁大钧. 我国土木工程的新进展[J]. 淮阴工学院学报. 2003年01期
中图分类号:S969 文献标识码: A
一、前言
近年来,土木工程不断发展,使得土木工程的发展现状及未来发展方向问题引起了人们的普遍关注。我国在土木工程的发展方向上虽然取得了一定的成绩,但水平依然有待提高。因此,新时期下,我们要加强对土木工程发展现状及未来发展方向探析。
二、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。它既包含建造工程中所涉及到的材料、设备以及勘察、设计、施工、保养维护等活动;同时也包括工程建造的对象。可以说土木工程是一门内涵广泛、结构复杂、门类众多的学科。
土木工程与人类的生活密切相关,也就是说人们的衣、食、住、行处处都与土木工程相关联。其中“住”直接依赖于各种类型的建筑物,而对于“衣、食、行”的影响表现为:可以通过兴修水利、建造农田灌溉设施以及城市供水系统来解决人们的衣食的问题,另外还可以通过建造道路桥梁来解决人们的出行问题。总之,土木工程与人类社会的发展是相辅相成的,我们可以从土木工程所建造的建筑物中直接察觉出各个历史时期的经济、文化、科技现状。
土木工程在漫长的发展过程中,已经取得了许多具有历史意义的成就,这些成就不仅仅是体现在工程建造的安全性和经济性方面,更重要的是在结构力学的理论分析或者结构设计的手段和技术等方面有了许多突破性的进展。
三、土木工程的发展现状
1、土木工程理论的发展
土木工程的发展包括两个部分,即土木工程理论和土木工程设计,理论是基础、设计是理论的体现,只有建立坚实的理论基础,才能让土木工程设计得到最大的进步。土木工程理论包括力学、统计学、计算机等学科,需要对每个学科综合加固,切实保证理论基础的可靠性。计算机技术的发展也给土木工程带来了极大的飞跃,针对建筑、道路、铁路、桥梁、隧道等专业开发了相应的计算软件,这给土木工程的设计带来了很大的突破。随着信息化进程的加快,土木工程发展的信息交流得到了很好的进步,对于国家各个建设项目、甚至国际项目的优势理论都可以与同行进行交流学习。
2、土木工程设计的发展
土木工程设计和规划改变了凭借经验设计的惯例,趋利避害地全面考虑土木工程的安全、环境、经济等所有因素。随着新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现,人类更有可能从事更大规模的土木工程修建,高层建筑不仅在数量上越来越多,超高层、超大跨桥梁和大跨结构等大型复杂结构的兴建,结构设计呈现更长、更高、更柔的发展趋势。土木工程设计是建立在坚实的理论基础上的,随着对土建项目要求的增长,土木工程设计也更加向更复杂的方向发展,只有把握好新技术、新优势才能把土木工程设计想更加完善的方向发展。目前,土木工程设计发展取得了一定的成绩,在形式、受力等方面取得了进步。
3、土木工程施工的发展
土木工程施工的发展体现在施工材料、施工设备和施工工艺三个方面。施工材料出现了复合材料高强钢材等全新建筑材料,如碳纤维、玻璃纤维增强塑料、双层中空玻璃、镁合金、镀膜玻璃、铝合金、各种节能混凝土等,新型材料在工业和民用建筑中得到广泛使用,为复杂大型土木工程提供了重要物质基础。工程实施的设备、工具不断地向自动化、机械化、科学化发展,使得大规模复杂的土木工程不断发展并得以实现,推进了土木工程的科学快速发展。城市地下工程建设主要施工方法有明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等,也为地下空间开发提供了宝贵的经验。
总之,我国土木工程的设计、施工和理论研究方面取得了很大的进步,但是与发达国家还是有一定的差距。未来土木工程不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,更要加强土木工程理论和技术的融合与渗透,实现土木工程的更大突破。
四、土木工程发展趋势
1、精密化的理论研究
未来土木工程的理论发展趋势集中在力学,利用物理、化学、计算机技术对土木工程的不断应用,重点为解决数学分析与处理。现阶段,有些领域还不够完善,比如:对于结构复杂的、流体介质等受力分析,需要进一步精密研究。对于土木工程中复杂的数值问题,还需要专门化的数学来解决。土木工程的信息化,可以模拟更复杂的施工情况。
2、土木工程的空间发展
(1)向高空发展。
随着人均建筑面积不断缩小,人类努力开发所有可开发的土地资源,因此土木工程发展趋势是不断向高空和地下发展。向高空发展,近年来已经取得初步进展,我国已有了500m以上的高层建筑,波兰227Hz长波台的钢塔成为世界上最高的建筑。不断地在大中小城市出现的摩天大楼,更能说明向高空发展成为土木工程建筑物的必然发展趋势。
(2)向地下发展。
对于可开发的建筑资源,不仅有地上的高空资源,还有地下空间可以利用。在北京、上海等各大城市相继开通了地铁,对于土木工程在地下空间的应用,是一个良好的开端。不仅充分利用了地下土地资源,而且还缓解了地上交通拥堵的问题。随后,地下停车场、地下隧道、安装管道用的微型隧道等等的地下空间实现了综合应用。日本东京八重洲的地下街,是目前世界上最大的地下街。莫斯科切尔坦沃小区地下商业街,是目前深度最深的地下街,深度可达100m。并且,GPS(卫星全球定位)、RS(遥感)、G飞(地理信息系统)不断地在地下空间开发中得以应用。但是,随着这些高空和地下空间的断发展,也带来了一些新的问题,如:地震荷载、地下水流向的改变、原有地层应力的改变、生态环境的破坏等等。因此,如何实现高空和地下空间的可持续开发和利用是一个重要研究课题。
(3)向沙漠、海洋、太空发展。
未来建筑空间的延伸,也不只局限于陆地上,也可以向沙漠、海洋、太空发展。对于沙漠化越来越严重的地球来说,开发沙漠资源是必然的趋势。可以通过输水管道、人工河等工程,实现沙漠的改造工程,将是未来的沙漠中土木工程的一大趋势。拓展海洋空间,也是未来土木工程的一大发展空间。
3、土木工程材料的发展
土木工程的施工材料不仅要求质量高、安全性高、使用寿命长,而且随着生态型建筑理念的发展,对建筑材料造成污染、资源浪费等问题上要求更高,需要发展新型的、高新技术、生态建筑材料,以适应人和自然环境的协调发展。
4、土木工程信息化的发展
近年来,信息化已经普及,并且逐渐带动工业的信息化,必然也会对土木工程造成较大影响。土木工程的信息化包括智能信息处理技术、计算机技术、自动化控制技术、网络技术等等,这些信息化技术不断渗透到土木工程中,并且涵盖了土木工程的全过程,不仅限于设计和施工,还有工程的物业管理、物流管理、设备维护和建筑全方位的实时监控等等各个方面。也可以利用计算机模拟管道空间布线,也可以利用信息化技术实现大型设备的整体吊装、大型桥梁悬索受力的控制、高温高压的焊接控制、建筑物的爆破等等。
五、建议
土木工程的发展和材料及材料力学的发展是息息相关的,可以说每一次材料的发展都会对土木工程的发展带来飞跃式的发展,今后很长一个时期,土木工程的发展依然也是材料发展的趋势。我国土木工程虽然取得了一些成就,但总体水平与发达国家相比还有一定的差距,展望未来,不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,更要加强土木工程二级学科理论和技术的融合与渗透,实现土木工程的更大突破,争取迈上―个崭新的台阶。
六、结束语
由上文可知,土木工程是经济发展的核心部分。因此,我们要根据实际情况制定出合理的土木工程施工方案,确保建筑工程的质量安全。
引言
土木工程是指房屋、公路、铁路、桥梁、水工、港工、地下等工程的总称。土木工程对国家的经济建设和人民生活的影响非常明显和重要。土木工程密切关系到人类赖以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,为人类提供住宅、宾馆、公寓、衣料生产贮藏基地、食品冷库、公路、机场、铁路、港口、码头、厂房、实验室等现代人类生活和发展的必要场所空间。
1 土木工程的历史
1.1中国土木工程的历史:远在上古时期,中国古人类就在野处穴居,为了避免野兽侵袭,有巢氏(中国的传说中的巢居的发明者),才教古人离开天然岩洞、构木为巢,居于树上。我国古代土木工程多采用土、石、木等材料建造,建造技术和艺术造型达到当时极高的成就。像长城、赵州桥、都江堰等都是具有代表性的中国古代土木工程的杰作。
1.2 世界土木工程发展历史:在欧洲,大约8000年前已开始采用晒干的砖;凿琢自然石的采用,大约在5000~6000年前;至于在建筑中采用烧制的砖,亦有3000年的历史。世界古代的伟大建筑,以公认的七大奇迹最为引人注目,它们都建于公元前600年~公元前200年,且均为石材建造,大都用于宗教、军事和航海。且都是建于当时经济和科技非常发达的地区,说明土木工程的发展与经济繁荣和科技进步是密不可分的。
2土木工程的现状
2.1世界现状:随着19世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始使用,以及20世纪20年代后期预应力混凝土的制造成功,建造摩天大楼、大跨度建筑和跨海峡1000m以上的大桥成为可能。目前,世界上最高建筑是中国台北的101大厦,总高度为508m。近代体育事业的蓬勃发展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春笋般涌现。
2.2 中国现状:回顾20世纪特别是改革开放20年来,我国建设取得举世瞩目的辉煌成就。改革开放后在我国大陆建造了许多高层建筑,目前我国最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大厦。其他具有代表性的高层建筑还有深圳的地王大厦。在特种结构方面,我国有4所电视塔排在世界前十位,其中1995年建成的上海东方明珠电视塔以468m的高度排在世界第三位。为迎接2008年的奥运会,北京将建设一大批大跨超长建筑,像国家体育场“鸟巢”结构、国家游泳中心“水立方”、国家大剧院等。无论在工程结构的改革、建筑功能使用、新技术和新材料的采用上及合理组织施工方面,还是在抗震分析和计算机程序应用上及有关抗震控制试验研究上,我国均达国际先进水平。
3未来土木工程的发展
3.1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。
3.2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。
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。
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地合理的利用资源,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,土木工程也必然地要面对这个问题。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。
3.3主动控制技术。迄今,绝大部分的土木工程建筑都是被当做一个静态的,被动的物体。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。
4结束语
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
[1] 丁大均,蒋永生.土木工程概论[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2003
[2] 黄梦平,李晋栓. 中国赵州桥[M].上海:上海科技出版社,1981
[3] 贝伦·加西亚编. 刘伟庆,欧谨译.世界名建筑抗震方案[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2001
[4] 刘西拉.从结构工程学科的演变看传统学科的革新[J].科技导报,1992
[5] Concrete Structure for the Future.Proceedings of IABSE Symposium [J].Paris-Versailles,1987
土木工程从上世纪50年代开始,一直处于发展阶段,随着建筑技术的发展及人们需求的不断提高,其发展也极为迅猛。目前,我国城市发展进入了崭新的阶段,城市的规模、人口和数量也都有了飞速的发展,需要更多的建筑来满足需求,因此土工工程和建筑工程的价值表现将会更加明显。
1土木工程与建筑工程定义
1.1土木工程
土木工程是各类工程设施建设的科学技术的统称,一方面包括工程建设的对象,也就是建造在地上或者地下、水中或者陆地上的采用直接或间接的方式为人类生存生活科研服务的各种设施,比如房屋、铁路、隧道、运河、港口、飞机场、堤坝、海洋平台、防护工程、电站、桥梁等[1];另一方面还包括应用的材料、设备及实际进行过程中的勘测、设计、施工保养维修等技术活动[2]。
我国土木工程建设项目在不断采用新技术,使用新材料进行空间开发的过程中,出现了新的发展趋势,出现计算机与技术的有效结合,材料与环保内容的有效结合,新的运营方式与管理技术的有效结合以及新能源及能源多元化的出现,进一步促进了土木工程的新发展。
1.2 建筑工程
建筑工程主要是指对各类房屋建筑及其附属的设施的建造和与这些建筑配套的线路、管道、设备安装等活动综合形成的工程实体[3]。这里房屋建筑一般包括梁柱、墙壁、顶盖、基础及内部空间,从而满足人们日常生活、生产、居住、学习及其他公共活动等方面的需要。
建筑工程是土木工程的一个组成部分,通常建筑工程包括建筑结构、建筑材料和建筑施工三方面。其中建筑结构主要表现在受力体的反应和内部的应力如何有效与外力保持平衡;建筑材料主要是建筑工程施工的物质基础,包括材料的隔热、防火、防水、防爆等;建筑施工是将设计者的意图、思想和构思转化成实际需要的过程。
2土木工程价值体现
随着科学技术及工程实践的不断发展与进步,土木工程也逐渐成为结构复杂、内涵丰富的综合性体系。比如从土木工程建造的设施使用功能来看,包括水利运输事业、信息传输工具、陆海空交通运输、能源运输等方面,因此土木工程的技术可以有效运用多种物质条件,满足客户多种需求。
随着土木工程技术的发展,目前土木工程出现了许多分支结构,其社会价值属性不断发挥出来,其设施也开始丰富对各个历史时期的社会经济、文化、科学及技术等方面发展的内容,尤其是现代土木工程不断的为人类社会创造出新颖的物质环境与文化内涵,已经成为人类社会现代化文明进程中的重要组成部分。
另外,土木工程本身是一种实践性极强的学科,因此不论是对其基础理论的完善,还是对其实践经验的总结来讲,都发挥着重要的作用。土木工程追求技术、经济和建筑艺术的统一,提倡多样化的实用需求和审美要求,因此土木工程技术本身的功能要求某种程度上表现为一种空间艺术,通过对总体的布局、尺寸比例、色彩与环境等的搭配,并与地方风俗、文化和时代风格相结合,给人以美的享受,同时对文化进行了一定的宣传作用,突出了传统文化的时代价值和意义。
土木工程还具有一定的时代价值,时代性原则是对土木工程发展起到至关重要的影响的关键环节,由于现代化的发展,人们多样性的需要,要求土木工程设计要充分的展现时代性的原则,室内的各种设施设备、装饰材料甚至是内部的门窗等设施也需要不断的进行更新,来满足时展表现在消费者身上的要求。
3建筑工程价值体现
建筑工程的价值主要体现在其经济社会效益及设计建筑方面,具体表现如下:
首先,随着中国市场经济的不断发展,建筑业也正在从劳动密集型产业向技术密集型产业转变,一些先进的工艺设备和技术开始不断应用在建筑工程体系中,建筑工程开始更多的需要一些专业的技术人才,带动了大批的就业人口,同时促进了国民经济的发展。
其次,建筑工程的可持续性原则主要考虑的是对资源的使用程度上,要着重考虑到建筑及设计对能源、土地、环境及生态等方面的影响,是否对其可持续性造成打击等,可持续性的设计原则要求利用最少的资源创造出最大化的效益,这种效益主要的对审美及功能方面的解释,设计者通常会对设计所需资源进行总体的预算,同时设计出效益最大化的具体方法及策略,这样同时兼顾了眼前任务和长远利益,保证了建筑的可持续性发展;
引言
纵观人类文明史,土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。在我国的现代化建设中,土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。同时,随着社会和科技的发展,建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化,所采用的新材料、新设备、新的结构技术和施工技术日新月异,节能技术、信息控制技术、生态技术等日益与建筑相结合,建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。所有这一切都说明在土木工程中越来越体现了技术与创新的作用,谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势。谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。
一、土木工程的涵义
土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施,如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。经过多年的发展,目前土木工程的实践和研究己取得显著成就,无论是结构的力学分析,还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段,都有了非常大的突破;特别是近若干年,在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来,土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。
二、土木工程的发展现状
我国的土木工程建设从20世纪50年代起一直没有停过,且发展很快,尤其在近年来,发展极为迅猛,几乎整个中国成了一个大的建设工地。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
截止2000年底,我国铁路运营路程已达6.78万公里,居世界第4位,亚洲之首。铁路朝着城市轻轨和地铁两方而发展。同时,我国也在积极建造高速铁路,武汉至广州的高速铁路运营时间仅需4小时。此外,磁悬浮列车也在发展。桥梁工程也取得了惊人的成就,伴随着桥梁类型的不断翻新,主跨跨度一再突破。杨浦大桥、南浦大桥、芜湖长江大桥、南京长江二桥等大跨桥梁的建成都标志着我国的大跨结构达到了一个新的水平,己跨入世界水平先进行列。目前,我国己建成千米以上大桥3座、800m以上大桥8座、600m以上大桥15座、400m以上大桥40座,重庆万县单孔跨度达420m的钢筋混凝上拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。在水利建设方面,50年间全国兴建大中小水库8.6万座,水库总蓄水量4580亿立方米。建设和整修大江大河堤防25万公里,目前防洪工程发挥的经济效益达7000多亿元。在大坝建设方面,我国先后建成了青海龙羊峡大坝、贵州鸟江渡大坝、四川二滩大坝等水利工程。
三、土木工程的发展趋势
(一)高性能材料的发展
钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2以上的钢材列人了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其它复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。
(二)计算机应用
随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,计算结果将更能反映实际情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。人们将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益。
(三)环境工程
环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视,土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关,又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。
(四)建筑工业化
建筑长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上。解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程,特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展,但是总的来说落后于其他工业部门,所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。要正确理解建筑产品标准化和多样化的关系,尽量实现标准化生产;要建立适应社会化大生产方式的科学管理体制,采用专业化、联合化、区域化的施工组织形式,同时还要不断推进新材料、新工艺的使用。
(五)空间站、海底建筑、地下建筑
早在1984年,美籍华裔林铜柱博士就提出了一个大胆的设想,即在月球上利用它上面的岩石生产水泥并预制混凝土构件来组装太空试验站。这也表明土木工程的活动场所在不久的将来可能超出地球的范围。随着地上空间的减少,人类把注意力也越来越多地转移到地下空间,21世纪的土木工程将包括海底的世界。实际上东京地铁已达地下三层:除在青函海底隧道的中部设置了车站外,还建设了博物馆。
(六)结构形式
计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现,为结构形式的革新提供了有利条件。空间结构将得到更广泛的应用,不同受力形式的结构融为一体,结构形式将更趋于合理和安全。
(七)新能源和能源多极化
能源问题是当前世界各国极为关注的问题,寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题。这也对土木工程提出了新的要求,应当予以足够的重视。
此外,由于我国是一个发展中国家,经济还不发达,基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求,所以在基本建设方面还有许多工作要做。并且在土木工程的各项专业活动中,都应考虑可持续发展。这些专业活动包括:建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设,海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。
参考文献:
纵观土木工程发展史,土木工程建设在和自然斗争中经历了古代、近代和现代3个历史时期,从最初的萌芽时期和形成时期到如今的发达时期和成熟时期。从最初的简陋住房到如今的多功能超高型建筑,可以说,土木工程业已经发生了翻天覆地的变化。进入21世纪以来,随着科技的发展和人民生活水平的提高,土木工程行业越来越成为国民经济发展的支柱产业,土木工程中越来越体现了技术与创新的作用,谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势,谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。
1土木工程的涵义
土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施,如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。
2土木工程的发展现状
自从20世纪中叶第二次世界大战结束以来,土木工程业取得了飞速的发展,这时期的土木工程拥有良好的现代科学技术,先进的工程设施体系和持久耐用的建筑材料,并且随着计算机技术的不断提高,也为土木工程的发展注入了新鲜的血液,为此当今的土木工程呈现出以下几个特点:①工程功能化;②交通高速化;③施工过程工业化;④理论研究精密化。为了适应时展的需要,世界各国都建造了很多标志性建筑,例如我国上海的环球经融中心大厦,楼高492米,还有中国台湾的台北101大厦高508米,它们的出现都是当代土木工程师们智慧的结晶,如今,我国新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术被大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
3土木工程的发展趋势
3.1高性能材料的发展
随着未来科学技术的不断发展,钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2以上的钢材列人了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。单一的材料将难以满足要求,复合材料也就应运而生,另外,材料的功能也将从单一的功能向多功能方向发展,并且为了适应土木领域的可持续发展,材料的使用也必须节能和环保。
3.2计算机应用
随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,信息和智能化技术将全面引入土木工程,计算结果将更能反映实际情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。计算机技术的引入将对土木工程领域的发展产生巨大的改善,其主要有四个方面的改善,分别为信息化施工、智能化建筑、智能化交通、土木工程分析的仿真系统。人们通过计算机技术将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益。
3.3环境工程
进入21世纪以来,环境问题已经越来越成为人们关注的热点话题,气候问题更是对人们的生产生活产生了巨大的影响,为了更好地满足人与自然协调发展,坚持可持续发展战略,土木工程与环境工程必将融为一体不可分割,城市综合症、雾霾、土地荒漠化、气候变异、冰川消融、海水上升等一系列问题无不与土木工程息息相关,对于当代土木工程师来说,如何有效合理地解决大型乃至超大型建筑建设对环境的污染等问题,必将是土木工程师们在未来重点研究和思考的课题。
3.4建筑工业化
随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大,建筑业发展较快,物质技术基础显著增强,但从整体看,劳动生产率提高幅度不大,质量问题较多,整体技术进步缓慢。为确保各类建筑最终产品特别是住宅建筑的质量和功能,优化产业结构,加快建设速度,改善劳动条件,大幅度提高劳动生产率已是未来发展的必然趋势,为了适应土木建筑领域快速高效的发展,实现建筑工业化是必然的趋势。它的发展有四个重要方向:建筑设计标准化、构配件生产施工化,施工机械化和组织管理科学化。
3.5海底建筑
2010年4月26日,随着中国大陆第一条海底隧道厦门翔安海底隧道建成通车,中国海洋这片美丽而又神秘的领域,在中国土木工程师伟大的探索与创新下,逐渐揭开了面纱,在今后的几十年甚至几百年,海底建筑将会是一种全新的建筑形式,有效利用海底空间是未来土木工程发展的一个必然趋势,同时也对土木行业提出了巨大的挑战。目前在全球范围内,较为出名的海底建筑有马尔代夫的海底餐厅、迪拜的水铁饼酒店,相信在不久的将来,一定会有更多奇特的海底建筑出现。
3.6结构形式
随着当今计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现,为结构形式的革新提供了有利条件。土木工程中一些复杂的结构工程的计算将得到解决,空间结构将得到更广泛的应用,不同受力形式的结构融为一体,结构形式将更趋于合理和安全。
3.7新能源和能源多极化
1 现代土木工程的特点 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。 1.1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。
1.2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。
1.3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。
1.4工程设计方面。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。
1.5工程施工方面。随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展,施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法,日益走向科学化;有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样,不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率,而且可以解决特殊条件下的施工作业问题,以建造过去难以施工的工程。
2 未来土木工程的发展
2.1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。
2.2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。
2.2.1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。
2.2.2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。
2.3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。
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