偉大的土木工程

1、偉大的土木工程土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱。它既 指與人類生活、生產(chǎn)有關(guān)的各類工程設(shè)施，如建筑工程、道路工程、 鐵路工程、橋梁工程、港口工程等，也指應(yīng)用材料、設(shè)備在土地上所 進(jìn)行的勘測、設(shè)計(jì)、施工等工程技術(shù)活動。土木工程的產(chǎn)物是每個人 都必須與之接觸，與之產(chǎn)生關(guān)系的。土木工程對每一個社會產(chǎn)業(yè)都有 著至關(guān)重要的作用，是社會和科技發(fā)展所需要的“衣、食、住、行” 的先行官之一，在任何一個國家的國民經(jīng)濟(jì)中都占有舉足輕重的地 位。由此可見其的重要性與偉大。一、土木工程的范疇土木工程是利用偉大的自然資源為人類造福的藝術(shù)，它包括建筑 工程、橋梁工程、地下工程、道路與鐵路工程、港口、海洋

2、、給排 水與環(huán)境工程、防災(zāi)減災(zāi)等許多內(nèi)容。土木工程涉及的內(nèi)容可以說是 與生活息息相關(guān)的。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、通訊、教育等各項(xiàng)事業(yè)，都 離不開土木工程。諸如工廠、礦井、鐵路、公路、橋梁、商店、住宅、 醫(yī)院、學(xué)校、農(nóng)田水利等工程建設(shè)，統(tǒng)稱基本建設(shè)，都是土木工程的 “用武之地”。土木工程直接與人們的“衣、食、住、行”密切相關(guān)， 是一門古老的學(xué)科，但是它伴隨著其他相關(guān)領(lǐng)域?qū)W科的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建 設(shè)和社會進(jìn)步的需要不斷深化，不斷拓展。土木工程隨著人類社會的進(jìn)步而發(fā)展，至今已經(jīng)演變成為大型綜 合性的學(xué)科，它已經(jīng)出許多分支，如：建筑工程，鐵路工程，道路工 程，橋梁工程，特種工程結(jié)構(gòu)，給水排水工程，港口工程，水利工

3、程， 環(huán)境工程等學(xué)科。土木工程共有六個專業(yè)：建筑學(xué)，城市規(guī)劃，土木 工程，建筑環(huán)境與設(shè)備工程，給水排水工程和道路橋梁工程。二、土木工程的發(fā)展歷史土木工程大致經(jīng)歷古代、近代和現(xiàn)代三個歷史時(shí)期：古代一從新 石器時(shí)代（公元前5000年）至17世紀(jì)中葉；近代一從17世紀(jì)中葉 至20世紀(jì)中葉的300年間；現(xiàn)代一從20世紀(jì)中葉第二次世界大戰(zhàn)結(jié) 束至今。古代土木工程具有很長的時(shí)間跨度，它大致從公元前5000年的 新石器時(shí)代到17世紀(jì)中葉，前后約7000年。在這段時(shí)間里，由于技 術(shù)和理論的缺乏，土木工程發(fā)展很慢。遠(yuǎn)古時(shí)代，由于生存、居住 和交往的需要，人類離開了自然洞窟，開始了掘土為穴，架木為橋的 原始土木工

4、程活動。最初土木工程完全取用自然材料，大約自公元前 3千年，開始出現(xiàn)經(jīng)過人工燒制的磚和瓦。中國古代的建筑大多采用 木結(jié)構(gòu)。公元8世紀(jì)建的山西五臺山南禪寺正殿和公元9世紀(jì)建的佛 光寺大殿，是遺留至今較完整的中國木構(gòu)架建筑。古代中國的水利工 程也取得了舉世矚目的成就。秦代初期，李冰父子主持建造的都江堰， 使在當(dāng)時(shí)被稱為蠻荒之地的巴蜀成為如今的夭府之國。與此同時(shí)， 歐洲大多國家則使用以石拱結(jié)構(gòu)為主的房屋建筑。古羅馬的券拱結(jié)構(gòu) 奠定了歐洲土木建筑科學(xué)的體系基礎(chǔ)。中世紀(jì)西歐各國的建筑，意大 利繼承羅馬的風(fēng)格，而其他各國則以法國為中心，發(fā)展了哥特式教堂 建筑的新結(jié)構(gòu)體系。一些文明古國的不少傳世杰作，至今巍

5、然屹立。 譬如我國的長城，埃及的金字塔等。公元6世紀(jì)建成的趙州橋，是世 界上最早的敞肩式拱橋，于1991年被美國土木工程學(xué)會選為世界上 地12個土木工程里程碑。古代土木工程特點(diǎn)有：以天然材料為主；工 藝技術(shù)簡單；分工逐步專業(yè)化等等。近代土木工程的時(shí)間跨度從17世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉，前后約 300年時(shí)間。由于理論的發(fā)展，土木工程漸漸發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué) 科。在此期間，建筑材料從以天然材料為主轉(zhuǎn)向以人造材料為主，建 造理論也從主要以總結(jié)長期建造經(jīng)驗(yàn)向重視科學(xué)兼顧經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。建造 技術(shù)方面，一些性能優(yōu)異的大型機(jī)械伴隨著各種極為有效的施工方法 的出現(xiàn)，使得人們開始能建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或所處環(huán)境惡劣的土木工程

6、。 期間建成的埃菲爾鐵塔、帝國大廈和金門懸索橋，至今仍不失為偉大 的土木工程。近代土木工程的特征有：日益廣泛地使用鑄鐵、鋼材、 混凝土、鋼筋混凝土；材料力學(xué)、理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等學(xué)科逐步形成，保證了工程結(jié)構(gòu)的安全和人力物 力的節(jié)約；不斷出現(xiàn)新的工藝和新的機(jī)械，施工技術(shù)進(jìn)步，建造規(guī) 模擴(kuò)大，建造速度加快?，F(xiàn)代土木工程起始于20世紀(jì)中葉。發(fā)展至今，土木工程在建筑 材料、結(jié)構(gòu)理論和建造技術(shù)方面都取得了極其巨大的進(jìn)步。建筑材料 方面，高強(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)低合金鋼、高分子材料、鋼化玻璃越來越 多地出現(xiàn)在建筑上。20世紀(jì)20年代后期，抗裂性能、剛度和承載能 力大大高于鋼筋混凝土預(yù)

7、應(yīng)力混凝土的出現(xiàn)，給土木工程帶來了又一 次的飛躍?；炷恋某霈F(xiàn)給建筑物帶來了新的經(jīng)濟(jì)、美觀的工程結(jié)構(gòu) 形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。結(jié)構(gòu)理 論方面，利用電子計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算和繪圖能力，力學(xué)分析和計(jì)算的 結(jié)果更加符合結(jié)果的實(shí)際情況，使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更為可靠。對于建 筑技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展到機(jī)一電一計(jì)算機(jī)的一體化，施工過程中，不論是 上天、入地還是翻山、下海，都已不是施工的障礙了；而焊接技術(shù)的 普遍使用，也使得鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展進(jìn)入了一個新的階段?，F(xiàn)代土木工程 造就的舉世矚目的建筑有:我國臺北的國際金融中心，上海金茂大廈， 馬來西亞吉隆坡的石油大廈雙塔樓，法國的諾曼底斜拉橋等。其特征

8、有：工程功能化；城市立體化；交通高速化；材料輕質(zhì)高強(qiáng)化；理論 研究精密化等等。三、土木工程在國民經(jīng)濟(jì)中的地位土木工程作為一個重要的基礎(chǔ)學(xué)科，有其重要的屬性：綜合性， 社會性，實(shí)踐性，統(tǒng)一性。土木工程為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的 改善提供了重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，對眾多產(chǎn)業(yè)的振興發(fā)揮了促進(jìn)作 用，工程建設(shè)是形成固定資產(chǎn)的基本生產(chǎn)過程，因此，建筑業(yè)和房地 產(chǎn)成為許多國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)支柱之一。土木工程對國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活的影響非常明顯和重要，其 重要性主要體現(xiàn)在土木工程的基礎(chǔ)性、帶動性和綜合性。基礎(chǔ)性土木 工程是一個國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。帶動性土木工程對國民經(jīng)濟(jì) 的帶動作用主要表現(xiàn)在資金投入大、

9、帶動行業(yè)多，是挖掘和吸收勞動 力資源的重要平臺之一。土木工程密切關(guān)系到人類賴以生存和繁衍的 四大基本要素一一衣食住行，為人力提供住宅、工廠、馬路等現(xiàn)代人 類生活和發(fā)展的必要場所。四、土木工程的發(fā)展方向隨著我國改革開放的不斷深入和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，中國將面臨一 個更大規(guī)模的建設(shè)高潮?？梢哉f，我們正面臨著一個伴隨著國民經(jīng)濟(jì) 飛躍的土木工程大發(fā)展的大好時(shí)期。而且這樣一個優(yōu)良的發(fā)展環(huán)境已 經(jīng)受到并將繼續(xù)受到西方國家的急切關(guān)注。作為跨世紀(jì)的一代，這一大好形勢為我們提供了空前難得的施展 才干、向國際水平?jīng)_擊的良好機(jī)遇。眾所周知，土木工程是人類在地 球上從事的一項(xiàng)巨大的古老的工程技術(shù)活動，隨著社會科學(xué)技術(shù)，經(jīng)

10、 濟(jì)，文化等各方面的不斷發(fā)展，它在新世紀(jì)必將面臨許多新興的事物 和挑戰(zhàn)。如何把握世紀(jì)之交時(shí)土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢，開創(chuàng)具有中 國特色、具有國際一流水平的土木工程學(xué)科的新紀(jì)元，是對我們跨世 紀(jì)一代人的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。1、土木工程將向太空、海洋和荒漠地發(fā)展為解決城市土地供不應(yīng)求的矛盾，未來城市的土木工程將向高、 深方向發(fā)展。(1)向太空發(fā)展地球資源有限，而且由于近些年來的開發(fā)，許多重要資源(如石 油)的儲量急劇減少，人類不得不開始考慮前往太空尋找資源。20 世紀(jì)，美國阿波羅號飛船成功登上月球。經(jīng)研究，現(xiàn)已證實(shí)月球上的 巖石可以制成水泥。這說明，在外太空，土木工程不會受到阻礙，仍 有發(fā)展的可能。(2)向海

11、洋發(fā)展地球上海洋的面積占總面積的70%,海洋面積廣闊，而陸地面積 太少，向海洋發(fā)展已經(jīng)勢在必得。為了防止機(jī)場噪音對城市居民的影 響，也為了節(jié)省用地，近年來，我國已開始填海造田。這方面我國已 取得可喜的成績，如上海南匯灘圍墾成功和崇明東灘圍墾成功，最近 又在建設(shè)黃浦江外灘的拓岸工程。圍墾、拓岸工程和建造人工島有異 曲同工之處，為將來像上海這樣大的近海城市建造人工島積累了科技 經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)備力量。向荒漠發(fā)展全世界陸地有1/3是沙漠和荒漠，在這片地區(qū)，渺無人煙，是對 土地面積的浪費(fèi)。若能有效地利用起來，將極大地緩解人口壓力。為 爭取可利用土地，對沙漠的改造在未來將不可忽視。缺水是沙漠難以 利用的主要原因

12、。在缺乏地下水的沙漠地區(qū)，國際上正在研究開發(fā)使 用沙漠地區(qū)太陽能淡化海水的可行方案，該方案一旦實(shí)施，將會啟動 近海沙漠地區(qū)大規(guī)模的建設(shè)工程。向高空和地下發(fā)展地球平面資源有限，迫使人類只得向空間方向上尋找生存空間。 各國在這個問題上也有計(jì)劃。日本擬在東京建造800.7m高的千年塔， 它在距海約1.25英里的大海中，將工作、休閑、娛樂、商業(yè)、購物 等融于一體的抗震豎向城市中，居民可達(dá)5萬人。中國擬在上海附近 的1.6公里寬，200m深的人工島上建造一棟高1250m的仿生大廈， 居民可達(dá)10萬。2、工程材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能方面發(fā)展隨著建筑要求的提高，工程材料所要承擔(dān)的作用也有進(jìn)一步的要 求。21

13、世紀(jì)在工程材料方面希望有較大突破。工程材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)方面發(fā)展由于建筑向高層發(fā)展，底層的基礎(chǔ)構(gòu)建所承受的壓力也就會越來 越大，所以輕質(zhì)高強(qiáng)的工程材料的出現(xiàn)就是人們所樂見的。目前常用 的混凝土強(qiáng)度可達(dá)C50-C60，特殊工程可達(dá)C80-C100。今后將會達(dá) 到C400，甚至更高。工程材料向多功能方面發(fā)展目前的化學(xué)合成材料主要用于門窗、管材、裝飾材料,?今后的發(fā) 展方向是向大面積圍護(hù)材料及結(jié)構(gòu)骨架材料發(fā)展。一些化工制品具有 耐高溫、保溫隔聲、耐磨耐壓等優(yōu)良性能,?用于制造隔板等非承重功 能構(gòu)件很理想。3、土木工程的可持續(xù)發(fā)展環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境破壞是人類面臨的嚴(yán)峻的問題。在建設(shè)和使 用土木工程過程中

14、，與能源消耗、資源利用、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡有 密切關(guān)系，對貫徹“可持續(xù)發(fā)展”原則影響很大。如何在發(fā)展和生態(tài) 平衡之間找到平衡點(diǎn)，已是人們最關(guān)心的話題之一。從資源方面看，建房、修路大多要占地，而我國土地資源十分緊 張。因而在土木工程中盡可能向空間方向發(fā)展。另外建材中的粘土磚 毀地嚴(yán)重，應(yīng)予禁止。建材生產(chǎn)、施工建造還少不了消耗能源和水資 源，這方面應(yīng)盡可能采用可再生資源和循環(huán)利用已有資源，例如利用 太陽能，利用處理過的廢水?dāng)嚢杌炷恋?。如果發(fā)現(xiàn)采用落后的生產(chǎn) 工藝如小造紙廠、小化肥廠等建立工廠，發(fā)現(xiàn)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染， 應(yīng)予以強(qiáng)制關(guān)閉。當(dāng)然，可持續(xù)發(fā)展，絕不是一味地追求節(jié)省，而是要尋求一種最 合理的中間狀態(tài)，既要保證建筑有足夠的創(chuàng)意，也要追求完美的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以最少的投入獲得最大的效益。我們依舊還是要創(chuàng)造經(jīng)典， 但是絕不能建立在揮霍金錢，建立在耗費(fèi)更多的資源、能源的基礎(chǔ)之 上。五、結(jié)束語土木工程的發(fā)展是一個重要的課題，它的發(fā)展會