浅谈土木工程的发展历程黄颂燎

浅谈土木工程的发展历程黄颂燎

黄颂燎

广州建筑工程监理有限公司

摘要：随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展，我们正面临着一个土木工程发展的大好时期。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。

关键词：土木工程；特点；发展

引言

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。

一、土木工程的涵义

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称,它既指工程建设的对象,即建在地上、地下、水中的各种工程设施,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。

土木工程的范围非常广泛,它包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程,铁路工程,桥梁工程,隧道工程,机场工程,底下工程,给水排水工程,港口、码头工程等。国际上,运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括于土木工程之中。人民生活离不开衣、食、住、行,其中“住”是与土木工程直接相关的;而“行”则需要建造铁道、公路、机场、码头等交通土建工程,与土木工程关系也非常紧密;而“食”需要打井取水,筑渠灌溉,建水库蓄水,建粮食加工厂,粮食储仓等;而“衣”的纺纱、织布、制衣,也必须在工厂内进行,这些也离不开土木工程。另外,各种工业生产必须要建工业厂房,即使是航天事业也必须要建发射塔架和航天基地,这些都是土木工程人员可以施展才华的领域。正因为土木工程内容如此广泛,作用如此重要,所以国家将工厂、矿井、铁道、公路、桥梁、农田水利、商店、住宅、医院、学校、给水排水、煤气输送等工程建设称为基本建设,大型项目由国家统一规划建设,中小型项目也归于各级政府有关部门管理。

二、土木工程的发展历史

古代土木工程的历史跨度很长,它大致从旧石器时代(约公元前5000年起)到17世纪中叶。这一时期的土木工程说不上有什么设计理论,修建各种设施主要靠经验。人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动,后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料,使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚,是土木工程历史上的第一次飞跃。砖和瓦具有比土更优越的力学性能,可以就地取材,而又易于加工制作。

一般认为,近代土木工程的时间跨度为17世纪中叶到第二次世界大战前后,历时300余年。在这一时期,土木工程逐步形成为一门独立学科。二十世纪初以来,钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。从三十年代开始,出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力,大大高于钢筋混凝土结构,因而用途更为广阔。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式,使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。

现代土木工程适应各类工程建设高速发展的要求,重大工程项目将陆续兴建。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。

三、现代土木工程的特点

为适应高速发展经济的需要，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。这就使得现代的土木工程出现了新的特点，它的特点具体地表现在下述几个方面：

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

3.5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。

四、未来土木工程的发展

4.1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。

4.2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，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。

4.3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。

4.4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、我国的土木工程的特殊性

中国是世界上人口最多的国家，一项大资源被13亿人除即变得微不足道，而一个小问题乘以13亿就成了大问题。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列，而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。走可持续发展迫在眉睫。而土木工程，也必当立足长远，走出一条可持续发展之路。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。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。

结束语

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。2008年的奥运场馆建设为我们提供了建筑科技最前沿的生动教材,也为我们树立了一个前进的目标和方向。但是,就向奥运场馆建设并不只为了奥运会,更为了奥运结束后长久的利用一样,我们也应该站在前人的肩膀上,超越曾经、现在以及将来的目标,把土木工程推向一个更高、更远、更理想的境界。

参考文献

[1]孙世国.21世纪土木工程发展趋势刍议.北方工业大学学报.2013.01.

[2]蒋永生.土木工程概论.中国建筑工业出版社.2011.06.