土木工程学科的发展趋势

土木工程学科的发展趋势序号：220学号：10201210240姓名：邵亚男班级：土木工程专升本10②【摘要】土木工程是人类历史上年代最久远的“技术科学”，是伴随着人类社会的发展而发展起来的，特别是到了21世纪，各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。通过一个学期土木工程概论课的学习，我深深地感受到土木工程涵盖的广泛，体味了前人取得的成就，也领悟了作为一名未来土木类从业者的重大责任。我们不能沉浸于现已取得的辉煌成就，止步不前，还应当与时俱进，去挖掘，去发现，去思考，去想象，去创新。结合土木工程的历史，结合我国的国情和世界形势，谈一谈土木工程的发展趋势。作为一种系统的产业活动，土木工程的实质是生产的过程，是一种技术过程土木工程也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。作为一个重要的基础学科，土木工程有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，技术经济与艺术统一性。随着人类社会的进步而发展，土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科，并已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。土木工程共有六个专业：建筑学，城市规划，土木工程，建筑环境与设备工程，给水排水工程和道路桥梁工程。土木工程有将向什么样的方向发展，并呈现出怎样的发展趋势，本文将对此论述。一、土木工程发展现状现今的土木工程，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。中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。高层建筑不仅越建越多,越建越高,而且其结构体系及布置形式也日趋多样化。框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框架—筒体结构等体系、巨型结构、转换层结构、悬挑结构及高层大跨框架结构等体系是目前常见的结构体系。大跨建筑、大空间建筑日益增多,多为混凝土结构和空间钢结构。随着我国经济建设的迅速发展,公路、铁路运输事业突飞猛进,高等级公路里程快速增长。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;而斜拉桥的复兴更是桥梁工程的另一个辉煌。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,跨入世界先进行列。但是，自改革开放以来，我国城市发展进入了一个崭新的阶段，城市的数量、规模和人口数量都有了飞速的发展。这就要求更多的建筑来满足城市发展的需求。二.土木工程发展趋势1建筑空间的扩展地球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是有限的，而人口增长的速度是不断加快的，城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧膨胀，许多城市不同程度上出现了用地紧张、生存空间拥挤、交通堵塞、基础设施落后、生态失衡和环境恶化等问题，被称之为“城市病”，给人类居住带来了很大的影响，也制约了经济和社会的进一步发展，成为现代城市可持续发展的障碍。因此，人类为了争取生存，土木工程的未来至少有以下五个发展方向：⑴向高空延伸作为城市发展的产物之一，高层建筑物不仅在数量上越来越多，而且在高度上也越来越高，与地面高空发展相对应。现在人工建筑物最高的为646m的波兰Gabin227kHz长波台钢塔，由15根钢纤绳锚拉。日本拟在东京建造800.7m高的千年塔，它在距海约1.25英里的大海中，将工作、休闲、娱乐、商业、购物等融于一体的抗震竖向城市中，居民可达5万人。中国拟在上海附近的1.6公里宽，200m深的人工岛上建造一栋高1250m的仿生大厦，居民可达10万。印度也提出将投资50亿建造超级摩天大楼，其地上共202层，高达710m。⑵向地下发展地下空间的开发也有着巨大的吸引力，原因在于目前城市地下空间开发不需要支付或支付很少土地费用。城市地下空间是一个十分巨大而丰富的空间资源，如果得到合理开发，其节省土地资源的效果是十分明显的，另外工程实践也表明地下空间开发在一些大城市条件已基本成熟，而且是现代城市开发的必然趋势。1991年在东京召开的城市地下空间国际学术会议通过了《东方宣言》，提出了“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”，建造地下建筑将有效改善城市拥挤、节能和减少噪声污染等优点。⑶向海洋拓宽为节约使用陆地，围垦、拓岸工程和建造人工岛都可以充分利用海洋资源，为将来大的近海城市建造人工岛积累了科技经验和准备力量。阿拉伯联合酋长国首都迪拜的七星大酒店也建在海上，洪都拉斯将建海上城市型游船，该船将长804.5m，宽228.6m，有28层楼高，船上设有小型喷气式飞机的跑道、医院、旅馆、超市、饭店、理发店和娱乐场等。⑷向沙漠进军全世界约有1/3陆地为沙漠，每年约有600万公顷的耕地被侵蚀，这将影响上亿人口的生活。世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。在缺乏地下水的沙漠地区，国际上正在研究开发使用沙漠地区太阳能淡化海水的可行方案，该方案一旦实施，将会启动近海沙漠地区大规模的建设工程。⑸向太空迈进早在1984年,美籍华裔林铜柱博士就提出了一大胆设想，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。由于近代天文学宇航事业的飞速发展和人类登月的成功实现，人们发现月球上拥有大量的钛铁矿，在800℃高温下，钛铁矿与氢化物便合成铁、钛、氧和水气，由此可以制造出人类生存必需的氧和水。预计21世纪50年代以后，空间工业化、空间商业化、空间旅游、外层空间人类化等可能会得到较大的发展。2超大型工程的修建随着新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现,人类将有可能从事更大规模的土木工程建设,从事土木工程的人们将为改造世界做出新的贡献,取得新的突破。西班牙与摩洛哥之间的直布罗陀海峡割断了欧洲和非洲大陆的交通,至今人们已经提出了多种联络线方案。如全长30km,最大主跨为2000m的吊桥方案;全线长14km,最大主跨为5000m的吊桥方案;也有的提出采用最大主跨为5000m的海中浮游式桥梁方案等。对马海峡的地下隧道工程、白令海峡的填筑等也是世界上酝酿中的超大型工程。2008年的北京奥运会,不仅修建大量的体育场馆,也为北京及周边地区的城市建设带来了机遇。3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以上的钢材列入了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其他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。高轻质材料的出现，比如比钢质量更轻但是性能却更好的铝合金的使用以及镁合金和玻璃纤维增强塑料的使用等，为现代土木工程建设的新趋势提供了材料基础。具体体现，就是超高建筑和超大型工程的修建。如对马海峡的地下隧道工程、白令海峡的填筑等也是世界上酝酿中的超大型工程。4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世纪情况,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。由计算机技术和力学的结合产生的新的计算理论和计算手段和新材料的结合。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。5环境工程目前又因资源开发、民用建筑、市政工程建设、风沙侵蚀等人为或自然界的影响，大量耕地被破坏，人均占有土地逐年减少。因此，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。所以，集约化发展和和谐发展将是土木工程建设发展的一个重要的趋势。6新管理技术和运营方式的采用建筑业的工业化是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。7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。8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。以上是我对土木工程建设的发展现状和发展趋势的分析，可以看出土木工程建设在未来的实践中，将会取得更好的发展。参考文献[1]葛晓红,油新华.知识经济时代下土木工程之进展.三明职业大学学报.1999年,第4期[2]吕志涛.新世纪的土木工程与可持续发展.江苏建筑.2003年增刊(总第92期)[3]方从严,梁有峰,吴庆.土木工程的现状与未来发展趋势综述.安徽建筑工业学院学报(自然科学版).第13卷第2期,2005年4月[4]段树金主编.土木工程概论.北京:中国铁道出版社,2005[5]刘西拉,袁马四,宋二祥.关于我国工程建设技术发展的战略思考.土木工程学报.第38卷第12期,2005年12月[6]孙世国.21世纪土木工程发展趋势刍议.北方工业大学学报.第14卷第3期,2002年9月《土木工程学科的发展趋势》序号：220学号：10201210240姓名：邵亚男班级：土木工程专升本10②