時間:2024-01-26 15:48:39
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇未來的土木工程,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
土木工程是指所應用的建筑材料、相關的設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動,也指工程建設的對象主要包括了建造在地上或地下、陸上或水中,直接或間接為人類生活、生產、科研等服務的各種工程設施。例如房屋、道路、鐵路、堤壩、管道、海洋平臺、給水排水以及防護工程等。土木工程作為一個國家建設的重要方面在人們的日常生活中有著舉足輕重的地位;另外,土木工程作為一個古老行業,真實的反應了各個時期的科技、經濟及社會發展狀況,體現了一個國家的經濟技術水平,例如長城、趙州橋、長江大橋、水立方、鳥巢、上海世博會中國館等。不僅僅彰顯的是大國風范和土木工程技術的成就,而且作為一種建筑藝術美展示大。現代社會的發展要求人們不斷從天空、地下和海洋開拓人類生存空間, 土木工程功能化、城市立交化、交通高速化, 以及改善綜合居住環境已成為現代土木工程建設的特點。土木工程在改革開放的刺激下迅猛發展,取得了不少成就,下面將介紹一下土木工程的現狀并對未來的發展前景進行展望。
第一、 土木工程的發展現狀
1.土木工程材料的發展
眾所周知,土木工程的所用的材料要可以分為天然材料、磚瓦材料、鋼鐵材料以及混凝土材料等,早期人們的土木工程的研究僅僅局限于泥土、木材以及石料等天然材料。18~19世紀,在長達兩千多年時間里,磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料。直到17世紀70年代生鐵應用、以及隨后熟鐵應用于建造橋梁和房屋,形成了土木工程發展的第二次飛躍。19世紀中葉以后,出現了鋼筋混凝土這種新型的復合建筑材料,其中鋼筋承擔拉力,混凝土承擔壓力,發揮了各自的優點。20世紀初以來,鋼筋混凝土廣泛應用于土木工程的各個領域。從30年代開始,出現了預應力混凝土。預應力混凝土結構的抗裂性能、剛度和承載能力,大大高于鋼筋混凝土結構,因而用途更為廣闊。
2.土木工程的技術發展
不僅僅是工程建材發生了巨大的變化,在土木工程技術方面也發生了日新月異的變化。土木工程的研究方法和研究技術經過不斷創新,從而能夠使得在土木工程中適應時代要求。例如土木工程力學的研究中,19 世紀,為適應當時土木工程建筑、機械制造和交通運輸的發展,主要是材料力學、結構力學和流體力學得到了發展和完善;20 世紀前期建立理論體系的塑性力學和粘彈性力學促進了土木工程的技術創新,同時建立和開辟了彈性動力學、塑性動力學等新的領域。隨后的空氣動力學則推動流體力學在航空、航天事業下的發展。目前,信息技術的發展將推動軟件、嵌入式系統和網絡在土木工程中的廣泛應用, 從而改變土木工程的工作方式和思維方式。信息技術在土木工程的應用將大大提高工作效率。
3.土木工程的現狀
改革開放30年來我國的土木工程建設取得了非凡的成就。就高層建筑而言,我國大陸目前高層建筑的數量已經超過20000幢,而超過100m的高層也已經超過1000幢。例如:上海環球金融中心高492米,還有就是正在建設的上海中心大廈,它的主體建筑結構高度為580米,建成后將成為中國最高的摩天大樓。世界上,超過400米的14座超高層建筑中有8座在中國大陸,這個數量足以讓世人驚嘆。鐵路方面,截至2013年底,伴隨深夏高鐵、西寶高鐵、柳南客專、廣西沿海鐵路等多條鐵路同時開通運營,中國鐵路營運里程一天新增約2000公里,突破10萬公里大關。其中,高速鐵路營業里程突破1萬公里。還有就是2006年建成的青藏鐵路, 東起青海格爾木, 西至拉薩,全長 1 11 8 k m , 其中多年凍土地段約 600 k m, 海拔高于 4 000 m 的地段 96 0多 k m, 將成為世界上海拔最高和最長的高原鐵路, 是西部大開發的又一項標志性工程。水利工程方面,我國在50年間全國興建大中小水庫8萬多座,這不僅僅防洪抗旱,改善環境也給農業生產帶來了便利。還建成了舉世矚目的三峽大壩工程。在公路建設中我國近些年的公路發展迅速,四通八達的公路不僅僅帶來了生活的便捷更促進了我國經濟的發展。
第二、土木工程前景展望
全球性的人口增長并向城市遷移的進程使可持續發展理念被廣泛接受。能源、潔凈水、清潔空氣、廢物安全處理以及交通方面的需求將進一步推動環境保護及基礎設施建設。所以,土木工程向著更高、更廣、更深的方向發展必將成為未來的一種潮流。
1.土木工程的高空開發
將來,人口增長膨脹,城市規模擴大,未來的城市將會面臨著一個嚴峻的問題:土地資源緊張。進而導致的生存空間擁擠、交通擁堵、環境惡化等一系列問題。因此我國的土木建設將向高空發展,以開拓更多的活動空間。高層建筑的開發與利用是現代城市發展的必然。例如:目前世界上人工最高的建筑是哈利法塔,其高度為828 m,作為世界上最高的人工建筑,其承載能力是十分巨大的。這種高層建筑可以集工作、休閑、娛樂、商業、購物等一系列功能于一體,這就大大節約了土地資源。
2.地下空間的開發
土木工程不僅僅可以將建筑想高空發展還可以向地下空間開拓。隨著地下基坑深度越來越大,能充分利用的空間就越來越多,這樣可以使得土地使用費用降低。所以地下空間的開發有很大吸引力。例如:世界上最大的地下街是日本東京八重洲地下街,共3層, 建筑面積 70 k m2,最大的地下娛樂中心是蘇格蘭 Varissu 市地下娛樂中心, 戰時可掩蔽 1 . 1 萬人。
3.海洋空間的開發
當土地資源逐漸枯竭的時候,覆蓋地球達到70%的海洋空間漸漸引起人們的重視。圍海造田,不斷開墾出大片土地來滿足人們的需求。例如韓國的“新萬金”項目,是目前世界上最大的圍海造田工程,位于韓國西海岸全羅北道境內,大約可以開辟出首爾的面積的三分之二即33.9公里!它在2010年建成后成為世界最大防潮大堤內,圍墾出283平方公里土地。雖然海洋比陸地情況比較復雜,但隨著科學技術的發展,在土木工程方面人類已經在海洋中取得了一些可喜的成就,所以海洋空間的開發前景廣闊。
4.沙漠的開發
每年約有600多萬公頃的耕地被侵蝕,可以被人類使用的土地空間進一步被擠壓,所以如果能將沙漠資源和海水資源結合起來,將海水灌溉沙漠創造綠洲將是非常好的想法。雖然現在技術手段仍無法實現,但隨著時代的進步,相信人類一定能夠克服困難,最終將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。這需要土木工程來進行勘測、設計、施工,最終完成這一宏偉藍圖。
結束語:目前,我國在土木工程中一些領域已經處于世界的領先地位了,但在土木工程的設計、施工和理論研究方面的總體水平與發達國家相比還有一定的差距。展望未來,不僅要在技術方面加強,更要在觀念方面提高,利用新型的技術和材料進行建設,更要加強理論和實踐的結合,在不斷發展的理論的同時,也要重視實踐。只有將先進的理論與實踐技術相結合,才能實現土木工程的更大突破,爭取邁入一個嶄新的臺階。
【參考文獻】
[1]趙永旗.土木工程的現狀與未來發展方向[J]科技向導2011(26)
隨著我國建筑的現代化發展,土木工程在我國國民經濟中的地位日益突出。社會科技的不斷發展,使建筑的造型、功能、規模以及技術逐漸多樣化、復雜化、大型化,與之相關的設備、材料、技術也不斷更新。此外,生態技術、信息控制技術、節能技術等新技術也不斷應用于建筑領域。超高層建筑、超大跨度建筑、特大跨度橋梁建筑、大型復雜結構建筑等,在國家建筑水平方面,已成為重要的衡量標準。而土木工程的現代化發展,主要體現在創新與技術方面。
一、土木工程概述
所謂土木工程,是建造公路、橋梁等各類工程設施的一種科學技術總稱。土木工程包括建造工程中的施工材料和施工設備,此外,地質的勘察、圖紙的設計、工程的施工、建筑的保養與維護都是土木工程的內容。土木工程作為一門學科,內容豐富多樣,結構比較復雜,門類也比較多。
土木工程是國家建設中的重要組成部分,在一定程度上影響著經濟以及社會的發展。土木工程作為國家建設的一種,與人們的日常生活也有密切聯系,如辦公樓、公路、橋梁,無論是工作還是生活,都與土木工程有一定的關聯[1]。農田管理中所使用的灌溉設施、城市廢棄物的排放管道等,都離不開土木工程,因此,土木工程為人們的生活和工作,提供了一定的保障。另外,土木工程也具有一定的藝術價值。北京奧運時期所建造的鳥巢和水立方等體育場所,都是土木工程建筑的巔峰代表,同時也是一種藝術成果。土木工程的時代特征比較鮮明,在不同的時代,有不同的建筑特色。
二、土木工程的現狀
我國土木工程,在高層建筑方面,20層以上的建筑已超過10000棟。其中,100m以上的建筑超過500棟,200m以上的建筑超過50棟,而300m以上的建筑超過20棟。處于上海的環球金融中心大廈,是土木工程中的最高層建筑,建筑整體高度達到492.5m,建筑樓層為95層。而公路、鐵路事業方面,發展速度也比較快。我國高速公路在2010年完成2.4萬公里的路程建設,總里程可達7萬公里,在世界上穩居首位[2]。我國鐵路在2010年,也完成了8.5萬公里的路程建設,其中,青藏鐵路的建設與開通,是我國鐵路發展史中的里程碑,意義重大。地鐵和輕軌作為我國城市鐵路建設的主要內容,發展規模正在不斷擴大。另外,橋梁建設方面,我國已建成的橋梁,有各種類型,所使用的材料也不盡相同,部分橋梁建筑可與達到國際水平的橋梁相提并論。在前十位世界跨徑橋型中,我國有6座斜拉橋和2座懸索橋,是我國實現由橋梁大國轉變為橋梁強國目標的重要表現,這在一定程度上也顯示了我國的綜合國力。
在建筑材料以及施工工藝方面,主要采用混凝土及其相關技術。建筑原材料多采用球狀、活化等新型水泥以及性能比較高的減水劑,硅灰、粉煤等超細摻合料的使用也比較廣泛。在混凝土施工技術方面,計算機技術、檢測設備、攪拌設備等新工藝的使用,有效改善和提高了混凝土技術在性能控制和性能設計方面的水平。而預應力技術的應用,一方面為解決建筑難題提供了技術支持,另一方面也創新了建筑結構。預應力技術在公路建設中的應用,可以有效解決伸縮縫和混凝土開裂方面的問題,延長公路的使用期限。預應力技術在橋梁建設中的應用,可以解決不同類型橋梁的跨度問題[3]。而預應力技術在水利以及其他工程建設中的應用也比較廣泛,如舊建筑的拆除、加固、改造等。
在城市人口持續增長的同時,城市建設規模也不斷擴大,隨之而來的用地緊張以及交通擁堵等問題也日益突出,在很大程度上影響了人們的正常生活。土木工程建設需要不斷擴展建筑空間,主要方式有地下和高空兩種。高空擴展,主要是增加建筑高度或是建筑樓層,而地下擴展,主要是城市地鐵建設。這兩者建筑空間的擴展方式,都會在一定程度上緩解用地緊張、交通擁堵等城市問題,有效節約資源,促進土木工程的現代化發展。
三、土木工程的未來
(一)建筑功能更全面
在土木工程取得發展的同時,相應的要求也不斷增加,因此,土木工程的發展,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,主要強調建筑與環境的協調與融合,在布局結構方面,充分考慮天然氣和水電裝置,利用現代化設備調節室溫。轉變傳統土木建筑理念,與社會現代化發展相適應。
(二)建筑類型更多樣
隨著建筑力學與材料學的深入發展,建筑工程在建筑類型方面的要求逐漸多樣化。建筑類型的制約因素比較多,包括建筑材料、建筑結構、建筑工藝等。在保護環境、節約能源、減輕交通壓力的基礎上,滿足大眾開展公共活動的需求,推廣新興的大跨度以及網架結構建筑類型,使建筑類型日益多樣化。
(三)道路交通更快捷
社會經濟以及城市現代化的發展,使城市人口不斷增加,相應的交通需求也日益增加。其在道路交通方面的要求,主要體現在高效和快速上[4]。土木工程的現代化發展,在一定程度上,為道路交通的快速化發展提供了有利條件。要實現航空、鐵路以及公路運輸的高速、快速發展,就需要采用新的建筑理念和建筑技術。
(四)城市建筑更立體
城市人口的持續快速增長,使城市密度不斷上升,用地緊張、交通擁堵等問題日益頻繁。土木工程的現代化發展,需要有效解決這些城市問題,使城市建設向立體化方向發展。而城市建設的立體化,主要是通過多層或是高層建筑來實現,因此,高層建筑在一定程度上,已成為城市現代化發展的重要標志。
結語
就目前情況而言,我國土木工程在部分領域已處于世界領先水平,但在相關的設計和技術方面,還存在一系列問題。我國土木工程未來的發展,需要轉變建筑理念,不斷加強施工技術,廣泛使用新材料和新技術。有效結合建筑理論與實踐,在運用理論進行指導的同時,需要充分考慮其實踐作用。利用先進的建筑理論指導實踐,在實踐過程中將理論轉換為實際的操作手段,以此實現理論與實踐的有效結合。我國土木工程的現代化發展,主要體現在功能的全面化、類型的多樣化、交通的快捷化以及建筑的立體化方面。
參考文獻
[1]王洪磊. 淺談土木工程的現狀與未來發展趨勢[J]. 數字化用戶,2013,08:28.
[2]呂威,孫越. 土木工程的現狀與發展趨勢的探究[J]. 黑龍江科技信息,2014,30:242.
[3]丁偉. 分析土木工程的現狀及其未來發展趨勢[J]. 科技創新與應用,2013,20:240.
中圖分類號:TU-0 文獻標識號:A 文章編號:2306-1499(2014)10-
土木工程從遠古時期就已經存在,由原始的伐木采石,建造出模仿天然掩蔽物的人類居住場所,到新時期的超高層建筑、水利工程、超高長跨度橋梁,土木工程的發展與變化,代表了人類發展的歷程。在歷史的發展過程中,土木工程的理論、分析手段、施工技術、地基處理都有了更多的發展與突破。21世紀人們生活水平不斷提高,而經濟飛速發展為土木工程帶來了更多的要求,所以根據土木工程發展現狀,分析未來土木工程發展方向,是非常重要的工作。
1.土木工程發展意義
土木工程的根本含義是征服大自然,通過人力實現自然界帶來的效果。隨著各項土木工程技術的發展,各種高層建筑拔地而起,橋梁、水利工程、公路使人們的生活更加便利。土木工程是提高人類居住環境與交通的核心產業,提高土木工程建設水平,完善土木工程發展體系,實現社會、環境、經濟共同發展的根本性目標,是土木工程發展的重點。人類需要良好的生存空間,舒適的生活環境,為了獲得更好的居住環境,更加優秀的土木工程技術將不斷出現。
2.土木工程發展現狀
為了明確土木工程未來發展趨勢,必須明確土木工程發展現狀,通過現狀分析出土木工程的特點。
2.1土木工程理論發展
土木工程發展由兩方面組成,分為土木工程理論與設計,理論是土木工程的基礎,設計是通過實際證明理論的過程,只有成熟的理論作為基礎,才能使土木工程設計真正的得到進步。土木工程理論由力學、計算機、統計學等多種學科組成,必須通過多個學科的綜合知識體系,確保土木工程理論的可靠性。近年來計算機技術不斷成熟,土木工程也進行了飛越式的提升,根據道路、橋梁、建筑等土木工程,分別開發了多種模擬施工計算軟件,這些軟件為土木工程設計的突破帶來了很大支持。信息化進行不斷加速,而土木工程的相關資料與技術可以快速傳播與交流,我國土木工程通過網絡吸收每個國家優勢的理論與技術,并且在網絡上交流先進的土木工程理論。
2.2土木工程設計發展
土木工程設計擺脫了傳統設計的缺陷,全面分析了土木工程的環境、經濟、安全等因素。新型材料、結構、工藝、施工方法不斷出現,人類可以將土木工程的規模擴大化,高層建筑也在不斷增長,超高層、超跨度復合結構體施工技術也在不斷成熟,土木工程設計逐漸向長、高、柔方向發展。土木工程設計建立在基礎理論上,隨著土建項目要求更加復雜,土木工程設計也需要更加多樣化,只有及時吸收新技術,把握住新優勢,才能使土木工程設計更加優秀。目前,土木工程設計已經得到了很好的發展,在受力、形式方面比較成熟。
2.3土木工程施工發展
施工發展主要體現在材料、設備、工藝這三個方向,其中材料中發明了復合高強鋼材、碳纖維、玻璃纖維、雙層玻璃、鎂合金、鍍膜玻璃、鋁合金、節能混凝土等新型建筑材料,新型材料在許多建筑中得到應用,也為大型土木工程建設提供物質基礎。工程實施設備更加自動化、科學化、機械化,通過新型施工機械,可以使大規模土木工程得以實現,有效提高土木工程建設發展速度。在城市地下工程中,也出現了各種不同的施工工藝,例如明挖、暗挖、蓋挖、盾構、沉管、凍結、注漿等工藝技術,為地下空間開發打下了堅實的基礎。
雖然我國土木工程在理論、設計、施工中得到了很好的發展,但是技術水平與發達國家相比還存在一定不足,為了提高我國土木工程發展水平,必須加強新型結構、新型材料、新型技術的研究與應用,將土木工程理論與技術完美結合,幫助土木工程收獲更大的成果。
3.土木工程未來發展趨勢
社會經濟水平不斷提高,大型城市與超大型城市數量飛速增長,人們對生活空間的作用提出了許多要求,寸土寸金已經成為城市居民的共識。為了應對日益增長的人口基數,高層、超高層建筑數量不斷增加,有限的城市空間得到了極大的應用,已經成為城市發展的主要建筑體系,受到社會各界的重視。城市飛速擴張的同時,不僅僅對生存空間提出了要求,也對電力、能源提出了許多要求。大型水利工程建設、礦產資源開發、石油、天然氣的運輸,都是城市經濟發展的重要影響因素。所以在我國建設大型公共土木工程,是非常重要的國家建設項目。我國能源分布較廣,一般在西南地區存在較多的能源儲備,所處地區地形特征較為復雜,并且山區、高原、丘陵等環境較多,導致資源開發較為困難。為了提高大型土木工程建設速度,實現水利工程建設、礦產資源開發等工程項目,采取大跨度橋梁與隧道是工程建設的關鍵因素。
從以上幾種發展形式來看,未來的土木工程將逐漸應用于高層建筑施工、水利工程建設、礦產資源開發、能源運輸等工程之中,通過大跨度橋梁與超長隧洞,改變自然環境帶來的阻礙,實現更加快速的經濟發展。通過精密的理論研究、新型工程材料、先進施工工藝,實現大跨、復雜結構、高層的土木工程建設,逐漸將大型土木工程普及到工程建設中,這就是未來土木工程的發展方向。
4.結語:
我國土木工程部分領域已經在世界中名列前茅,但是土木工程理論、設計、施工中還存在一些問題。為了提高我國土木工程建設水平,需要積極學習發達國家土木工程技術,合理運用土木工程技術,實現經濟騰飛發展。在未來的土木工程研究中,需要加強結構形式、建筑材料、施工工藝等探索與研究,也需要加強土木工程理論與技術的融合,實現更大的突破。
參考文獻:
[1] 任秋榮,葉龍,李向召.土木工程發展現狀及趨勢[J].制造業自動化,2011(12):150-152.
土木工程建設在我國已經有超過兩千多年的發展歷史了,在漫長的歲月里,我們的先輩用他們的智慧與勤勞為我們積累下了豐富多樣的土木工程施工技術。自上世紀五十年代開始,我國的土木工程現代化建設開始進入飛速發展的時期,眾多新結構、新技術以及新材料在土木工程建設中的運用,使得土木工程更加能夠滿足現代社會發展的需求。在我國城市化不斷發展的當前,城市的規模、生態以及發展理念的變化開始對土木工程不斷提出新的要求,在這種時代背景下,我們對其施工技術的未來發展趨勢進行分析是非常有必要的和有意義的。
一、我國土木工程施工技術的現狀
土木工程施工是將設計者的創意、理念以及構思轉化為工程實體的過程,無論是鄉村的民居民宅還是都是的高樓大廈都需要通過“施工”這一過程來塑造。目前,我國已經運用現代化的土木工程施工技術建成了一大批標志性的土木工程,比如說長江三峽水利工程、廣州電視塔、北京“鳥巢”體育館、青島跨海大橋等等。當前的土木工程施工技術主要表現在以下幾個方面:
(一)施工方法以及施工工藝方面
目前我國在深基礎施工方面的主要施工技術包括:降水與回灌、土壁支護、地基加固以及逆作法施工、托換技術等;在鋼筋混凝土結構澆筑方面的施工技術主要有大模、滑模、爬模以及粗鋼筋連接、混凝土真空吸水等技術;而在鋼結構施工方面的技術主要有:框架整體提升以及網架安裝兩大類。
(二)新材料使用方面
在混凝土方面高性能混凝土、防水混凝土的使用,混凝土外加劑以及輕骨料的使用等等;在裝飾材料方面高檔金屬以及薄型石材的使用、復合材料、新型涂料的使用等;在防水材料方面高聚物改性瀝青卷材、合成高分子卷材的發明與使用、涂膜的發明與使用以及堵漏技術的改進與創新等等。
(三)施工機械化、高科技化以及工業化方面
當前施工機械化所包含的技術主要有自動化攪拌站、混凝土輸送泵、新型塔吊以及鋼筋連接等技術;在高科技化方面的額主要施工技術有計算機的使用、激光技術的使用以及自動控制和衛星定位技術的使用等等;建筑工業化方面的施工技術主要有建筑體系化、設計標準化、構建生產的專業化以及現場施工的機械化等眾多方面。
二、土木工程施工技術的未來發展分析
從上面我們對土木工程施工技術現狀進行的分析與論述中不難看出,隨著人們科學技術的進步以及人們工程建設理論的不斷發展,未來工程施工的機械化、高科技化、智能化以及低碳化將會成為施工技術最主要的發展方向。
(二)高層建筑施工技術在未來很長一段時間內將成為施工技術發展的重點方向
我國城市化進程的不斷加快、舊城改造的大力實施以及國內建筑土地資源的日益匱乏,使得高層建筑正在成為建筑工程事業發展的主要方向。高層建筑施工技術的發展需要深基坑支護技術、高強度混凝土技術以及消防工程安裝技術、電氣設備安裝技術等多方面技術的綜合性發展做支撐。此外,高層建筑工程施工在施工設計方案、施工技術方案以及施工人員的專業素養、機械設備的性能方面也提出了更高的要求,這將促使建筑工程各環節、各要素向著高、精、尖的方向發展,這同時也表明了目前的土木工程施工技術開始向著綜合性的方向上發展。
(二)綠色施工技術將會是未來土木工程施工技術的主要發展方向
土木工程作為人類較為復雜、大型的勞動創造活動,其對于資源的需求和環境的危害也是非常明顯的,隨著人類低碳環保理念的增強以及人類可持續發展的呼聲越來越高,土木工程環保節能技術的發展與創新就顯得尤為重要,更為重要的是當前世界低碳經濟的發展已經成為社會經濟發展的主流趨勢,土木工程建設事業只有與社會及經濟的發展保持一致才能確保發展的正確性、科學性。當前工程節能環保技術在世界與我國的發展已經取得了一定的成果,比如說保溫技術、空心磚(如圖1)、加氣硂以及各種節能板材、保溫建材等在建筑工程建設中的廣泛應用。在此需要我們注意的是,土木工程環保節能技術的推廣與創新還有待于全社會人類的共同努力。
(三)鋼結構施工技術預示著施工技術正在不斷地融合發展
自北京奧運會成功舉辦以后,“鳥巢”以及“水立方”等標志性建筑向人們展示了現代建筑的魅力以及現代工程建設技術的先進性,同時這也掀起了國內的鋼結構工程建設熱潮。如果將鋼結構施工技術進行細分,我們會發現其并非是一種單純的工程建筑技術,它是融合了生物工程技術、建筑力學技術以及計算機虛擬建設技術之后的綜合性產物。雖然工程施工本身就是人類多種智慧以及多樣技術的綜合體現,但是近年來隨著計算機網絡技術、信息科學技術的迅猛發展,建筑工程施工技術與其他先進技術進行融合發展的速度明顯正在不斷加快,這不僅在鋼結構工程中能得到體現,在許多大跨度、超高層的工程建設中也體現的淋漓盡致,這無不都說明工程施工技術正在向著與其他技術融合發展的道路上大步向前。
總結:關于建筑施工技術未來的發展分析,本文主要從以上幾個方面進行簡要的論述,具體的內容可能因為我們分析問題的角度不同而存在一定的差異。總的來說,土木工程施工技術的現代化發展既是社會發展的必然,同時也是人類共同努力的客觀結果,在具體的操作上,卻是需要我們從工程建設的各細分環節以及各要素綜合性的入手,同時還要充分結合當前的各項相關先進技術,才能不斷科學、高效地促進其穩定的發展。
參考文獻:
[1]徐偉強.試析建筑混凝土的施工技術[J]. 科技資訊. 2010(30).
[2]吳磊,沈建強,李俊.土木工程施工技術及創新[J]. 科技資訊. 2012(08).
1.前言
從人類工程建筑史來看,在與自然界不斷的斗爭中,土木工程得到了長足的發展,特別是現代建筑逐漸演變成國民經濟發展的支柱產業,隨著經濟社會的高速發展,現代建筑技術不斷朝著規模化、自動化、復雜化與多樣化的方向發展,各種新的設備、新的技術以及施工工藝不斷涌現,包括生態技術、信息控制技術以及節能技術,目前建筑物正在成為多種新技術的復合載體。當前許多超高層和超大型建筑、橋梁以及結構復雜的現代結構技術逐漸成為衡量一個國家科技發展水平的重要指標,土木工程中技術與創新的應用逐漸加深,在新的形勢下如何把握土木工程的發展趨勢,將會對土木工程的發展有著重要作用。
2.土木工程的發展現狀
2.1土木工程建設取得巨大發展成就
我國土木工程建設自改革開放以來取得了巨大的成就,不僅在高層建筑上的數量逐漸增長,并且高度也得到很大的突破,而且公路、鐵路等也得到飛速發展。各種新的材料、結構、工藝以及施工方法在高層建筑中得到廣泛應用,自動化程度不斷提高,大規模的土木工程修建在我國開展的如火如荼。我國上海的浦東金茂大廈和金融中心的高度已經排列世界前茅,我國的高層建筑水平已經處于世界領先領域。
在橋梁工程領域也取得了巨大的成功,隨著各種橋梁類型得到不斷翻新,并且一再突破主跨跨度,橋梁工程出現了另一個輝煌,斜拉橋的復興,如南京長江二橋、南浦大橋都是我國大跨結構邁向一個新的水平的標志,晉身世界先進行列。
2.2新型建筑材料的開發與應用
隨著高標號的水泥大量生產,各種高強度、快硬、復合以及節能輕質的混凝土不斷的進行開發研制,鋼化玻璃、涂層玻璃等都在土木工程領域得到長足發展,從上世紀80年代以來碳纖維技術得到廣泛應用,作為土木工程領域的一個重要突破,目前已經在鋼筋混凝土中的加固起到很大的作用,并且取得了非凡的成果,我國在這一領域取得了非常矚目的成就。
2.3預應力技術的應用
我國的預應力技術經過三十幾年的發展已經達到了一個新的高度,在跨度大、柱網大以及開間大的多層和高層建筑中,預應力技術得到廣泛的應用。在建筑大跨度公共建筑、會議展覽中心等結構中都需要預應力技術,對于各種新的建筑工程來說,預應力技術有其特有的優勢。對于解決路面混凝土開裂、縮縫減少等方面,都有著非常良好的應用前景。作為海洋工程建造的重要材料,預應力混凝土具有較高的抗裂性以及較好的耐久性,在各項海洋工程中可以發揮其重要的效能。對于舊建筑的加固改造、拆除以及加層中都有著非常廣泛的應用。
2.4地下空間的建設與發展
我國目前已經有了20幾個正在規劃與建設地鐵系統的城市,我國的地下空間技術得到飛速的發展,當前地下空間建設的主要施工方法包括明挖法、暗挖法、蓋挖法、沉管法等,這些技術都屬于國際先進技術,在地下空間的發展中都有著舉足輕重的作用。
2.5結構設計更加完善
當前土木工程設計中風荷載以及地震荷載正在成為主要的控制因素,更高、更長和更柔韌成為結構設計的發展趨勢,許多大型復雜結構體系的抗風抗震設計理念正在發生很大的轉變,對于特大跨度橋梁的結構體系設計逐漸成為熱點研究話題。
3.土木工程未來發展趨勢
3.1空間上全方位開花
目前城市化進程不斷加快,人口急劇膨脹,城市規模不斷擴大,用地緊張、空間擁擠、交通堵塞等問題急劇惡化,城市病越演越烈,人們的居住環境產生了許多影響,對于社會經濟的進一步發展有著嚴重制約。因此土木工程未來的發展趨勢將逐漸向高空與地下發展,生存與生活的空間亟需拓展,作為城市發展的必然產物,高層建筑在數量上與高度上也逐漸加大,特別是地下空間近年來對于城市發展的作用越來越大,相比高層空間發展,對于地下基坑的開挖深度越來越大,而其發展也有著非常大的吸引力,由于城市地下空間的開發無需支付土地費用,并且作為資源非常豐富的空間,地下空間如果能夠合理的進行開發,將會對土地資源起到非常顯著的節約作用。根據實踐證明,地下空間開發在沿海城市的技術發展已經非常成熟,并且現代城市的發展已經越來越重視地下空間的發展。
目前我國正開始向海洋拓展土木工程建造,如在黃埔江外灘的拓岸工程,人工島建造、圍墾以及拓岸工程都是有共通之處的,未來將會有許多像上海這樣的近海城市人工島出現。
3.2高性能材料的廣泛應用
高強性能、良好的塑性都是鋼材發展的方向,目前許多先進國家都已經提高其屈服點,并且將其作為鋼材的規范,對于高強度鋼材的合理利用是未來土木工程發展的一個重要趨勢。高性能材料的開發利用以及各種材料的特性如何充分發揮,都需要采用復合技術以及多種特殊功能的復合材料。地方材料的充分利用、天然資源的合理保護,大量使用工業廢渣作為土木工程材料都是對于生態環境的一種有效保護措施。更加節能環保的生產技術被應用到建筑工程中來,各種對于人體有害的材料與顏料的使用率逐漸降低,產品可以不斷的進行循環與利用,減輕污染。
3.3建筑工業化
當前環境問題是一個全球矚目的熱點問題,而土木工程與環境工程也逐漸融為一體。城市綜合征、海水污染、水平線上升、沙漠化等都是與人類生存息息相關的話題,并且都與土木工程有著重要聯系。當前開發資源、民用建筑等人為作用的影響都會產生大量的耕地被破壞,人均占有土地的減少,許多工程建成以后都會對環境產生重大影響,為了有效的控制土木工程對人類生存環境的干擾,建筑也機械化的進程大大加快了步伐,在重點工程建設中建筑工業化已經成為不可逆轉的趨勢。標準化與多樣化是當前建筑產品的一個重要趨勢,為了適應社會化大生產方式,采用更加專業、聯合的施工組織形式,推進新技術、新材料的應用,推廣新工藝的實施。
結語:土木工程的不斷發展為人類社會創造新的物質環境,作為人類文明不可分離的重要成分,在當前形勢下,土木工程的發展日新月異,許多新的技術、材料、施工工藝不斷涌現,為土木工程的發展提供了一扇不可預知的大門。文章對土木工程的現狀及未來發展趨勢進行綜述,希望對土木工程的發展有所幫助。
參考文獻:
[1] 呂志濤. 新世紀我國土木工程活動與預應力技術的展望[J]. 東南大學學報(自然科學版). 2002(03)
[2] 韓雪琴,萬銅嶺. 信息系統在土木工程中的運用――前景與對策[J]. 中國科技信息. 2005(16)
中圖分類號:K826.16 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
土木工程對國家的經濟建設和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關系到人類賴以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,為人類提供住宅、賓館、公寓、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現代人類生活和發展的必要場所空間。在我國的現代化建設中,土木工程業越來越成為國民經濟發展的支柱產業。
土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產活動有關的各類工程設施,如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。
土木工程的發展現狀
回顧20世紀特別是改革開放20年來,我國建設取得舉世矚目的輝煌成就。新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國各地如雨后春筍般地涌現,新結構、新材料、新技術大力研究、開發和應用。發展之快,數量之巨,令世界各國驚嘆不已。
結構工程方面:改革開放后在我國大陸建造了許多高層建筑,目前我國最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈。在特種結構方面,我國有4所電視塔排在世界前十位。另外還有鳥巢、水立方等。我國結構工程目前已達世界先進水平。橋梁工程方面:楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等大跨橋梁的建成都標志著我國的大跨結構達到了一個新的水平,己跨入世界水平先進行列。目前,我國己建成千米以上大橋3座、800m以上大橋8座、600m以上大橋15座、400m以上大橋40座,重慶萬縣單孔跨度達420m的鋼筋混凝上拱橋更引起世界同行的莫大興趣。鐵路工程方面:截至2000年底,我國鐵路運營路程已達6.87萬公里,居世界第4位,亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方面發展。此外,磁懸浮列車也在發展。公路建設方面:到2000年底,公路通車總里程達140萬公里,20年內增加了35萬多公里,其中高速公路24336公里,居世界第三,僅次于美國和加拿大。水利建設方面:50年間全國興建大中小水庫8.6萬座,水庫總蓄水量4580億m3,建設和整修大江大河堤防25萬公里,目前防洪工程發揮的經濟效益達7000多億元。我國還先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州烏江渡大壩、四川二灘大壩等水利水電工程,三峽水電站總裝機容量達1820萬千瓦,已超過目前世界上發電量最大的伊泰普水電站50%而躍居世界第一。
三、土木工程的發展趨勢
(一)高性能材料的發展 鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展。 (二)計算機應用 隨著計算機的應用普及和結構計算理論日益完善,計算結果將更能反映實際情況,從而更能充分發揮材料的性能并保證結構的安全。人們將會設計出更為優化的方案進行土木工程建設,以縮短工期、提高經濟效益。 (三)環境工程 環境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視,土木工程與環境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發展密切相關,又無一不與土木工程有關。
(四)建筑工業化 解放后大規模的經濟建設推動了建筑業機械化的進程,特別是在重點工程建設和大城市中有一定程度的發展,但是總的來說落后于其他工業部門,所以建筑業的工業化是我國建筑業發展的必然趨勢。
(五)結構形式 計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現,為結構形式的革新提供了有利條件。空間結構將得到更廣泛的應用,不同受力形式的結構融為一體,結構形式將更趨于合理和安全。 (六)新能源和能源多極化 能源問題是當前世界各國極為關注的問題,尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題。這也對土木工程提出了新的要求,應當予以足夠的重視。
四、土木工程未來可利用的資源
地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的,而人口增長的速度是不斷加快的。因此,人類為了爭取生存,土木工程要開創新的未來。1、高空資源
現在人工建筑物最高的為646m的波蘭Gabin227kHz長波臺鋼塔,由15根鋼纖繩錨拉。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、購物等融于一體的抗震豎向城市中,居民可達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10萬。
2、 地下資源
建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節能和減少噪聲污染等優點。日本于20世紀50年代末至70年代大規模開發利用淺層地下空間。目前世界上共修建水電站地下廠房約350座,最大的為加拿大的格朗德高級水電站。我國城市地下空間的開發尚處于初級階段。3、 海洋資源
為了防止機場噪聲對城市居民的影響,也為了節約使用陸地,2000年8月4日,日本大阪利用18億立方圍海建造的1000m長的關西國際機場試飛成功。阿拉伯聯合酋長國首都迪拜的七星大酒店也建在海上。近些年來,我國在這方面也已取得可喜的成績,如上海南匯灘圍墾成功和崇明東灘圍墾成功。4、沙漠資源 全世界約有1/3陸地為沙漠,每年約有600萬公頃的耕地被侵蝕,這將影響上億人口的生活。世界未來學會對下世紀初世界十大工程設想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。
5、太空資源
Abstract: since the reform and open policy, our country social undertakings of various fields have achieved remarkable success. In recent years, with the development of economy and the progress of The Times, our country civil engineering business also has achieved great development, civil engineering industry after years of research and related staff hard work, now, civil engineering practice and the research has made remarkable achievement, whether structure mechanics analysis and structural design theory and method of the structure and the construction technology, has very big breakthrough, especially in recent years, with the development of science and technology, top big span structure in achievement is outstanding, the paper will be according to the present situation of the civil engineering and its future development trend is discussed, aims to promote our country's civil engineering industry further improvement.
Keywords: civil engineering, the current situation, development trend
中圖分類號: S969文獻標識碼:A 文章編號
自改革開放以來,我國高層建筑的發展進入了一個嶄新的階段,高層建筑不僅在數量上急劇增多,施工水平要求的質量也越來越高,本文主要根據我國和世界該領域中的發展現狀及特點進行剖析,對土木工程這一行業在二十一世紀的發展做出了展望,希望可以為我國此領域的發展提供合理化建議。
一、土木工程的涵義
土木工程是房屋、公路、鐵路、橋梁、水工等工程的總稱,土木工程對國家經濟建設和發展都具有非常大的影響,完善土木工程建設能夠促進經濟的發展和社會的進步。土木工程和人類的關系也是非常密切的,其關系到人類賴以生存的基本要素,是人們生活必不可少的要素之一。
二、我國土木工程的發展現狀
1. 高層建筑
隨著經濟的發展和城市化進程的加速,我國城市發展的腳步越來越快,城市的用地也越來越緊張,過量的人口和城市有限的用地形成了強烈的矛盾,因此,近年來,高層建筑獲得了長足發展,高層建筑這種占地面積相對較小,而承載量大的建筑在我國城市化的過程中迅速發展起來。高層建筑的發展一方面是我國經濟建設取得成就的體現,另一方面也增加我國經濟發展的負擔。提到高層建筑和高樓大廈,人們一般都和現代化、經濟發展聯系起來,當然,這是沒有錯的,而城市高層的發展必須要進行辨證的分析,雖然眾多高層的建立體現了我國經濟的發展狀況,但隨著城市化程度的越來越高,城市用地的緊張程度也在日益加劇。根據相關調查顯示,我國大陸目前高層建筑的數量已經超過20000幢,而超過100m的高層也已經超過1000幢。這體現了我國土木工程行業在社會中的重要地位,其對人類社會的影響也是非常巨大的,是我國進行社會現代化建設的重要保障之一。
2. 公路建設
公路建設和經濟的發展是相互制約的關系,因此,土木工程領域中公路的建設是尤為重要的。經濟的發展是一個國家的基礎,國家各方面事業的進步可以說都是得益于經濟的發展,因此,經濟的發展能夠帶動社會的進步。經濟的發展必然會帶動商業、工業、以及服務業的發展,從而提高這一地區或國家的商業往來和地區承載量,促進道路運輸的發展。道路交通的發展具體表現為能夠帶動產業結構的改善,帶動相關產業的發展,從而提高人口質量,改善城鄉結構,縮小城鄉差距,提高城市化水平,能夠全面推動人們生活質量更快的進入高層次階段。
相比以前來講,我國目前的交通狀況和經濟發展都有了質的提高,但一部分地區仍然存在運輸設施及設備滿足不了國民經濟高速發展的需要,也有一部分地區由于經濟發展欠佳,道路建設也相對滯后,因此,我國經濟建設和交通運輸的發展存在不協調性,這種現象會對我國人口質量產生影響不利于我國社會主義和諧社會的建設和發展。近年來,隨著和諧社會概念的提出,人們越來越重視社會各方面事業的和諧建設了,因此需要從體系、結構、布局等方面綜合考慮,大力發展綠色交通事業,促進經濟、交通的協調發展,全面推動我國經濟建設的發展。
三、土木工程未來的發展趨勢
隨著人類社會的不斷進步,人們對資源索取的程度越來越大,地球上的資源是有限的,因此,如何利用有限的資源養活更多的人口、獲得更大的發展是尤為重要的。土木工程未來的發展趨勢要向集約型、低消耗型轉變,為建立可持續發展的和諧社會而努力。
1. 向高空延伸
根據相關資料現實,目前世界上人工最高的建筑是波蘭的長波臺鋼塔,其高度為646m,作為世界上最高的人工建筑,其承載能力是十分巨大的。這將是未來土木工程建筑領域發展的趨勢,高空的距離是無限的,因此,只要技術允許的條件下,建筑物不斷向高空發展是切實可行的一種策略。這種高層建筑可以集工作、休閑、娛樂、商業、購物等一系列功能,這就大大節約了土地資源,為城市的發展節省了土地。而我國在此方面的展望是,在上海附近擬建一棟高達1250m的仿生大廈,居民可以達到十萬人左右,這將是我國土木工程建筑史的一塊里程碑,將在世界人工建筑領域中堪稱奇跡。
2. 向海洋拓展
地球可以稱作為一個“水球”,地球上有百分之七十的面積是海洋,而陸地面積僅占百分之三十,因此,在技術條件允許的前提下,充分利用海洋資源是非常必要的,是人類不斷向外擴展過程中的一個創舉。海洋比陸地情況更為復雜,但其巨大的潛力對人類一直是比較具有誘惑力的。隨著科學技術的發展和時代的進步,在土木工程方面人類已經在海洋中取得了一些可喜的成就。例如,為了減小機場噪音對城市居民的影響,也為了節約陸地資源,2000年時,日本圍海建造的1000m長的關西國際機場試飛成功,這標志著人類在土木工程方面邁出了向海洋進軍的重要一步。近年來,我國在此領域中也獲得了相當的成就。上海南匯灘的圍墾成功和黃浦江的拓岸成功都是我國在近年來取得的成就。這些成就的取得都為土木工程在將來向海洋的發展積累了科技經驗,奠定了堅實的基礎。
結束語:
目前,我國土木工程中一些領域已經處于世界的領先地位了,但我國土木工程在技術和設計方面仍然存在很多問題,展望未來,不僅要在技術方面加強,更要在觀念方面提高,利用新型的技術和材料進行建設,更要加強理論和實踐的結合,在不斷發展的理論的同時,也要重視實踐的作用,先進的理論能夠指導實踐,而實踐是將理論轉化為現實的手段,因此,只要遵循客觀發展規律,在我黨的正確領導下,我國土木工程的發展一定會成為世界該領域中一顆璀璨的新星。
參考文獻:
[1] 丁大鈞.我國土木工程的新進展[J].淮陰工學院學報,2009(05).
[2] 呂志濤.新世紀我國土木工程活動與預應力技術的進展[J].東南大學學報(自然科學版),2010(08).
[3] 孫世國.21世紀我國土木工程發展趨勢芻議[J].北方工業大學學報,2008(06).
一、我國木土工程建設的現狀
我國的土木工程建設從2O世紀5O年代起一直沒有停過,且發展很快,尤其在近年來,發展極為迅猛,幾乎整個中國成了一個大的建設工地。新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國各地如雨后春筍般地涌現,新結構、新材料、新技術大力研究、開發和應用。發展之快,數量之巨,令世界各國驚嘆不已:但是,自改革開放以來,我國城市發展進入了一個嶄新的階段,城市的數量、規模和人口數量都有了飛速的發展。這就要求更多的建筑來滿足城市發展的需求.單是不難看出,目前,我國的城市建筑尤其是房屋建筑,并不能滿足人們的需求。不難看-出. 我國的土木工程建設面臨的現狀是. 雖然發展較快.但尚不能滿足社會的需求。在這樣的發展現狀下.我國的土木工程建設.又面臨怎樣的機遇呢?
二、我國土木工程建設發展的機遇和趨勢
在我國的現代化建設中.土木工程業越來越成為國民經濟發展的支柱產業。同時.隨著社會和科技的發展,建筑物的規模、功能、造型和相應的建筑技術越來越大型化、復雜化和多樣化。所采用的新材料、新設備、新的結構技術和施工技術日新月異,節能技術、信息控制技術、生態技術等日益與建筑相結合。建筑業和建筑物本身正在成為許多新技術的復合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復雜結構核心的現代結構技術則成為代表一個國家建筑科學技術發展水平的重要標志。所有這一切都說明在土木工程中越來越體現了技術與創新的作用,誰能在世紀之交把握住土木工程學科的發展趨勢,誰就能在知識經濟時代開創土木工程學科的新紀元。”不難看出,我國科技和經濟快速發展的形勢,為我國土木工程建設的發展.創造了良好的環境和機遇。為了更好的解決.我國木土工程建設過程中的問題和抓住良好的發展機遇。我國木土工程建設,在不斷,采用新技術,開發新材料并積極開拓新的開發空間。在這種情形下,我國的木土工程建設也呈現出新的發展趨勢。具體以下幾個方面
1:空間上的開發。
伴隨著我國城市化進程的加快。城市建設快速發展,城市規模不斷擴大.城市人口急劇膨脹,許多城市不同程度上出現了用地緊張、生存空間擁擠、交通堵塞、基礎設施落后、生態失衡和環境惡化等問題,被稱之為“城市病”,給人類居住帶來了很大的影響,也制約了經濟和社會的進一步發展,成為現代城市可持續發展的障礙.。為解決這些為題,我國的木土工程建設逐漸向高空和地下發展,以開拓更大的生存和生活空間。作為城市發展的產物之一,高層建筑物不僅在數量上越來越多,而且在高度上也越來越高,與地面高空發展相對應。地面下基坑開挖的深度越來越大。據初步統計,我國已建成2O層以上高層建筑物10 0oo多棟,超過lOOm 的高樓有500多棟,20Om以上的高層建筑5O多棟,有2O多棟超過300m。地下空間的開發也有著巨大的吸引力。原因在于目前我國城市地下空間開發不需要支付或支付很少土地費用。城市地下空間是一個十分巨大而豐富的空間資源,如果得到合理開發,其節省土地資源的效果是十分明顯的,另外工程實踐也表明.地下空間開發在我國一些大城市特別是沿海城市條件已基本成熟,而且是現代城市開發的必然趨勢。
2:新材料的使用。
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性,韌性和可焊性方向發展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm:以上的鋼材列入了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其他復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展。高輕質材料的出現,比如比鋼質量更輕但是性能卻更好的鋁合金的使用以及鎂合金和玻璃纖維增強塑料的使用等,為現代土木工程建設的新趨勢提供了材料基礎。
3:新技術的應用。
首先,是計算機應用。隨著計算機的應用普及和結構計算理論日益完善,計算結果將更能反映世紀情況.從而更能充分發揮材料的性能并保證結構的安全。人們將會設計出更為優化的方案進行土木工程建設, 以縮短工期、提高經濟效益。環境工程。其次, 由計算機技術和力學的結合產生的新的計算理論和計算手段和新材料的結合。計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現,為結構形式的革新提供了有利條件。
中圖分類號: S969.1 文獻標識碼: A 文章編號:
縱觀人類文明史,土木工程建設在和自然斗爭中不斷地前進和發展。在我國的現代化建設中,土木工程業越來越成為國民經濟發展的支柱產業。經過多年的發展,目前土木工程的實踐和研究已取得顯著成就,無論是結構的力學分析,還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段,都有了非常大的突破; 特別是近若干年,在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人[1]
一 土木工程建設取得的巨大成就
自改革開放以來我國高層建筑的發展進入了一個嶄新的階段,高層建筑不僅在數量上越來越多,而且在高度上也越來越高。據初步統計我國已建成20 層以上高層建筑物10 000 多棟,超過100 m 的高樓有500 多棟, 200 m 以上的高層建筑50 多棟,有20 多棟超過300 m。目前我國最高的高層建筑為上海浦東金茂大廈,地上88 層,高度420. 5 m,地下3 層,其高度在世界已有建筑物中排第3 位,為鋼筋混凝土和鋼構架混合結構。即將動工興建的上海金融中心大廈地面94 層、地下3層,高466 m,建成后,其高度將超過目前世界最高的吉隆坡佩重納斯大廈而成為世界第一高度[2]
公路、鐵路飛速發展,“十五”期間, 我國將有公路160 萬km, 其中高速公路2. 5 萬km2010年,全國高速公路將達3 萬km。到2005 年,全國鐵路營業里程約達7. 5 萬km,首條跨海的粵海鐵路通道,全長542. 6 km;國務院批準建設的青藏鐵路, 東起青海格爾木,西至拉薩全長1118 km,其中多年凍土地段約600 km,海拔高于4 000 m 的地段960 多km,將成為世界上海拔最高和最長的高原鐵路,是西部大開發的又一項標志性工程。
橋梁工程也取得了驚人的成就,伴隨著橋梁類型的不斷翻新,主跨跨度一再突破;而斜拉撟的復興更是橋梁工程的另一個輝煌。日本的時石海峽大橋(1 991 m 懸索橋)、多多羅大橋(890 m斜拉橋),丹麥的海帶橋(1 624 m 懸索橋),法國諾曼底橋(856 m 斜拉橋)被公認為是20 世紀橋梁的代表作而載入史冊。而楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等大跨橋梁的建成都標志著我國的大跨結構達到了一個新的水平,已跨入世界先進行列。目前,我國已建成千米以上大橋3 座(尚有2 座正在興建中)、800 m 以上大橋8 座、600m 以上大橋15 座、400m 以上大橋40 座,重慶萬縣單孔跨度達420 m 的鋼筋混凝土拱橋更引起世界同行的莫大興趣[3]
二 土木工程的發展趨勢
地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的,而人口增長的速度是不斷加快的。據聯合國有關機構的報告預測, 到20005 年世界人口將超過85 億。另據澳大利亞的科學家分析,2080 年世界人口將達到頂峰(106 億),而后有所降低。人類為了生存,決定了土木工程未來的五個發展方向。
2.1 修建超大型工程
在21 世紀,隨著新材料、新結構、新工藝、新施工方法的出現,人類將有可能從事更大規模的土木工程建設,從事土木工程的人們將為改造世界做出新的貢獻,取得新的突破。
西班牙與摩洛哥之間的直布羅陀海峽割斷了歐洲和非洲大陸的交通,至今人們已經提出了多種聯絡線方案。如全長30km,最大主跨為2000m 的吊橋方案; 全線長14km,最大主跨為5000m 的吊橋方案; 也有的提出采用最大主跨為5000m 的海中浮游式橋梁方案等。對馬海峽的地下隧道工程、白令海峽的填筑等也是世界上醞釀中的超大型工程。
現在人工建筑物最高的為646 米的波蘭Cabin長波臺鋼塔,由15 根鋼絲繩錨拉。日本擬在美國芝加哥或紐約建造700 層(高約1950 米)的赤板城樓,內設商店、辦公用房、劇院及至球場,工作人員30 萬,住戶l4 萬。另外,日本還提出建造一座超整體結構,高4000 米(高過富士山,海撥3776 米),實為“空中城市”。
2.2 高性能材料的使用
近年來,隨著高標號水泥的大量生產,鋼纖維和玻璃纖維混凝土、聚合物浸漬混凝土等快硬、高強、輕質、復合和節能混凝土的研制,復合、新型墻體材料的開發,鋼化玻璃、多功能涂層玻璃、雙層中空玻璃等建筑用平板玻璃等的發展,都帶來了土木工程的結構形式、設計理論和施工技術等方面的新發展。而從20 世紀80 年代興起的碳纖維的應用研究,更是土木工程在這一領域的又一重大突破。
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm2 以上的鋼材列入了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其他復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展[4]
2.3 充分利用地下空間
目前世界上最大的地下街是日本東京八重洲地下街,建筑面積70 千米深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區地下商業街,深度在100 米左右,我國也已有約20 個城市進行了地鐵系統的規劃和具體實施階段,先后提出了25 項地鐵和輕軌項目,同時地下空間技術也得到了飛速的發展和提高[5]
目前我國城市地下工程建設主要施工方法有明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等,這些技術已經達到了國際先進水平,這也為地下空間開發提供了寶貴的經驗。隨著人口的增長,空間資源越來越緊張,開發地下空間是解決當前空間和土地資源緊張的一個有效途徑[6,7]
21世紀城市地下空間發展有以下幾個趨勢:1)綜合化。國外地下空間發展的主要趨勢是綜合化,首先是地下綜合體的出現,成為具有大城市現代化象征的建筑類型之一。其次綜合化表現在地下步行道系統和地下快速軌道系統、地下高速道路系統的結合,以及地下綜合體和地下交通換乘樞紐的結合。第三綜合化表現在地上、地下空間功能既區分,又協調發展。2)分層化與深層化。為了綜合利用地下空間資源,地下空間開發逐步向深層發展。
3 結束語
本文總結了當今建筑發展的現狀,并闡述了一些新工藝、新技術、新型材料的應用,同時指出了未來建筑空間的必然趨勢,目前我國在這方面已取得了一些成績,積累了一定的經驗,但我國土木工程的設計、施工和理論研究方面的總體水平與發達國家相比還有一定的差距。展望未來,不僅要加強新型結構型式、新型建筑材料、新的技術手段的理論探索和應用研究,更要加強土木工程二級學科間理論和技術的融合與滲透,實現土木工程的更大突破。
中圖分類號: F552 文獻標識碼: A
一、前言
土木工程作為一個國家建設的重要方面在人們的日常生活中有著舉足輕重的地位;另外,土木工程作為一個古老行業,真實的反應了各個時期的科技、經濟及社會發展狀況,體現了一個國家的經濟技術水平,例如長城、趙州橋、長江大橋、水立方、鳥巢、上海世博會中國館等。不僅僅彰顯的是大國風范和土木工程技術的成就,而且作為一種建筑藝術美展示大。
二、土木工程發展現狀
1.土木工程理論的發展
隨著科學技術的不斷發展和進步,與建筑相關的學科,包括:力學、結構動力學、統計學等等學科的不斷發展和進步,為土木工程的發展提供了重要的理論基礎和技術支持。信息化的不斷普及和深入發展,大型計算機在土木工程上的充分應用,包括結構抗力計算到極限狀態理論、材料特性結構分析等,使得土木工程在強大的理論基礎之上快速、全面地提升和進步。
2.建筑設計的發展
隨著土木工程的不斷發展和進步,使用概率統計來設計和分析各種數據,如: 荷載值、材料強度值。通過對風力、陽光、地震等不同自然情況的綜合分析,結合工程的選址、結構體系等實際情況,進一步研究出可靠度極限狀態的設計,得到工程的應力情況和力學性能等,以確保其滿足現代土木工程的需要。隨著土木工程理論的不斷深入和技術的逐步發展,土木工程的設計和規劃已經改變了以往憑借經驗設計工程方案的慣例,特別是大規模的土木工程,運用了系統工程的理論和方法,趨利避害地全面考慮土木工程的安全、環境、經濟等所有因素。
3.土木工程施工的發展
(一)建筑材料的發展
復合材料高強鋼材等全新建筑材料在土木工程中得到了不斷發展和應用。如: 碳纖維、鋁合金、鎂合金、鍍膜玻璃、雙層中空玻璃、玻璃纖維增強塑料( 玻璃鋼) 、各種節能混凝土等新型工程材料已在工業和民用建筑中得到廣泛使用,它們在強度和耐久性上表現出優越性,為高層、大跨和結構復雜的大型土木工程建設提供了重要物質基礎。
(二)土木工程實施工藝的發展
工程實施的設備、工具不斷地向自動化、機械化、科學化發展,如: 同步液壓千斤頂、直升機安裝技術、滑模等先進技術的出現,使得大規模的、高層的、復雜的土木工程不斷發展并得以實現。預應力技術是施工工藝中最為突出的技術之一,可以應用在大跨度、大開間等多層和高層建筑,還可應用于核電站、預應力儲倉、橋梁結構、公路工程等等。
隨著應用系統工程的理論和方法不斷應用于組織管理中,推進了土木工程的科學快速發展。并且,工程逐步趨向結構和構件標準化和生產工業化,使得土木工程的發展逐步實現節約成本、提高工程效率等需求,對于以往不能實現的施工工程,現在也可以實現。
鑒于以上土木工程的發展,雖然有了很大的進步,但是在這個人口劇增、交通擁擠、生態環境破壞嚴重的社會發展趨勢之下,可以用來建筑的土地越來越少,促使土木工程不得不快速、科學地發展,才能滿足社會發展需要。
三、土木工程發展趨勢
1.精密化的理論研究
未來土木工程的理論發展趨勢集中在力學,利用物理、化學、計算機技術對土木工程的不斷應用,重點為解決數學分析與處理。現階段,有些領域還不夠完善,比如: 對于結構復雜的、流體介質等受力分析,需要進一步精密研究。對于土木工程中復雜的數值問題,還需要專門化的數學來解決。土木工程的信息化,可以模擬更復雜的施工情況。
2.土木工程材料的發展
土木工程的施工材料不僅要求質量高、安全性高、使用壽命長,而且隨著生態型建筑理念的發展,對建筑材料造成污染、資源浪費等問題上要求更高,需要發展新型的、高新技術、生態建筑材料,以適應人和自然環境的協調發展。
(一)生態建材的發展
為了實現綠色建筑,在保證工程質量的前提下,選用生態建材是最首要和有效的途徑。比如選用環保材料、凈化材料、可再生材料、循環使用材料等等成為未來發展的趨勢。生態建材的發明和使用,大大提高了人們居住品質,減少對環境的破壞,有效降低建筑垃圾的產生,避免建筑材料的浪費,實現用最少的資源實現最高的品質要求。新型生態材料的使用,在節水節電上進一步優化,節省資源,實現人與自然的可持續發展。
(二)抗震強度高的鋼材
隨著高層建筑、大跨度結構建筑的不斷增多,對抗震材料的要求也越來越高。因此,要求建筑結構使用的鋼材逐漸向高強度化、極厚化、低屈服比、低屈服點等方向發展。日本的建筑抗震效果較好,值得借鑒。他們研究的具有高抗震設計的低屈服比和低屈服點的鋼板,它們是采用調整化學成分和改建熱處理工藝等方法制成。生產出來的低屈服點鋼材可輔助結構和減震控震裝置。當地震發生時,首先達到屈服點開始變形,吸收了地震能,從而防止主體結構的破壞。高強度的抗震材料的使用,不僅可以減少鋼材的使用量,還為抗震提供了安全保障,是未來鋼材發展的趨勢。
(三)智能化的混凝土
目前使用的高性能的混凝土,具有體積穩定性好、強度高、工作性強、耐久性好等等優點。這些混凝土,具有高抗滲性、抗腐蝕性、抗凍性等優勢,所以它們能夠在惡劣的環境下較長時間的使用。最新設計的混凝土甚至可以使用100 年或者200 年以上。隨著科學的不斷進步和發展,智能化的混凝土將成為未來發展的趨勢。智能化混凝土工程材料是指混凝土工程材料能夠接受某些環境信息,自覺地進行邏輯判斷,同時做出能夠相適應的混凝土相關材料。這種智能性的混凝土材料,可以根據工程的需要,維持和調整混凝土的性質,比如: 流動性、保水性、粘聚性等,這樣可以防止建筑受到侵害,或者對破壞進行修補,或者當有危險時也可以警報。這種智能化的混凝土是未來建筑材料發展的關鍵技術,但目前還比較昂貴,研究的人也不多。相信隨著信息科學、生命科學的不斷進步,智能化材料也將逐漸進入到土木工程的市場。
3.土木工程信息化的發展
近年來,信息化已經普及,并且逐漸帶動工業的信息化,必然也會對土木工程造成較大影響。土木工程的信息化包括智能信息處理技術、計算機技術、自動化控制技術、網絡技術等等,這些信息化技術不斷滲透到土木工程中,并且涵蓋了土木工程的全過程,不僅限于設計和施工,還有工程的物業管理、物流管理、設備維護和建筑全方位的實時監控等等各個方面。也可以利用計算機模擬管道空間布線,也可以利用信息化技術實現大型設備的整體吊裝、大型橋梁懸索受力的控制、高溫高壓的焊接控制、建筑物的爆破等等。
4.防震與減災
隨著當前超大跨橋梁、高層建筑和大跨結構建筑物的興起,結構設計呈現更高、更長的發展趨勢。在很多的情況下,地震荷載已經成為結構設計的控制因素。所以大型復雜的結構系的抗震設計及其相對應的問題也得到了進一步的關注。相關的研究包括地震動的作用機理,建筑結構的抗震機理等。
5.擴大對巖土錨固技術的應用
巖土錨固技術的應用領域要不斷的進行擴展。巖土錨固技術除了在邊坡工程、地下工程、深基坑工程、結構抗浮工程中保持著良好的發展狀態外,在橋梁工程、重力壩加固工程、抗地震工程中則有著長遠的進展;同時,錨桿錨固機理的技術仍然不成熟,仍然是土木工程界的難點。
四、結束語
綜上所述,我國目前的土木工程建設已經達到了一個比較成熟的階段,取得了比較顯著的成績,甚至在某些方面已經達到世界先進水平。但縱觀世界土木工程發展現狀,我們仍需尋求土木工程建設理論和應用上的加強、創新與發展。
參考文獻: