伟大的土木工程综述

伟大的土木工程

土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。它既指与人类生活、生产有关的各类工程设施，如建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等，也指应用材料、设备在土地上所进行的勘测、设计、施工等工程技术活动。土木工程的产物是每个人都必须与之接触，与之产生关系的。土木工程对每一个社会产业都有着至关重要的作用，是社会和科技发展所需要的“衣、食、住、行”的先行官之一，在任何一个国家的国民经济中都占有举足轻重的地位。由此可见其的重要性与伟大。

一、土木工程的范畴

土木工程是利用伟大的自然资源为人类造福的艺术，它包括建筑工程、桥梁工程、地下工程、道路与铁路工程、港口、海洋、给排水与环境工程、防灾减灾等许多内容。土木工程涉及的内容可以说是与生活息息相关的。工业、农业、交通、通讯、教育等各项事业，都离不开土木工程。诸如工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、商店、住宅、医院、学校、农田水利等工程建设，统称基本建设，都是土木工程的“用武之地”。土木工程直接与人们的“衣、食、住、行”密切相关，是一门古老的学科，但是它伴随着其他相关领域学科的发展、经济建设和社会进步的需要不断深化，不断拓展。

土木工程随着人类社会的进步而发展，至今已经演变成为大型综合性的学科，它已经出许多分支，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。

二、土木工程的发展历史

土木工程大致经历古代、近代和现代三个历史时期：古代－从新石器时代（公元前5000年）至17世纪中叶；近代－从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间；现代－从20世纪中叶第二次世界大战结束至今。

古代土木工程具有很长的时间跨度，它大致从公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶，前后约7000年。在这段时间里，由于技术和理论的缺乏，土木工程发展很慢。远古时代，由于生存、居住和交往的需要，人类离开了自然洞窟，开始了掘土为穴，架木为桥的原始土木工程活动。最初土木工程完全取用自然材料，大约自公元前3千年，开始出现经过人工烧制的砖和瓦。中国古代的建筑大多采用木结构。公元8世纪建的山西五台山南禅寺正殿和公元9世纪建的佛光寺大殿,是遗留至今较完整的中国木构架建筑。古代中国的水利工程也取得了举世瞩目的成就。秦代初期，李冰父子主持建造的都江堰，使在当时被称为蛮荒之地的巴蜀成为如今的天府之国。与此同时，欧洲大多国家则使用以石拱结构为主的房屋建筑。古罗马的券拱结构奠定了欧洲土木建筑科学的体系基础。中世纪西欧各国的建筑，意大利继承罗马的风格，而其他各国则以法国为中心，发展了哥特式教堂建筑的新结构体系。一些文明古国的不少传世杰作，至今巍然屹立。譬如我国的长城，埃及的金字塔等。公元6世纪建成的赵州桥，是世

界上最早的敞肩式拱桥，于1991年被美国土木工程学会选为世界上地12个土木工程里程碑。古代土木工程特点有：以天然材料为主；工艺技术简单；分工逐步专业化等等。

近代土木工程的时间跨度从17世纪中叶到20世纪中叶，前后约300年时间。由于理论的发展，土木工程渐渐发展成为一门独立的学科。在此期间，建筑材料从以天然材料为主转向以人造材料为主，建造理论也从主要以总结长期建造经验向重视科学兼顾经验转变。建造技术方面，一些性能优异的大型机械伴随着各种极为有效的施工方法的出现，使得人们开始能建造结构复杂或所处环境恶劣的土木工程。期间建成的埃菲尔铁塔、帝国大厦和金门悬索桥，至今仍不失为伟大的土木工程。近代土木工程的特征有：日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土；材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，保证了工程结构的安全和人力物力的节约；不断出现新的工艺和新的机械，施工技术进步，建造规模扩大，建造速度加快。

现代土木工程起始于20世纪中叶。发展至今，土木工程在建筑材料、结构理论和建造技术方面都取得了极其巨大的进步。建筑材料方面，高强度混凝土、高强低合金钢、高分子材料、钢化玻璃越来越多地出现在建筑上。20世纪20年代后期，抗裂性能、刚度和承载能力大大高于钢筋混凝土预应力混凝土的出现，给土木工程带来了又一次的飞跃。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。结构理

论方面，利用电子计算机强大的运算和绘图能力，力学分析和计算的结果更加符合结果的实际情况，使得在结构设计上更为可靠。对于建筑技术，已经发展到机—电—计算机的一体化，施工过程中，不论是上天、入地还是翻山、下海，都已不是施工的障碍了；而焊接技术的普遍使用，也使得钢结构的发展进入了一个新的阶段。现代土木工程造就的举世瞩目的建筑有：我国台北的国际金融中心，上海金茂大厦，马来西亚吉隆坡的石油大厦双塔楼，法国的诺曼底斜拉桥等。其特征有：工程功能化；城市立体化；交通高速化；材料轻质高强化；理论研究精密化等等。

三、土木工程在国民经济中的地位

土木工程作为一个重要的基础学科，有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，统一性。土木工程为国民经济的发展和人民生活的改善提供了重要的物质技术基础，对众多产业的振兴发挥了促进作用，工程建设是形成固定资产的基本生产过程，因此，建筑业和房地产成为许多国家和地区的经济支柱之一。

土木工程对国家经济建设和人民生活的影响非常明显和重要，其重要性主要体现在土木工程的基础性、带动性和综合性。基础性土木工程是一个国家的基础产业和支柱产业。带动性土木工程对国民经济的带动作用主要表现在资金投入大、带动行业多，是挖掘和吸收劳动力资源的重要平台之一。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，为人力提供住宅、工厂、马路等现代人类生活和发展的必要场所。

四、土木工程的发展方向

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难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。众所周知，土木工程是人类在地球上从事的一项巨大的古老的工程技术活动，随着社会科学技术，经济，文化等各方面的不断发展，它在新世纪必将面临许多新兴的事物和挑战。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。

1、土木工程将向太空、海洋和荒漠地发展

为解决城市土地供不应求的矛盾，未来城市的土木工程将向高、深方向发展。

(1)向太空发展

地球资源有限，而且由于近些年来的开发，许多重要资源（如石油）的储量急剧减少，人类不得不开始考虑前往太空寻找资源。20世纪，美国阿波罗号飞船成功登上月球。经研究，现已证实月球上的岩石可以制成水泥。这说明，在外太空，土木工程不会受到阻碍，仍有发展的可能。

(2)向海洋发展

地球上海洋的面积占总面积的70%，海洋面积广阔，而陆地面积太少，向海洋发展已经势在必得。为了防止机场噪音对城市居民的影响，也为了节省用地，近年来，我国已开始填海造田。这方面我国已取得可喜的成绩，如上海南汇滩围垦成功和崇明东滩围垦成功，最近又在建设黄浦江外滩的拓岸工程。围垦、拓岸工程和建造人工岛有异曲同工之处，为将来像上海这样大的近海城市建造人工岛积累了科技经验和准备力量。

(3)向荒漠发展

全世界陆地有1/3是沙漠和荒漠，在这片地区，渺无人烟，是对土地面积的浪费。若能有效地利用起来，将极大地缓解人口压力。为争取可利用土地，对沙漠的改造在未来将不可忽视。缺水是沙漠难以利用的主要原因。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。

(4)向高空和地下发展

地球平面资源有限，迫使人类只得向空间方向上寻找生存空间。各国在这个问题上也有计划。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。

2、工程材料向轻质、高强、多功能方面发展

随着建筑要求的提高，工程材料所要承担的作用也有进一步的要求。21世纪在工程材料方面希望有较大突破。

(1)工程材料向轻质、高强方面发展

由于建筑向高层发展，底层的基础构建所承受的压力也就会越来越大，所以轻质高强的工程材料的出现就是人们所乐见的。目前常用的混凝土强度可达C50-C60，特殊工程可达C80-C100。今后将会达到C400，甚至更高。

(2)工程材料向多功能方面发展

目前的化学合成材料主要用于门窗、管材、装饰材料,?今后的发展方向是向大面积围护材料及结构骨架材料发展。一些化工制品具有耐高温、保温隔声、耐磨耐压等优良性能,?用于制造隔板等非承重功能构件很理想。

3、土木工程的可持续发展

环境污染、生态环境破坏是人类面临的严峻的问题。在建设和使用土木工程过程中，与能源消耗、资源利用、环境保护、生态平衡有密切关系，对贯彻“可持续发展”原则影响很大。如何在发展和生态平衡之间找到平衡点，已是人们最关心的话题之一。

从资源方面看，建房、修路大多要占地，而我国土地资源十分紧张。因而在土木工程中尽可能向空间方向发展。另外建材中的粘土砖毁地严重，应予禁止。建材生产、施工建造还少不了消耗能源和水资源，这方面应尽可能采用可再生资源和循环利用已有资源，例如利用太阳能，利用处理过的废水搅拌混凝土等。如果发现采用落后的生产

工艺如小造纸厂、小化肥厂等建立工厂，发现对环境造成严重污染，应予以强制关闭。

当然，可持续发展，绝不是一味地追求节省，而是要寻求一种最合理的中间状态，既要保证建筑有足够的创意，也要追求完美的技术经济指标，以最少的投入获得最大的效益。我们依旧还是要创造经典，但是绝不能建立在挥霍金钱，建立在耗费更多的资源、能源的基础之上。

五、结束语

土木工程的发展是一个重要的课题，它的发展会带来各种的效应。我们不断提高自己的创新精神、创新能力，努力发展土木工程，使土木工程的发展更上一层楼，使土木工程的发展不断趋向于环保、绿色、现代化，让土木工程不断地造福于人民。

参考文献：

[1]霍达土木工程概论[M] 科学出版社 2008.05

[2]罗福午主编土木工程（专业）概论武汉理工大学出版社 2007

[3]丁大均、蒋永生土木工程概论[M] 中国建筑工业出版社 2003

[4]杨家福中国土木工程指南[M] 1993

[5]清华大学土木工程系编结构工程科学的未来[J] 清华大学出版社 1988.06