土木工程概论论文
摘要土木工程是个庞大的学科但最主要的是建筑建筑无论是在中国还是在国外
都有着悠久的历史长期的发展历程。整个世界每天都在改变而建筑也随科学的进步而发
展。力学的发现材料的更新不断有更多的科学技术引入建筑中。以前只求一间有瓦盖顶
的房屋现在追求舒适不同的思想不同的科学推动了土木工程的发展使其更加完美。
[关键词]土木工程建筑力学材料。
土木工程的英文是Civil Engineering ,直译是“民用工程”它是建造各
种工程的统称。它的原意是与“军事工程”相对应的。在英语中历史上土木工
程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering因为它们都具
有民用性。后来随着工程科学技术的发展机械、电气、化工都已逐渐形成独
立的科学Civil Engineering就成为土木工程的专门名词。至今在英语中
Civil Engineering还包括水利工程、港口工程而在我国水利工程和港口工
程也成为与土木工程十分密切的相对独立分支。土木工程既指建设的对象即建
造在地上地下水中的工程设施也指应用的材料设备和进行的勘测设计施
工保养维修等专业技术。
土木工程是一种与人们的衣、食、住、行有着密切关系的工程。其中与“住”
的关系是直接的。因为要解决“住”的问题必须建造各种类型的建筑物。而解
决“行、食衣”的问题既有直接的一面也有间接的一面。要“行”必须建造
铁路、道路、桥梁要“食”必须打井取水、兴修水利、进行农田灌溉、城市
供水排水等这是直接关系。而间接关系则不论做什么制造汽车、轮船也好
纺纱、织布、制衣也好乃至生产钢铁、发射卫星、开展科学研究活动都离不开
建造各种建筑物、构筑物和修建各种工程设施。
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。[1]
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。
建筑工程就是兴建房屋规划勘测设计施工的总称。目的是为人类的生 产和生活提供场所。
房屋好比一个人它的规划就像人生活的环境是由规划师负责的它的布
局和艺术处理相应于人的体形、容貌、气质是由建筑师负责的它的结构好比
人的骨骼和寿命是由结构工程师负责的它的给排水、供热通风和电气等设施
就如人的器官、神经是由设备工程师负责的。也像自然界完好地塑造人一样
在城市我地区规划基础上建造房屋是建设单位勘察单位、设计单位的各种设
计工程师和施工单位全面协调合作的过程。
结构说穿了不过就是受力体的反力与内部应力如何与外力达到平衡。建筑
首先要解决也是必须要解决的问题就是受力的问题。我们把解决 这个问题的
学科称为建筑力学。建筑力学有可以分为静力学材料力学和结构力学三大力
学体系。建筑力学是讨论和研究建筑结构及构件在荷载和其他因素影响的 工作状况也就是建筑的强度刚度稳定性。在载荷作用下承受载荷和传递载荷
的建筑结构和构件会引起周围的物体对它们的作用同时物件本身受载荷作用而
产生变形并且存在着被破坏的可能性但是结构本身就具有一定的抵抗变形和
破坏的能力而结构的承载能力的大小是与构件的材料截面的几何尺寸受力
性质工作条件和构造情况有关。而这些关系都可以由力学关系式通过计算而得
以解决。
建筑材料在建筑中也有着举足轻重的作用。建筑材料是随着人类社会生产力
和科学技术的提高而逐步发展起来的。远古时代人类的住、行采用的是石块和
树木。公元前124世纪先后创制了瓦和砖人类才有用人造材料做成的住房。
17世纪有了生铁和熟铁以后直到18世纪有了波特兰水泥才使后来的钢筋混
凝土工程得到蓬勃发展。如今各种高强度结构材料、新型装饰材料和防水材料的
开发则和20世纪中期以来高分子有机材料在土木工程中的广泛应用密切相关。
在所有材料中最为主要和最为大众的是钢材、混凝土、木材、砌体。近年来
采用两种材料的优点将它们组合在一起做成的组合结构得到很快发展。现在
的建筑中工程质量的优劣通常与所采用材料的优劣性能及使用的合理与否有
直接的联系在满足相同技术指标和质量要求的前提下选择不同的材料不同的
使用方法都对工程的造价有直接的影响。[2]
在建筑过程中建筑工程施工是和与建筑力学建筑材料同样重要的一个环
节。建筑施工是将设计者的思想意图及构思转化为现实的过程从古代的穴居
巢处到现在的摩天大楼从农村的乡间小道到城市的高架道路都需要通过“施
工”的手段来实现。一个工程的施工包括许多工种工程诸如土石方工程深基
坑支护工程基础工程钢筋混凝土结构工程结构吊装工程防水工程装饰
工程等各个工种工程都有自己的规律都需要根据不同的施工对象及施工环境
条件采用相应的施工技术在土建施工的同时需要与有关的水电及其它设备组
成一个整体各工程之间合理的组织与协调更好的发挥投资的效益。土木工程
施工在发挥效益的同时还要严格按照国家颁发的有关施工技术规范从而进一
步提高我国的施工水平保证施工质量降低工程成本。
任何建筑无不修建在地球表面的地层上建筑的重量最后都会传给地层有
地层来承受。支撑建筑的地层被统称为地基建筑物在地面以下并将上部 结构
的自重与所承担的载荷传递到地基上的构件或部分构件称为基础。地基基础和
上部结构是建筑物的三个不可分割的部分。三者的功能不同但在载荷的作用下
它们彼此相关是共同作用的整体。地基可分为天然地基和人工地基基础根据
埋深分为深基础和浅基础。基础和地基的质量是保证建筑物的安全和正常使用
的关 键所在建筑物的地基在建筑物的载荷作用下既要保持整体的稳定性又要
是地基产生的沉降在建筑物许可范围内而地基本身应有足够的强度刚度和耐
久性同时还要考虑修基础的方法和必要的挡土挡水及相关措施。 [3]
随着人们生活的水平的不断提高人们对自己所处的建筑空间已经不仅仅单
纯从数量上提出更高的要求而且从质量上也提车了更高的要求要求环境的美
观有一定的舒适度。这就需要对建筑进行必要的装修。如果说建筑主体工程构
成了建筑的骨架那么装饰后的建筑则成了有血有肉的有机体最终以丰富的
完善的面貌出现在人们的面前最佳的建筑应该充分体现各种装饰材料的有关特
性结合现有的施工技术最有效的手法来达到构思所要表达的效果。建筑装
修要考虑建筑空间的使用要求保护主体机构免受损害给人以美的享受满足
消防疏散的要求装饰材料和方案的合理性施工技术和经济的可行性等。房屋建筑发展的同时像房屋建筑一样影响着人们生活的道路桥梁隧道等也取得
了长足的发展。
总的来说土木工程是一门古老的学科它已经取得了巨大的成就未来的土
木工程将在人们的生活中占据更重要的地位。地球环境的日益恶化人口的不断
增加人们为了争取生存为了争取更舒适的生存环境必将更加重视土木工程。
在不久的将来一些重大项目将会陆续兴建插入云霄的摩天大楼横跨大洋的
桥梁更加方便的交通将不是梦想。科技的发展以及地球不断恶化的环境必将 促使土木工程向太空和海洋发展为人类提供更广阔的生存空间。近年来工程
材料主要是钢筋混凝土木材和砖材在未来传统材料将得到改观一些全
新的更加适合建筑的材料将问世尤其是化学合成材料将推动建筑走向更高点。
同时设计方法的精确化设计工作的自动化信息和智能化技术的全面引入
将会是人们有一个更加舒适的居住环境。一句话理论的发展新材料的出现
计算机的应用高新技术的引入等都将使土木工程有一个新的飞跃。
这是一门需要心平气和和极大的耐心和细心的专业。因为成千上万甚至几
十万根线条要把建筑物的每一处结构清楚的反映出来。没有一个平和的心态做
什么事情都只是浮在表面上对任何一幢建筑的结构对要从事的事业便不可能
有一个清晰、准确和深刻的认识这自然是不行的。从事这个行业可能没有挑
灯夜战的勇气没有不达目的不罢休的精神只会被同行所淘汰。
这是一个需要责任感和爱心的行业。要有一颗负责的心——我一人之命在我
手千万人之命在我手。既然选择了土木就应该踏踏实实的肩负起这个责任。
最后这是一个不断追求完美的行业。金字塔壮观吧长城雄伟吧......
但如果没有一代又一代人的不断追求今天的我们或许还用那种最古老的办法来 造这同样的建筑。设计一幢建筑的结构是很繁但是这都是经历了数个世纪的涤
荡经过不断的积累不断改良不断创新所得到的。而且这样的追求绝不局
限于过去。试想如果设计一幢建筑能够像计算一加一等于二一样简单而易于掌
握那何了而不为呢因此土木工程师总是在不断的求索中。一个最简单的结
构最少的耗费最大的功用。选择土木选择了一条踏实勤奋不断创新追
求完美的道路。
参考文献
[1]罗福午主编.土木工程专业概论.武汉.武汉理工大学出版社.2007年
[2]王福川宫米贵主编.建筑工程材料.北京.科学技术文献出版社.2002
[3]江见鲸叶志明主编.土木工程概论.北京.高等教育出版社.1992年
当今时代全球进入到经济的全球化进入到知识经济的年代世界上各个
国家特别是发达国家包括我们经济速度发展较快的发展中国家提出来用信息
化带动工业化。
我国土木工程也同样存在信息化建设问题。随着经济持续稳定增长城市
化进程加快以青藏铁路、南水北调、西气东输、西电东送等为代表的一大批西
部大开发和国家能源交通原材料基础设施项目以北京奥运工程为代表的各大中
城市的基础设施项目还有量大面广的城乡住宅建设项目正处在建设高潮之中
再加上我国已加入WT0进入宽领域、多层次、全方位对外开放的新格局实施
迎接经济全球化挑战的大战略土木工程作为国民经济的支柱产业在这重要的
发展机遇中肩负重任必须把握住大课题即土木工程的信息化建设实现更高
层次的技术创新和素质提升。
土木工程的信息化是用计算机、通信、自动控制等信息汇集处理高新技术
对传统土木工程技术手段及施工方式进行改造与提升促进土木工程技术及施工
手段不断完善使其更加科学、合理有效地提高效率降低成本 实现土木
工程的信息化将引起土木工程企业管理方式的深刻革命必然推动企业团队的重
组及施工流程的优化促使企业管理理念和手段的革新 土木工程的信息化是
土木工程市场发展的高级阶段必定融入现代物流业、电子商务业和信息产业
从而实现土木工程的高效益、高效率。
土木工程的信息化建设须致力建设三大系统。
一、建立土木工程设计、施工的技术和控制信息系统
信息技术是计算机、通信、控制及信息处理等技术的集成。应用信息技术
系统及设备现代建筑师可以充分直观地展示新时代的设计理念和建筑美学可
以尽情地表达大胆的创意和神奇的构思超越时间和空间塑造并优化创作成果
使其创作成果达到传统创作方式无法比拟的新境界。例如以模型为对象的三维协
同设计模型采用了模块化的模型设计技术使得设计方法从平面设计走向模型
设计由于模型设计采用数据库技术和网络技术从而实现了共享的集成化工作
模式设计人员多专业在同一个模型上工作减少了不必要的条件传递和确
认信息资源得到了充分共享。这些信息资源将贯穿于工程项目管理的全过程设
计、采购和施工图形由计算机系统自动产生使得设计人员可以将主要精力
投入到优化设计方案上设计过程更为直观形象。而以可视化技术为基础的智能
化设计环境在三维模型设计技术的基础上充分利用可视化技术以及面向对象
的软件开发技术以专家库、知识库为支撑研究新的设计管理和设计模式构
造一个更易于操作、具备智能化的设计环境。目前许多工业项目的模型设计过程
已初步应用了可视化技术比如实体建模使设计过程更为直观有效并易于
修改 可视化的设计校审使校审更为形象并可与设计深度交叉 可视化的
进度审核将设计的三维模型与项目进度资源数据库相连从项目进度资源数据
库抽取信息来可视化地展现和分析项目管理的各种状态。
在施工中推广应用自动化控制技术可有效地完成用传统控制方式难以实
现的高难度施工项目。例如高层建筑的垂直度的控制 大体积混凝土的施工质
量控制 预拌混凝土的上料自动控制 采用同步提升技术进行大型构件和设备
的整体吊装和安装控制、整体模具的爬升和大型脚手架的提升控制 大型桥梁
悬索受力的控制 幕墙的生产和加工控制 高温高压的焊接质量控制 建筑
物的爆破、整体搬迁、以及沉降观测和数据采集大型工业设施的三维空间管线
布局的计算机模拟等等。信息化技术将全面革新设计技术和施工技术其应用领
域将越来越广应用程度将越来越深建筑工业化水平将越来越高。
二、建立土木工程标准、行业管理、工程管理、企业管理的信息系统
信息技术是一项各行业普遍适用的高新技术必须与行业技术有机结合方
能发挥作用。为使信息技术在土木工程施工中规范、有序、健康、高效地向前推
进须准确高效地制定土木工程技术应用标准和标准化管理信息系统及时修编标准便于检索查询和管理有关标准随时随地选用标准和对标准的执行进行检
查验收从而有效地推进标准化管理。
土木工程行业涉及的门类很多例如土木工程、房屋工程、设备管线安装
业、装饰装修业以及相关的房地产业、勘察设计业、设备半成品、钢结构加工
业等包含的企业众多构成了一个庞大而复杂的行业信息集合其信息量非常
大。没有一个规范有效的行业管理体系和高效的运作机制将难以保证这个行业
的各项工作健康、有序、高效地发展。传统的管理方式及信息处理手段难以实现
这一目标。应用现代信息技术建立高效的行业管理、工程项目管理、企业管理方
面的信息管理系统可以方便有效地对行业的有关情况
进行统计分析制定合理的产业发展政策、产业技术政策、产业发展规划
和发展战略提供了全新的条件与可能。目前信息技术的应用已使得全球产业信
息的获得非常便利可非常方便地在国内国外两个市场同时研讨掌握人类最新
管理成果使得作为人类生存和发展密切关联的土木工程业的管理提供了前瞻
性、战略性和更为科学的依据使建筑行业管理上一个新的水平。
信息技术给实体的数字化、时间的缩短、空间的缩小对实体本质的把握
更为科学工程项目的单件性、时代性、环境性、多要素性决定了项目信息的大
规模性、变动性、多门类性信息技术使工程成为数字工程。而数字工程的建立
使工程管理进入新阶段包括项目融资拓宽渠道、项目策划优选优化、项目设计
电脑化项目施工管理中运筹学在工期控制上的应用多因素分析在质量控制上
的应用动态进行投资分析等。信息化使工程管理档案化、数字化、动态化为
工程的策划和融资、设计、施工、运行和维修等全过程的管理提供便利的条件、
全新方法和手段。
信息技术实现更宽范围的人力资源管理更准确的会计管理、成本管理、
融资管理、投资管理更优化的决策管理、计划管理更高效的项目施工管理。
信息技术也使建筑师、结构工程师、监理工程师以及项目经理的信息更为丰富
为新产生的团队合作关系甚至跨国的伙伴关系提供了前提。高技术的办公环境
促进新技术的采用和人力管理理念的创新对更有效地提高生产率提供了可能
也促进了企业文化的升级。
关于工程项目管理正如山西太原化学工业设计院于万里同志的文章《从
国外工程项目管理软件看国外工程项目管理》所言工程项目的管理是一个多目
标、既分别独立又相互联系的多工序、多复杂又庞大的系统工程。一个大型复
杂的工程项目的管理实际上就是利用能够控制的资源人力、机具、材料、资金、
工期在一定的条件下对一个既定目标进度、质量、费用进行科学的计划和
以更多的定量数据做深入动态分析对于工程实施有效地调整控制以尽可能小
的投入获得最大的效益。工程项目的管理必须依靠整套先进的管理理念这种
管理在国外的工程项目管理软件中体现得淋漓尽致。这些软件的基本功能主要
有
1.项目计划的编制。
在工程项目的招投标阶段以及中标授标之后的合同条件都要求承包商编
制切实可行的“细化的施工进度计划”对工程进行详细的剖析。软件对一个工
程项目的所有任务做出精确的时间安排同时还对完成任务所需要的原材料、劳
动力、设计和投资进行分析和比较在千头万绪的任务中找出关键要紧的任务关
键线路以及对任务做出合理的工期、人力与物力、机具等资源的安排。
2.项目跟踪过程。
软件对于工程进度能够进行动态管理和控制它要求项目各级管理人员根
据所制定的计划和目标要在项目实施的过程中对影响项目进展的内外部因素随
时在施工过程中进行及时、连续、系统的纪录和报告并输入计算机也就是真实、
实时地反映工程进度分析工程进度数据及时反映工程项目的变化。
3.项目的分析、控制与优化。
由于管理软件实现了广义的网络技术项目管理者根据跟踪提供的信息
对比原计划或既定目标找出偏差分析原因研究纠偏对策实施纠偏措
施。软件不但考虑时间问题还根据资源和费用进行分析求得一个时间短、资源耗
费少、费用低的计划方案并通过软件进行网络计划的优化也就是利用时差不
断改善网络计划的最初方案使之获得最佳工期、最低费用和对资源的最有效利
用。软件有对工程数据与作业活动的强大过滤功能将现行计划执行情况与目标
计划进行数据库比较然后再将滞后于目标计划的所有工作活动过滤出来进行 单独的追赶或特别跟踪。对于发现工期滞后的工作项目及时地采取补救措施制
定相应的追赶计划。对于现行超前于目标计划的工作可有意识地放慢部分超前工
程项目的施工速度来降低工程成本或使总体计划更趋于合理。
三、建立土木工程基于互联网的方案优选、施工招投标、材料设备采购、
人才招聘的企业商务贸易信息系统
互联网正在逐步深入土木工程既在提供信息服务方面发挥越来越大、越
来越广泛的作用同时又为设计方案、施工组织方案、技术措施方案、种种合作
方案有效进行比较高效进行优化将大大提高企业的决策能力和水平。
通过电子邮件、互联网传递使建筑项目和承建商、材料供应商的信息沟
通有效克服招投标过程中的信息不对称状态同时增强透明度推进公开化网
上招投标相当规模业务的开展将会更加规范市场行为提高工作效率降低工作
成本使招投标的竞争在更广范围更高的层次上进行。
电子商务对建筑材料、机械设备、机具的采购显得更为宽范围、广领域
甚至会进入货物及其流通的细微部分使需求方对货物的质量、价格、生产方式、
供货方式、市场信誉有更深入的了解和透彻的把握。网上交易为提高效率、降低
交易成果、监督交易全过程提供了可能同时还为买卖双方的合作经营伙伴关系起主导作用。对不正当竞争行为、诚信失缺行为进行有力遏制促进市场健康发
展。
人才上网网上各专业专家组在网上会诊技术难关和质量难题对土木工
程人力资源开发提供巨大的力量。也可以说现代建筑企业更加依赖网上技术研
发依赖网上人才库只有这样才有可能使企业做大做强。
利用项目管理信息平台、电子邮件、视频会议系统三种体系为项目提供
了一种先进的现代化信息传递和交换手段使项目信息共享更及时、更灵活、更
广泛并具备了实施异地交互讨论的环境参与项目的人员在世界范围内的任何
地方都可以方便的查看项目管理信息总部管理人员也可以同时访问其他地方项
目管理信息随时了解项目总体情况通过这个数据库把公司本部、公司分部、
施工现场、分包商等紧密地联系在一起创造了一个异地协同工作的环境并可
实施异地指挥和控制。
土木工程的信息化既包括建筑管理的信息化也包括建筑技术开发的信息
化建筑管理的信息化应在三个层次上展开即在土木工程行业管理信息化、工
程项目管理信息化、土木工程企业管理信息化。土木工程行业管理信息化是根
体现了行业的经营特性和行业的市场特点 土木工程企业信息化是杆必须建
立在对行业深层次的了解上必须符合行业运作规律 工程信息化是果。
土木工程信息化建设要与产业的结构调整和企业的“三改一加强”相结合
与企业的科学管理、技术进步相结合要借鉴全球信息产业推进的经验学习各
行各业推进信息化建设成果从产业、企业和工程实际出发研究开发一般解决
方案和个别解决方案遵照“政府推进、市场引导、企业主体、行业突破、区域
展开、稳步推进”的方针充分发挥大专院校、科研院所的作用特别是相关学
会、协会要不断开拓创新努力使自己伴随着土木工程的信息化建设走进新时代
充分发挥跨行业、跨部门专家荟萃的优势做出新的贡献。
