我所了解的土木工程
土木工程是指房屋、公路、铁路、桥梁、水工、港工、地下等工程的总称。土木工程对国家的经济建设和人民生活的影响非常明显和重要。土木工程密切关系到人类赖以生存和繁衍的四大基要素衣、食、住、行为人类提供住宅、宾馆、公寓、衣料生产贮藏基地、食品冷库、公路、机场、铁路、港口、码头、厂房、实验室等现代人类生活和发展的必要场所空间。
一、土木工程的历史
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，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。 ·古代土木工程：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。在房屋建筑、桥梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了辉煌的成就。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。
(图为赵州桥) ·近代土木工程：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。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。
（图为帝国大厦）
·现代土木工程：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。
1.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。
2.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。
（图为上海金贸大厦）
二、土木工程的分类
·建筑工程：指通过对各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动所形成的工程实体。其中“房屋建筑”指有顶盖、梁柱、墙壁、基础以及能够形成内部空间，满足人们生产、居住、学习、公共活动等需要，包括厂房、剧院、旅馆、商店、学校、医院和住宅等；“附属设施”指与房屋建筑配套的水塔、自行车棚、水池等。“线路、管道、设备的安装”指与房屋建筑及其附属设施相配套的电气、给排水、通信、电梯等线路、管道、设备的安装活动。
·道路桥梁工程：路与人的关系是非常密切的，我们的身边，随时随刻都可以看到，城市与城市，城市与乡村，乡村与乡村之间及内部都是由道路连接在一起的。近年来，我国公路建设取得了较好的成绩。“十五”前三年公路建投资占GDP比重保持在3.1～3.2%,投资额年均增长17%。
·隧道及地下工程：当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。地下空间的利用也正由“线”的利用向大断面、大距离的“空间”利用进展。
·铁路工程：铁路工程最初包括与铁路有关的土木（路基、轨道、桥梁、隧道、站场）、机械（机车、车辆）和信号等工程。随着建设的发展和技术的进一步分工，其中一些工程逐渐形成为独立的学科， 如机车工程、车辆工程、信号工程；另外一些逐渐归入各自的本门学科，如桥梁工程、隧道工程。现在铁路工程一词仅狭义地指铁路选线、铁路轨道、路基工程、铁路站场及枢纽。
三、土木工程的现状
我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。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．单是不难看出，目前，我国的城市建筑尤其是房屋建筑，并不能满足人们的需求。 截止2000年底，我国铁路运营路程已达6．78万公里，居世界第4位，亚洲之首。铁路朝着城市轻轨和地铁两方而发展。同时，我国也在积极建造高速铁路，武汉至广州的高速铁路运营时间仅需4小时。此外，磁悬浮列车也在发展。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。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，己跨入世界水平先进行列。目前，我国己建成千米以上大桥3座、800m以上大桥8座、600m以上大桥15座、400m以上大桥40座，重庆万县单孔跨度达420m的钢筋混凝上拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。在水利建设方面，50年间全国兴建大中小水库8．6万座，水库总蓄水量4580亿立方米。建设和整修大江大河堤防25万公里，目前防洪工程发挥的经济效益达7000多亿元。在大坝建设方面，我国先后建成了青海龙羊峡大坝、贵州鸟江渡大坝、四川二滩大坝等水利工程。
四、土木工程的未来
土木工程的未来地球上可以居住、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。因此，人类为了争取生存土木工程的未来至少向五个方向发展。
·向高空延伸：现在人工建筑物最高的为646m的波兰gabin227kh长波台钢塔由工作、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.·向地下发展：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。日本于20世纪50年代末至70年代大规模开发利用浅层地下空间到80年代末已开始研究50100m深层地下空间的开发利用问题。日本1993年开建的东京新丰州地下变电所将深达地下70m.目前世界上共修建水电站地下厂房约350座，最大的为加拿大的格朗德高级水电站。我国城市地下空间的开发尚处于初级阶段目前已有北京、上海、广州等六个城市建有地铁已开通的总长度达215公里设有140个地铁站北京地铁长度已达41.6公里。
·向海洋扩展：向海洋拓展有两方面，一是要向海洋要地，建设人工岛，二是开发海底。由于向海洋拓展需要投入巨大的资金，技术上也存在巨大的困难，目前还只是一种尝试。可以预料，今后土木工程在向海洋的发展中一定大有作为。
·向太空发展：20世纪50 年代以来，太空科学技术迅速发展，已建立了太空站，宇宙飞船已经可以在地球与太空站之间往返，人类实现了太空旅游。要把人类的活动舞台扩展到太空、扩展到另一个星球、还有很远的路要走，需要人类的共同努力，其中也有土木工程师的一份责任。
·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。改造沙漠首先必须有水然后才能绿化和改造沙土。现在利比亚沙漠地区已建成一条大型的输水管道并在班加西建成了一座直径1公里、深16公里的蓄水池用以沙漠灌溉。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。我国沙漠输水工程试验成功自行修建的第一条长途沙漠输水工程已全线建成试水顺利地引黄河水入沙漠。我国首条沙漠高速公路——榆靖高速公路已全线动工其全长116公里。
五、土木工程的发展趋势
1、进一步发展高层、大跨结构，钢结构将得到加速发展，相关的问题将成为研究热点：
(1)大跨结构体系及关键技术，大型复杂结构体系的现代设计理； (2)针对高层钢结构的体系与布置、结构的动力特性、结构的可靠性评价、结构的空间稳定、各种设计荷载和钢结构可靠度的比较研究； (3)研究和开拓各类杂交空间结构体系和巨型网格结构体系； (4)研究各类大跨空间结构的实用分析方法，包括结构临界荷载的分析方法，结构实用抗震分析方法，常用曲面风载体型系数的计算等； (5)革新大跨空间结构的施工方法，发展和推广空间结构的高空悬挑安装法及地面安装、整体提升或顶升的施工安装方法；
(6)钢-混凝土组合结构抗震设计研究(这方面研究国内外都很少开展)； (7)钢结构的抗火设计和防腐设计等。
2、防震抗风与减灾
随着超高层、超大跨桥梁和大跨结构等大型复杂结构的兴建，结构设计呈现更长、更高、更柔的发展趋势。许多情况下风荷载和地震荷载已成为结构设计的控制因素。因此大型复杂结构体系抗风抗震的设计理论及其相关问题将被进一步关注。相关的研究课题将包括设计地震动及灾害性风荷载的作用机理；超高层建筑结构体系的抗风与抗震，特大跨度桥梁的结构体系及抗风抗震。同时。以柔克刚。的抗震思想在结构振动控制技术中将进一步得到体现，现代振动控制将向自适应控制、智能控制、吸震减震技术研究方向发展；土木结构健康监测、灾害结构响应控制等基础性的研究将会进一步加强。
3、预应力混凝土材料及技术
预应力混凝土材料及技术本身将有所创新和发展，并将推动新材料、新技术、新理论及新设计方法不断涌现。其应用研究将主要体现在以下几方面：
(1)混凝土将继续朝高强、高性能方向发展；免振混凝土、密筋混凝土可能在结构中试用；
(2)大直径、大截面钢绞线的研制、生产；超过2000级的高强钢绞线也可能推出；镀锌、环氧涂层钢绞线将被采用；不锈钢绞线的应用将有大的增长；耐久、轻质(重量只有钢材的20%)、更高强(>2000)的高性能纤维加强塑料筋将较多地获得应用；碳纤维加劲塑料()、玻璃纤维加劲塑料、芳纶纤维加劲塑料。
(3)新型无粘结预应力筋及体外预应力配筋将得到开发和应用； (4)预应力混凝土结构的耐久性、抗火、抗震、抗爆等性能研究及它们的设计方法研究；
(5)预应力混凝土与钢筋混凝土的结合，预应力混凝土与纤维混凝土的结合以及其它材料的结合；
(6)预应力轻混凝土的发展和预应力混凝土结构的计算理论的完善以及预应力混凝土结构的拆除、重建方法以及预应力作为结构加固和调整内力的措施的研究；
(7)发展和推广现代预应力空间结构体系，一是研究和推广应用预应力技术来提升结构刚度，调整结构风力的分布，如预应力网格结构、预应力斜拉网格结构；二是研究通过预应力技术来形成新的空间结构，如张弦梁结构、张拉整体结构和索穹顶结构等。
4、大力发展高性能混凝土
美国混凝土学会将高性能混凝土定义为具有易灌实、易密实，不离析，能长期保持优越的力学性质，早期强度高、韧性好，体积稳定、在恶劣环境下使用寿命长等所要求性能的匀质混凝土。1992年里约热内卢召开的地球峰会将“可持续发展”定义为“与地球生态系统相协调的经济活动”。指出对环境无害的混凝土技术的基础赖以建立的3个主要支柱是对混凝土原材料的节约、混凝土耐久性的提高以及混凝土技术从简约法到整体法的转变。因此发展高性能混凝土必须采用可持续发展的、对环境无害的混凝土技术，在研制各种外加剂和胶凝材料的同时，更应大力研究骨料替代、水泥替代和矿物掺料的使用等利用废弃材料来改善混凝土的性能，提高其耐久性的方法。
5、地下空间可持续开发的研究
进行地下空间的开发，主要是改变了地层原始分布状态，从而引发地层内部及地面环境的改变。为使地下空间可持续地开发，需研究以下几个问题：
(1)水文地质条件的改变地下空间结构的建造与形成改变了地下水径流的路线，破坏了原有的补给关系，从而改变了地下水资源的分布形式与赋存状态，并影响到地表的植被生长；
(2)地下空间开发对原有的生态平衡产生破坏作用地下空间开发破坏原有动植物的生态环境，从而影响地理气候条件，欲恢复原有生态平衡要进行相关的研究和改造；
(3)地下空间开发对地面原有建筑物的安全将产生影响地下岩体工程开挖将破坏原有地层应力的分布，无论采用何种技术措施，都要或多或少地影响到地面原有的建筑物的安全。
6、计算机的应用
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。
7、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。
8、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。
9、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。 土木工程活动与可持续发展 参考文献
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盛孝耀1217410224环境与建筑学院
