未來(lái)土木工程的發(fā)展

毛先樹(shù)

內(nèi)容摘要:在分析土木工程定義和重要性的基礎(chǔ)上,本文探討了其發(fā)展歷程,預(yù)測(cè)了土木工程未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:土木工程; 發(fā)展; 建筑

一、引言

土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱(chēng)。土木工程對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活的影響非常明顯和重要。

二、土木工程的歷史

1、中國(guó)土木工程的歷史

遠(yuǎn)在上古時(shí)期,中國(guó)古人類(lèi)就在野處穴居,為了避免野獸侵襲,有巢氏(中國(guó)的傳說(shuō)中的巢居的發(fā)明者),才教古人離開(kāi)天然巖洞、構(gòu)木為巢,居于樹(shù)上。我國(guó)古代土木工程多采用土、石、木等材料建造,建造技術(shù)和藝術(shù)造型達(dá)到當(dāng)時(shí)極高的成就。

2、世界土木工程發(fā)展歷史

在歐洲,大約8000年前已開(kāi)始采用曬干的磚;鑿琢自然石的采用,大約在5000～6000年前;至于在建筑中采用燒制的磚,亦有3000年的歷史。世界古代的偉大建筑,以公認(rèn)的七大奇跡最為引人注目,它們都建于公元前600年～公元前200年,且均為石材建造,大都用于宗教、軍事和航海。且都是建于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)和科技非常發(fā)達(dá)的地區(qū),說(shuō)明土木工程的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)繁榮和科技進(jìn)步是密不可分的。

三、土木工程的現(xiàn)狀

1 、世界現(xiàn)狀

隨著19世紀(jì)中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開(kāi)始使用,以及20世紀(jì)20年代后期預(yù)應(yīng)力混凝土的制造成功,建造摩天大樓、大跨度建筑和跨海峽1000m以上的大橋成為可能。目前,世界上最高建筑是中國(guó)臺(tái)北的101大廈,總高度為508m。目前世界跨度最大的懸索橋是日本的東線明石海峽懸索大橋,跨度為1990m;最長(zhǎng)的斜拉橋是日本的多多拉橋,橋主跨有890m,預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)中國(guó)的蘇通長(zhǎng)江公路大橋?qū)⑺⑿逻@一世界紀(jì)錄。最大跨度的拱橋是中國(guó)上海的盧浦大橋,跨度為550m。

2、中國(guó)現(xiàn)狀

回顧20世紀(jì)特別是改革開(kāi)放20年來(lái),我國(guó)建設(shè)取得舉世矚目的輝煌成就。下面介紹我國(guó)的房屋、橋梁、鐵路、公路、水利、特種結(jié)構(gòu)等建設(shè)情況。

結(jié)構(gòu)工程:改革開(kāi)放后在我國(guó)大陸建造了許多高層建筑,目前我國(guó)最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈。其他具有代表性的高層建筑還有深圳的地王大廈。在特種結(jié)構(gòu)方面,我國(guó)有4所電視塔排在世界前十位,其中1995年建成的上海東方明珠電視塔以468m的高度排在世界第三位。

橋梁工程:我國(guó)的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速,取得了輝煌成就。有多座橋梁居世界同類(lèi)型橋梁中跨度排名之首,廣州的丫髻沙大橋?yàn)榭缍茸畲蟮闹谐惺戒摴芑炷凉皹颉?/p>

鐵路工程:截至2000年底,我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)路程已達(dá)6.87萬(wàn)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(fā)展。同時(shí),我國(guó)也在積極建造高速鐵路,武漢至廣州的高速鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)間僅需4小時(shí)。此外,磁懸浮列車(chē)也在發(fā)展。

公路建設(shè):到2000年底,公路通車(chē)總里程達(dá)140萬(wàn)公里,20年內(nèi)增加了35萬(wàn)多公里,其中高速公路24336公里,居世界第三,僅次于美國(guó)和加拿大。

水利建設(shè):50年間全國(guó)興建大中小水庫(kù)8.6萬(wàn)座,水庫(kù)總蓄水量4580億m3,建設(shè)和整修大江大河堤防25萬(wàn)公里,目前防洪工程發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)7000多億元。在大壩建設(shè)方面,我國(guó)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,在建的三峽水電站總裝機(jī)容量達(dá)1820萬(wàn)千瓦,建成后將超過(guò)目前世界上發(fā)電量最大的伊泰普水電站50%而躍居世界第一。

四、土木工程的未來(lái)

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(zhǎng)的速度是不斷加快的。因此,人類(lèi)為了爭(zhēng)取生存,土木工程的未來(lái)至少向五個(gè)方向發(fā)展。

1、向高空延伸?，F(xiàn)在人工建筑物最高的為646m的波蘭Gabin227kHz長(zhǎng)波臺(tái)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(lè)、商業(yè)、購(gòu)物等融于一體的抗震豎向城市中,居民可達(dá)5萬(wàn)人。中國(guó)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(dá)10萬(wàn)。印度也提出將投資50億建造超級(jí)摩天大樓,其地上共202層,高達(dá)710m。

2、向地下發(fā)展

建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節(jié)能和減少噪聲污染等優(yōu)點(diǎn)。日本于20世紀(jì)50年代末至70年代大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用淺層地下空間,到80年代末已開(kāi)始研究50～100m深層地下空間的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題。日本1993年開(kāi)建的東京新豐州地下變電所,將深達(dá)地下70m。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(jí)水電站。我國(guó)城市地下空間的開(kāi)發(fā)尚處于初級(jí)階段,目前已有北京、上海、廣州等六個(gè)城市建有地鐵,已開(kāi)通的總長(zhǎng)度達(dá)215公里;設(shè)有140個(gè)地鐵站,北京地鐵長(zhǎng)度已達(dá)41.6公里。

3、向海洋拓寬

為了防止機(jī)場(chǎng)噪聲對(duì)城市居民的影響,也為了節(jié)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(zhǎng)的關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)試飛成功。阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)首都迪拜的七星大酒店也建在海上,洪都拉斯將建海上城市型游船,該船將長(zhǎng)804.5m,寬228.6m,有28層樓高,船上設(shè)有小型噴氣式飛機(jī)的跑道、醫(yī)院、旅館、超市、飯店、理發(fā)店和娛樂(lè)場(chǎng)等。

4、向沙漠進(jìn)軍

全世界約有1/3陸地為沙漠,每年約有600萬(wàn)公頃的耕地被侵蝕,這將影響上億人口的生活。改造沙漠首先必須有水,然后才能綠化和改造沙土。現(xiàn)在利比亞沙漠地區(qū)已建成一條大型的輸水管道,并在班加西建成了一座直徑1公里、深16公里的蓄水池用以沙漠灌溉。我國(guó)沙漠輸水工程試驗(yàn)成功,自行修建的第一條長(zhǎng)途沙漠輸水工程已全線建成試水,順利地引黃河水入沙漠。我國(guó)首條沙漠高速公路——榆靖高速公路已全線動(dòng)工,其全長(zhǎng)116公里。

5、向太空邁進(jìn)

由于近代天文學(xué)宇航事業(yè)的飛速發(fā)展和人類(lèi)登月的成功實(shí)現(xiàn),人們發(fā)現(xiàn)月球上擁有大量的鈦鐵礦,在800℃高溫下,鈦鐵礦與氫化物便合成鐵、鈦、氧和水氣,由此可以制造出人類(lèi)生存必需的氧和水。美國(guó)政府已決定在月球上建造月球基地,并通過(guò)這個(gè)基地進(jìn)行登陸火星的行動(dòng)。

五、結(jié)語(yǔ)

本文暫時(shí)只提及了土木工程未來(lái)的發(fā)展方向,對(duì)于土木工程的具體細(xì)節(jié)尚應(yīng)包括使用功能的發(fā)展、結(jié)構(gòu)性能的發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展等一系列內(nèi)容。