土木工程的發(fā)展綜述

謝世文

摘要:現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會(huì)創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境,成為人類社會(huì)現(xiàn)代文明的重要組成部分。本文論述了土木工程的涵義、現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞:土木工程 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào):TU36文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)03-0147-01

土木工程是一門范圍廣泛的學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工程實(shí)踐的發(fā)展,土木工程這個(gè)學(xué)科也已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門類眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的體系。土木工程的是伴隨著人類社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的,也是一門具有很強(qiáng)的實(shí)踐性的學(xué)科。

1 土木工程的涵義

土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱,它既指工程建設(shè)的對(duì)象,即建在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施,也指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)。

土木工程的范圍非常廣泛,它包括房屋建筑工程、公路與城市道路工程,鐵路工程,橋梁工程,隧道工程,機(jī)場(chǎng)工程,底下工程,給水排水工程,港口、碼頭工程等。國(guó)際上,運(yùn)河、水庫(kù)、大壩、水渠等水利工程也包括于土木工程之中。人民生活離不開(kāi)衣、食、住、行,其中“住”是與土木工程直接相關(guān)的;而“行”則需要建造鐵道、公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭等交通土建工程,與土木工程關(guān)系也非常緊密;而“食”需要打井取水,筑渠灌溉,建水庫(kù)蓄水,建糧食加工廠,糧食儲(chǔ)倉(cāng)等;而“衣”的紡紗、織布、制衣,也必須在工廠內(nèi)進(jìn)行,這些也離不開(kāi)土木工程。另外,各種工業(yè)生產(chǎn)必須要建工業(yè)廠房,即使是航天事業(yè)也必須要建發(fā)射塔架和航天基地,這些都是土木工程人員可以施展才華的領(lǐng)域。正因?yàn)橥聊竟こ虄?nèi)容如此廣泛,作用如此重要,所以國(guó)家將工廠、礦井、鐵道、公路、橋梁、農(nóng)田水利、商店、住宅、醫(yī)院、學(xué)校、給水排水、煤氣輸送等工程建設(shè)稱為基本建設(shè),大型項(xiàng)目由國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè),中小型項(xiàng)目也歸于各級(jí)政府有關(guān)部門管理。

2土木工程的發(fā)展歷史

古代土木工程的歷史跨度很長(zhǎng),它大致從舊石器時(shí)代(約公元前5000年起)到17世紀(jì)中葉。這一時(shí)期的土木工程說(shuō)不上有什么設(shè)計(jì)理論,修建各種設(shè)施主要靠經(jīng)驗(yàn)。人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤痢⒛玖霞捌渌烊徊牧蠌氖聽(tīng)I(yíng)造活動(dòng),后來(lái)出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料,使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛,是土木工程歷史上的第一次飛躍。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能,可以就地取材,而又易于加工制作。

一般認(rèn)為,近代土木工程的時(shí)間跨度為17世紀(jì)中葉到第二次世界大戰(zhàn)前后,歷時(shí)300余年。在這一時(shí)期,土木工程逐步形成為一門獨(dú)立學(xué)科。二十世紀(jì)初以來(lái),鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。從三十年代開(kāi)始,出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力,大大高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),因而用途更為廣闊。混凝土的出現(xiàn)給建筑物帶來(lái)了新的經(jīng)濟(jì)、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式,使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。這是土木工程的又一次飛躍發(fā)展。

現(xiàn)代土木工程適應(yīng)各類工程建設(shè)高速發(fā)展的要求,重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)興建。人們需要建造大規(guī)模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密、設(shè)備現(xiàn)代化的建筑物。既要求高質(zhì)量和快速施工,又要求高經(jīng)濟(jì)效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動(dòng)土木工程這門學(xué)科前進(jìn)。

3建筑史上的神來(lái)之筆

建筑是凝固的音符,當(dāng)我們欣賞一個(gè)建筑時(shí),必然從它的外觀入手,所以在我們的觀念中并不能把建筑外部裝飾材料和外觀設(shè)計(jì)理論當(dāng)作是無(wú)足輕重的部分。在最新的建筑中,水立方是一個(gè)很能夠吸引我們眼球的案例。在外形設(shè)計(jì)和構(gòu)筑上,它應(yīng)用了物理學(xué)上的“氣泡理論”,而在外部材料上,它應(yīng)用了一種比較新穎的材料——在國(guó)內(nèi)是第一次——ETFE(聚乙烯-四氟乙烯共聚物)充氣薄膜。在國(guó)外,由于ETFE薄膜耐腐蝕性、保溫性俱佳、自清潔能力強(qiáng),歐洲有600至800個(gè)建筑都用了這種材料。按照設(shè)計(jì)方案,水立方的內(nèi)外立面膜結(jié)構(gòu)共由3065個(gè)氣枕組成(其中最小的1~2平方米,最大的達(dá)到70平方米),覆蓋面積達(dá)到10萬(wàn)平方米,展開(kāi)面積達(dá)到26萬(wàn)平方米,是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程,也是唯一一個(gè)完全由膜結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行全封閉的大型公共建筑。根據(jù)室內(nèi)與室外、里面與屋頂環(huán)境的不同,具體部位的氣枕將由2~5層薄膜組成。在外墻上的氣枕最外層薄膜帶淺藍(lán)色,中間透明,里層鍍點(diǎn);內(nèi)墻氣枕的最里層為透明,外層鍍點(diǎn)。外墻的內(nèi)層膜和內(nèi)墻的外層膜上鍍著的密度不等的指甲蓋大小的鍍點(diǎn)用于控制膜的透光度,同時(shí)還起到散射陽(yáng)光的作用。由于ETFE薄膜的透光性,這種立面裝配系統(tǒng)能使水立方在白天最高節(jié)約50%的照明能耗。

與最近建筑上常用的玻璃幕墻相比較,整套ETFE薄膜的成本相當(dāng)于同面積的中高檔玻璃幕墻,而其2層膜可實(shí)現(xiàn)的熱功性能就頂?shù)蒙?層玻璃幕墻的效果。并且,輕巧的ETFE幕墻大大減輕了水立方主體鋼結(jié)構(gòu)的荷載。與此同時(shí),ETFE薄膜更沒(méi)有玻璃幕墻所帶來(lái)的光污染導(dǎo)致交通意外多發(fā)的缺陷,也防止了由玻璃幕墻反射藍(lán)天白云以致鳥(niǎo)類誤以為真而撞上造成死亡的悲劇。所以,與玻璃幕墻比較,ETFE薄膜具有更大的優(yōu)勢(shì),必然會(huì)成為將來(lái)一段時(shí)期內(nèi)外部材料的最優(yōu)選擇。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著土木工程規(guī)模的擴(kuò)大和由此產(chǎn)生的施工工具、設(shè)備、機(jī)械向多品種、自動(dòng)化、大型化發(fā)展,施工日益走向機(jī)械化和自動(dòng)化。同時(shí)組織管理開(kāi)始應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法,日益走向科學(xué)化;有些工程設(shè)施的建設(shè)繼續(xù)趨向結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣,不僅可以降低造價(jià)、縮短工期、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問(wèn)題,以建造過(guò)去難以施工的工程。2008年的奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè)為我們提供了建筑科技最前沿的生動(dòng)教材,也為我們樹(shù)立了一個(gè)前進(jìn)的目標(biāo)和方向。但是,就向奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè)并不只為了奧運(yùn)會(huì),更為了奧運(yùn)結(jié)束后長(zhǎng)久的利用一樣,我們也應(yīng)該站在前人的肩膀上,超越曾經(jīng)、現(xiàn)在以及將來(lái)的目標(biāo),把土木工程推向一個(gè)更高、更遠(yuǎn)、更理想的境界。

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