探究土木工程的表現(xiàn)特點(diǎn)及未來發(fā)展方向

樸風(fēng)哲 李國(guó)權(quán)

【摘要】土木工程的根本工作目的是不斷的提高生活的質(zhì)量。所以我們不僅僅是一個(gè)工程技術(shù)人員，也是社會(huì)的建設(shè)者，積極的投身社會(huì)建設(shè)是我們應(yīng)盡的責(zé)任。 土木工程發(fā)展至今，已成為不可缺少的存在形式，它的發(fā)展水平是社會(huì)生產(chǎn)水平的縮影，隨著人們需求的提高，土木工程需要也即將獲得更大力的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】土木工程；現(xiàn)代土木工程

一、現(xiàn)代土木工程發(fā)展趨勢(shì)的表現(xiàn)特點(diǎn)

適應(yīng)各類工程建設(shè)高速發(fā)展的要求，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)。它的發(fā)展趨向具體地表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。

1、 工程地質(zhì)和地基方面。建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)和地基的構(gòu)造及其在天然狀態(tài)下的應(yīng)力情況和力學(xué)性能，不僅直接決定基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工，還常常關(guān)系到工程設(shè)施的選址、結(jié)構(gòu)體系和建筑材料的選擇，對(duì)于地下工程影響就更大了。工程地質(zhì)和地基的勘察技術(shù)，目前主要仍然是現(xiàn)場(chǎng)鉆探取樣，室內(nèi)分析試驗(yàn)，這是有一定局限性的。為適應(yīng)現(xiàn)代化大型建筑的需要，急待利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來創(chuàng)造新的勘察方法。

2、工程規(guī)劃方面。以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗(yàn)提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設(shè)施的規(guī)模日益擴(kuò)大，現(xiàn)在已有必要也有可能運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會(huì)引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，這類工程的社會(huì)效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對(duì)于趨利避害要作全面的考慮。

3、建筑材料方面。高強(qiáng)輕質(zhì)的新材料不斷出現(xiàn)。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）已開始應(yīng)用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有些價(jià)格過高，應(yīng)用范圍受到限制，因而尚待作新的探索。另外，對(duì)提高鋼材和混凝土的強(qiáng)度和耐久性，雖已取得顯著成果，仍繼續(xù)進(jìn)展。

4、工程施工方面。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)問題，以建造過去難以施工的工程。

5、工程設(shè)計(jì)方面。人們努力使設(shè)計(jì)盡可能符合實(shí)際情況，達(dá)到適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的目的。為此，已開始采用概率統(tǒng)計(jì)來分析確定荷載值和材料強(qiáng)度值，研究自然界的風(fēng)力、地震波、海浪等作用在時(shí)間、空間上的分布與統(tǒng)計(jì)規(guī)律，積極發(fā)展反映材料非彈性、結(jié)構(gòu)大變形、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)以及結(jié)構(gòu)與巖土共同作用的分析，進(jìn)一步研究和完善結(jié)構(gòu)可靠度極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論；同時(shí)發(fā)展運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)的高效能的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法等。

二、土木工程在未來如何發(fā)展

1、指導(dǎo)理論的繼續(xù)發(fā)展。在可以預(yù)見的將來，土木工程工程技術(shù)理論的核心部分仍然是力學(xué)，新的分析方法和新的數(shù)值處理方法將是土木工程中力學(xué)的突破方向。在對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、流體介質(zhì)等情況下的受力分析和近似上，現(xiàn)有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數(shù)學(xué)在將來也應(yīng)該有很大的發(fā)展，用以處理土木工程技術(shù)中復(fù)雜的數(shù)值問題。更先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得對(duì)復(fù)雜的情況的模擬更有把握，更接近于現(xiàn)實(shí)。力學(xué)也會(huì)突破宏觀框架，向微觀發(fā)展，控制論，虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)也在力學(xué)中加深影響。

另一方面，土木工程學(xué)科將向周圍繼續(xù)發(fā)散，與材料，環(huán)境，化學(xué)，電子信息，機(jī)械。 城市規(guī)劃，建筑等相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步的交叉，融合，互相支持，互相服務(wù)。土木工程內(nèi)部的次級(jí)學(xué)科也同時(shí)會(huì)在現(xiàn)實(shí)需要的推動(dòng)下產(chǎn)生出新的學(xué)科，如對(duì)城市地下空間的大規(guī)模利用就使得新的地下規(guī)劃學(xué)科有了產(chǎn)生和發(fā)展的必要。不同次級(jí)學(xué)科的理論也會(huì)相互滲透，比如現(xiàn)在就有一些大型體育場(chǎng)館采用了類似橋梁的懸索結(jié)構(gòu)。

2、工程實(shí)現(xiàn)的變化。土木建筑的最終目的是建設(shè)出合乎設(shè)計(jì)要求的工程構(gòu)造物，從設(shè)計(jì)到成果中間需要一個(gè)很長(zhǎng)的工程實(shí)現(xiàn)的過程。這也是土木工程一個(gè)重要的組成部分。甚至可以說是土木工程最重要的方面，有了好的理論和設(shè)計(jì)，沒有好的工程實(shí)踐，一樣不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)優(yōu)秀的作品。

信息時(shí)代正在迎面走來，其他學(xué)科和其他方面的新觀點(diǎn)新技術(shù)，必然的也會(huì)影響到土木工程。并且為這一傳統(tǒng)學(xué)科注入新的活力。包括控制理論，施工技術(shù)，新材料，環(huán)境工程，經(jīng)濟(jì)理論等等。

2.1全過程信息化。信息化的特點(diǎn)將更深的滲透到未來的土木工程中，重點(diǎn)不僅僅限于CAD方面，也包含對(duì)工程進(jìn)度的管理、運(yùn)行中數(shù)據(jù)資料的收集，分析，整理；對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度，可靠性的分析和相應(yīng)對(duì)策的決策等。這些也是主動(dòng)控制和智能化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

全過程信息化對(duì)今后的土木建筑構(gòu)造物的維護(hù)有很大的意義。比如可以使用植入的傳感器配合電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑全方位的實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)掌握整個(gè)建筑物的狀態(tài)。我國(guó)現(xiàn)在正是基本建設(shè)的高潮，20～30年后，現(xiàn)在這些建筑物逐漸進(jìn)入維護(hù)期。如果能在現(xiàn)在建造過程中就做好各種信息化準(zhǔn)備工作，對(duì)今后維護(hù)也大有幫助。

三、土木工程未來發(fā)展趨勢(shì)

1、三S系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展

三S系統(tǒng)由HS遙感技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)系統(tǒng)與GPS全球定位技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成，可實(shí)時(shí)、整體、動(dòng)態(tài)的對(duì)地展開判別觀測(cè)、應(yīng)用分析，因此在土木工程領(lǐng)域該系統(tǒng)發(fā)揮了顯著的優(yōu)勢(shì)作用，同時(shí)具備廣闊的發(fā)展提升前景。數(shù)字化城市發(fā)展理念的提出正是基于這一三S系統(tǒng)發(fā)展而來，也就是說其綜合了遙感、GIS、遙測(cè)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)與仿真虛擬技術(shù)對(duì)城市各項(xiàng)功能機(jī)制、基礎(chǔ)設(shè)施展開自動(dòng)采集、發(fā)揮決策輔助作用并實(shí)施動(dòng)態(tài)化管理監(jiān)測(cè)，很明顯，當(dāng)前數(shù)字化城市便是以該類數(shù)字化的處理信息技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為發(fā)展背景的科學(xué)服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)。

2、單機(jī)方式順序科學(xué)轉(zhuǎn)變至網(wǎng)絡(luò)協(xié)同控制與并行設(shè)計(jì)

就復(fù)雜大型的項(xiàng)目工程來說，其很有可能需要較多設(shè)計(jì)部門、眾多成員的共同參與，同時(shí)還需要良好的協(xié)同合作并提供在線咨詢服務(wù)，還可由不同地域分布的分支設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)人員、協(xié)作部門單位應(yīng)用多樣化平臺(tái)軟硬件與設(shè)計(jì)方式在相應(yīng)規(guī)定時(shí)段內(nèi)良好完成。為有效解決該類復(fù)雜系統(tǒng)問題應(yīng)良好的應(yīng)用開發(fā)土木工程設(shè)計(jì)的協(xié)同并行技術(shù)。另外，智能化建筑工程與檢測(cè)結(jié)構(gòu)亦是土木工程基于信息化發(fā)展背景的未來發(fā)展的趨勢(shì)。項(xiàng)目管理與電子數(shù)據(jù)同樣是土木工程實(shí)現(xiàn)信息化發(fā)展的趨勢(shì)，工程建設(shè)施工是當(dāng)今土木工程應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要領(lǐng)域，基于系統(tǒng)復(fù)雜工程在施工階段中由報(bào)價(jià)投標(biāo)、預(yù)算到簽訂管理合同、評(píng)定分析質(zhì)量直至竣工驗(yàn)收各階段均需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)信息的處理，整體施工單位控制與輔助管理均會(huì)被納入至輔助計(jì)算機(jī)施工技術(shù)體系中。當(dāng)前土木工程領(lǐng)域信息技術(shù)的跨越式發(fā)展已經(jīng)令國(guó)際承包商真正跨越了地域壁壘，實(shí)現(xiàn)了共享式、協(xié)同式、智能化的行業(yè)發(fā)展。

綜上所述，隨著信息化社會(huì)的飛速發(fā)展土木工程實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，我們只有科學(xué)遵循其內(nèi)涵特征、發(fā)展現(xiàn)狀把握工程建設(shè)未來發(fā)展趨勢(shì)動(dòng)向、制定科學(xué)實(shí)踐發(fā)展策略，才能真正推進(jìn)土木工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的全面發(fā)展。

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