淺談土木工程的古往今來

李忠新

摘要：土木工程可以說是一種文明，隨著社會(huì)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，當(dāng)今的土木工程已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，土木工程是不可缺少的存在形式，未來的生活中更會(huì)得到大力的發(fā)展，以滿足人們更多的需求。隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代土木工程管理工作已不同于往昔，具有了新的特點(diǎn)，在不斷發(fā)展的過程中，有了更多的重大成果。

關(guān)鍵詞：土木工程；歷史發(fā)展；發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TU-09 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-864X（2016）03-0125-01

一、土木工程的歷史發(fā)展

（一）土木工程的早期認(rèn)知。

人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤?、木料及其它天然材料從事營造活動(dòng)，后來出現(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。中國在公元前十一世紀(jì)的西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前五世紀(jì)至公元前三世紀(jì)戰(zhàn)國時(shí)的墓室中。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。

磚和瓦的出現(xiàn)使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至18～19世紀(jì)，在長達(dá)兩千多年時(shí)間里，磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，為人類文明作出了偉大的貢獻(xiàn)，甚至在目前還被廣泛采用。

（二）土木工程的第二次飛躍。

鋼材的大量應(yīng)用是土木工程的第二次飛躍。 十七世紀(jì)70年代開始使用生鐵、十九世紀(jì)初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏。

從十九世紀(jì)中葉開始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼絲、鋼索。于是適應(yīng)發(fā)展需要的鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展。除應(yīng)用原有的梁、拱結(jié)構(gòu)外，新興的桁架、框架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)逐漸推廣，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式百花爭(zhēng)艷的局面。

建筑物跨徑從磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的幾米、幾十米發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)的百米、幾百米，直到現(xiàn)代的千米以上。于是在大江、海峽上架起大橋，在地面上建造起摩天大樓和高聳鐵塔，甚至在地面下鋪設(shè)鐵路，創(chuàng)造出前所未有的奇跡。

為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的需要，在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等就應(yīng)運(yùn)而生。施工機(jī)械、施工技術(shù)和施工組織設(shè)計(jì)的理論也隨之發(fā)展，土木工程從經(jīng)驗(yàn)上升成為科學(xué)，在工程實(shí)踐和基礎(chǔ)理論方面都面貌一新，從而促成了土木工程更迅速的發(fā)展。

（三）土木工程的第三次飛躍發(fā)展。

十九世紀(jì)20年代，波特蘭水泥制成后，混凝土問世了?；炷凉橇峡梢跃偷厝〔模炷翗?gòu)件易于成型，但混凝土的抗拉強(qiáng)度很小，用途受到限制。十九世紀(jì)中葉以后，鋼鐵產(chǎn)量激增，隨之出現(xiàn)了鋼筋混凝土這種新型的復(fù)合建筑材料，其中鋼筋承擔(dān)拉力，混凝土承擔(dān)壓力，發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)。二十世紀(jì)初以來，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。土木工程進(jìn)入了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土占統(tǒng)治地位的歷史時(shí)期?；炷恋某霈F(xiàn)給建筑物帶來了新的經(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。

二、未來土木工程的發(fā)展

（一）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。

（二）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。

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。

2.可持續(xù)發(fā)展和人性化。

這兩個(gè)要求是與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展相適應(yīng)的，社會(huì)的發(fā)展要求更加充分合理的利用資源，社會(huì)生活水平的提高也提高了對(duì)土木建筑設(shè)施人性化的要求。整個(gè)土木工程過程是建立在對(duì)資源和能源的不斷消耗上的，在可持續(xù)發(fā)展成為整個(gè)社會(huì)的主題的時(shí)候，土木工程也必然的要面對(duì)這個(gè)問題。對(duì)資源和能源的節(jié)約，包括在建設(shè)中的和使用過程中的，成為土木工程以后的一個(gè)方向，這要求有良好的設(shè)計(jì)和有效的運(yùn)作管理機(jī)制，土木工程構(gòu)筑物在它整個(gè)壽命周期，從規(guī)劃，設(shè)計(jì)，建造到建成后的使用，維護(hù)，拆除都要盡量的將對(duì)環(huán)境的影響降到最小，同時(shí)盡可能大發(fā)揮它的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。這對(duì)土木工程提出了新的要求。具體的要求包括資源的保護(hù)，資源再利用，污染控制和全方位的質(zhì)量。我國正在施工中的青藏鐵路較好的體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的特性，從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開始就注意了對(duì)青藏高原脆弱生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，全路設(shè)計(jì)為封閉構(gòu)造，杜絕了固體廢棄物的污染，也嚴(yán)格的控制了噪音污染。施工過程中也相當(dāng)注重對(duì)周圍環(huán)境的影響。

三、結(jié)束語

現(xiàn)代土木工程管理工作具有了新的特點(diǎn)及發(fā)展，它是人類集體智慧的結(jié)晶。但隨著信息化時(shí)代的到來，也必定會(huì)為土木工程的發(fā)展帶來新的契機(jī)，為其注入新的活力。

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