現(xiàn)代土木工程的特點與未來土木工程的發(fā)展研究

劉善良（山東瑞陽硅業(yè)科技有限公司,山東 新泰 271200）

現(xiàn)代土木工程的特點與未來土木工程的發(fā)展研究

劉善良
（山東瑞陽硅業(yè)科技有限公司,山東 新泰 271200）

摘 要：土木工程是現(xiàn)代建筑工程中的重要組成部分，它的產(chǎn)生歷史悠久且發(fā)展前景廣闊，極大的影響著現(xiàn)代文明的發(fā)展。本文首先闡述了土木工程的涵義，接著分析了現(xiàn)代土木工程的特點及未來的發(fā)展，以供參考。

關鍵詞：土木工程；特點；發(fā)展

1 土木工程的涵義

土木工程是指使用木、石、土、磚、混凝土、金屬和塑料等工程材料來修建道路、房屋、鐵路、橋梁、港口、河流、隧洞、特種工程和市政衛(wèi)生工程等的生產(chǎn)活動和工程技術，這類工程技術與生產(chǎn)活動包含了設計、施工、勘測、維修上述各類工程等相關技術與活動。總之，土木工程是一項跟人們的衣、食、住、行有著密切關系的工程。

2 現(xiàn)代土木工程的特點

（1）功能要求多樣化。土木工程逐步緊密結(jié)合其使用功能和生產(chǎn)工藝。工業(yè)建筑物通常有防高（低）溫、防火、防爆、防塵、防腐蝕、防輻射、防磁、防微振、耐高（低）濕、恒溫、恒濕等要求，同時向空間靈活、超重型、大跨度方向推進。公共和住宅建筑物則通常需要將采暖、通風、給水排水、供電、供燃氣等現(xiàn)代技術設備有效的與建筑及結(jié)構(gòu)相結(jié)合。同時，發(fā)展高新技術對土木工程提出了更高的要求與標準，比如：海洋采、煉及貯油事業(yè)的發(fā)展需要建造多功能的海洋工程，核工業(yè)的發(fā)展需要建造安全度極高的核反應堆與核電站，微觀世界的研究需要建造技術要求極高的加速度工程。

（2）城市建設立體化。1）大量興起的高層建筑：許多國家的高層建筑物差不多占據(jù)了30-40%的城市建筑面積，這是因為城市人口大量聚集和密度猛增引起了城市用房緊張、地價昂貴與建筑物向空中發(fā)展；2）高速發(fā)展的地下工程：許多城市已形成規(guī)模宏大的地下建筑群，比如地下倉庫、地下工業(yè)廠房、地下停車場、地下商場、地下鐵路、地下影劇院、地下體育館等；3）大量出現(xiàn)的城市高架公路、立交橋：例如中國首都北京從1974年開始建造第一座全互通式立交橋起，至1991年底共建成各種形式和不同類型的道路立交橋160座。

（3）交通工程快速化。1）高速公路的大規(guī)模修建：高速公路規(guī)模最大的是美國，擁有約10萬公里高速公路；其次是中國，到2009年底，中國高速公路的通車總里程達6.5萬公里；2）電氣化鐵路形成和發(fā)展：1964年10月世界鐵路運營史上第一塊高速金牌在日本東京至大阪的“新干線”上誕生，它的行車速度是普通鐵路的3倍高達310千米每小時。法國1983年建成通車的巴黎往返里昂的高速鐵路更是將高鐵的發(fā)展推向新階段，其運行速度高達270千米每小時；3）出現(xiàn)了長距離海底隧道：日本越過津輕海峽連接本川與北海道的青函海底鐵路隧道長達53.85公里，是世界上最長的海底鐵路隧道，它的埋深為140米。我國1970年建成通車的第一條水底隧道(上海黃埔江隧道)全長2.76公里。

（4）工程設施大型化。隨著土木工程規(guī)模的擴大，由此產(chǎn)生的工程設施逐漸大型化。1998年建成的連接日本的本州與四國島的明石峽大橋，主跨1991m，是目前世界上跨度最大的懸索橋。20世界中葉以來，水利工程建筑的規(guī)模與速度隨著設計理論和施工技術的提高而不斷增大與加快，出現(xiàn)了許多200米以上的高壩。中國的綜合國力在實行改革開放以后有了很大提高，已經(jīng)具備了更大規(guī)模利用及開發(fā)水資源的條件，也建成了一些世界一流的大型水利工程，比如南水北調(diào)工程和三峽水利樞紐等。

3 土木工程的未來發(fā)展

（1）土木工程技術的發(fā)展。1）建筑材料的高強化和輕質(zhì)化：普通混凝土的結(jié)構(gòu)性能得到改善，其發(fā)展方向是高性能混凝土、加氣混凝土、輕骨料混凝土；鋼材的發(fā)展方向是高強度、低合金，逐步發(fā)展一批玻璃鋼、鋁合金、建筑塑料等輕質(zhì)高強度材料；2）施工過程的裝配化和工業(yè)化：土木工程的施工方式工業(yè)化，可以先在工廠里成批進行房屋與橋梁的各種構(gòu)配件及組合體的生產(chǎn)，然后將其運到建設場地進行拼裝。同時，施工手段先進多樣化，逐漸發(fā)展現(xiàn)場預制模板、土石方工程定向爆破、混凝土自動攪拌輸送設備和大型吊裝設備等新手段和技術；3）設計理論的科學化和精確化：理論逐漸由人工制圖、人工手算、人工做方案比較到計算機制圖、計算機輔助設計、計算機優(yōu)化設計，由單個分析到系統(tǒng)的綜合整體分析，由靜態(tài)分析到動態(tài)分析，由數(shù)值分析到模擬試驗分析，由經(jīng)驗定值分析到隨機分析乃至隨機過程分析，由線性分析到非線性分析，由平面分析到空間分析。土木工程的結(jié)構(gòu)抗震理論、土力學和巖體力學理論、動態(tài)規(guī)劃理論、可靠度理論等各種理論也得到迅速發(fā)展。

（2）土木工程的多樣化發(fā)展。1）未來房屋新型化：未來的房屋將再也找不到磚、瓦等古老的材料，而是用各種各樣的塑料、玻璃、輕金屬以及許多新型輕金屬材料建造的。蓋房子將是一件十分簡單的事情，因為建筑材料大都是預制的，用機器人蓋房子就像小孩子搭積木一樣；2）海上城市打造：十多年前，國際海洋博覽會在日本沖繩開幕，中心會場不是設在內(nèi)陸，而是設在一座漂浮在海面上的大型海洋建筑物內(nèi)。美國目前擬在離夏威夷群島不遠的太平洋上修建一座以高70米、直徑27米的鋼筋混凝土“浮船”為地基的海上城市，這座海上城市竣工以后，將有10萬居民喬遷“新居”。許多發(fā)達國家的海洋學和建筑學家專家正在規(guī)劃很多新奇宏偉的海上城市，到21世紀中葉全世界估計將有十分之一的人口住在海上建筑物；3）月球工廠建立：美國航天局制定了一系列的太空開發(fā)計劃，其中一項是在月球建立一個可住人的永久性基地，并打算于二十一世紀中期實現(xiàn)。到2020年，月球基地初步建成之后，除了設有宇航員的工作和實驗艙之外，還計劃建立水泥廠和冶煉廠。地質(zhì)學家將會坐著火箭到月球上去上班；4）太空新居的出現(xiàn)：近年提出的空間城市方案有很多，其中比較成熟的是“輪狀的空間城市”和“柱狀的姐妹城市”。“輪狀的空間城市”是最有希望的一種，改城市每分鐘繞自軸旋轉(zhuǎn)一周，生活區(qū)產(chǎn)生與地面一致的離心力，城市內(nèi)可容納1萬居民。“柱狀姐妹空間城市”是一個更高級的、正在設想中的人造空間城市。這座城市可最多居住2千萬人口，約需要幾百萬噸建筑材料，估計到本世紀有希望建成。

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