現代土木工程的特點與未來土木工程的發展研究

劉善良（山東瑞陽硅業科技有限公司,山東 新泰 271200）

現代土木工程的特點與未來土木工程的發展研究

劉善良
（山東瑞陽硅業科技有限公司,山東 新泰 271200）

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

關鍵詞：土木工程；特點；發展

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、特種工程和市政衛生工程等的生產活動和工程技術，這類工程技術與生產活動包含了設計、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合其使用功能和生產工藝。工業建筑物通常有防高（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、供燃氣等現代技術設備有效的與建筑及結構相結合。同時，發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、煉及貯油事業的發展需要建造多功能的海洋工程，核工業的發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展；2）高速發展的地下工程：許多城市已形成規模宏大的地下建筑群，比如地下倉庫、地下工業廠房、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）高速公路的大規模修建：高速公路規模最大的是美國，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展推向新階段，其運行速度高達270千米每小時；3）出現了長距離海底隧道：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。隨著土木工程規模的擴大，由此產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，已經具備了更大規模利用及開發水資源的條件，也建成了一些世界一流的大型水利工程，比如南水北調工程和三峽水利樞紐等。

3 土木工程的未來發展

（1）土木工程技術的發展。1）建筑材料的高強化和輕質化：普通混凝土的結構性能得到改善，其發展方向是高性能混凝土、加氣混凝土、輕骨料混凝土；鋼材的發展方向是高強度、低合金，逐步發展一批玻璃鋼、鋁合金、建筑塑料等輕質高強度材料；2）施工過程的裝配化和工業化：土木工程的施工方式工業化，可以先在工廠里成批進行房屋與橋梁的各種構配件及組合體的生產，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，逐漸發展現場預制模板、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、計算機優化設計，由單個分析到系統的綜合整體分析，由靜態分析到動態分析，由數值分析到模擬試驗分析，由經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。土木工程的結構抗震理論、土力學和巖體力學理論、動態規劃理論、可靠度理論等各種理論也得到迅速發展。

（2）土木工程的多樣化發展。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陸，而是設在一座漂浮在海面上的大型海洋建筑物內。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”。許多發達國家的海洋學和建筑學家專家正在規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。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。地質學家將會坐著火箭到月球上去上班；4）太空新居的出現：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一周，生活區產生與地面一致的離心力，城市內可容納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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