淺談土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

沈建娣

摘要：隨著社會的進步，人類文明的發(fā)展，人們對于各種建筑要求標準也呈現(xiàn)了多樣化的需求，不僅要求樣式美觀、大氣，地緣環(huán)境、室內舒適度等也被納入了考慮條件，這也在很大程度上推動了我國土木工程業(yè)的長足發(fā)展，經(jīng)過了多年的總結、研究，無論是結構力學分析還是結構設計的理論和方法以及結構的施工工藝，都取得了非常大的突破，促進了我國土木工程行業(yè)的進一步發(fā)展和完善。本文根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗就土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行了簡單的闡述。

關鍵詞：土木工程；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

前言

在我國的現(xiàn)代化建設中，土木工程業(yè)越來越成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。同時，隨著社會和科技的發(fā)展，建筑物的規(guī)模、功能、造型和相應的建筑技術越來越大型化、復雜化和多樣化，所采用的新材料、新設備、新的結構技術和施工技術日新月異，節(jié)能技術、信息控制技術、生態(tài)技術等日益與建筑相結合，建筑業(yè)和建筑物本身正在成為許多新技術的復合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復雜結構核心的現(xiàn)代結構技術則成為代表一個國家建筑科學技術發(fā)展水平的重要標志。

1.土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1巨大成就

自從我國社會主義市場經(jīng)濟得到快速提高，改革不斷推進以來，我國建筑領域的發(fā)展已然達到了一個全新的高度。其中，我國的建筑領域不僅具備了數(shù)量多的特點，同時更具備了高度高的特點。據(jù)相關統(tǒng)計，我國建筑樓房中，光是達到20多層的建筑就有上萬棟，而面積超過100m的更是達到500棟之多。當前，上海浦東的金貿(mào)大廈是我國最高的建筑，其度高已經(jīng)達到了420.5m，其高度甚至在世界上也可以排進前五名。

1.2新材料的開發(fā)與利用

當前，隨著我國生產(chǎn)單位對高標號水泥展開大批量的生產(chǎn)，以及對鋼纖維生產(chǎn)材料，還有玻璃纖維混凝土等具備著硬速快、強度穩(wěn)定、節(jié)能等復合型混凝土的成功研制，以及成功開發(fā)出復合型墻體材料等，這些手段為土木工程帶來了全新的發(fā)展，特別是就其結構模式、設計，以及技術等環(huán)節(jié)都取得了較大的突破。當前，我國相關科研人員已提出了對碳纖維布等加固材料的全新利用方案，其中利用這些加固材料對梁、板、柱展開加固的實驗已然取得較大的成果，而這無疑是說明了我國在這一領域已取得極為巨大的成就。

1.3.預應力技術

自從八十年代以來，隨著我國單個構件施工方式的預應力技術發(fā)展到其結構模式的新時代，其預應力技術以被施工人員廣泛應用到一些具備著跨度大、空間大 等特點的建筑工程中。隨著全新型預應力技術的廣泛發(fā)展，其以慢慢成為高層建筑施工、大開間居民區(qū)建設，以及會展中心施工建設中的一項極為重要的技術了。而同時，在開展一些建筑施工時，其環(huán)節(jié)中的轉換層結構，還有重型傳力大梁等都會應用到預應力技術，因此可以說預應力技術是特重載荷工作中不可或缺的一項重要技術。

2、土木工程的發(fā)展趨勢

土木工程建設，是作為社會文明建設的重要組成部分，在科技技術高速發(fā)展的推動下，呈現(xiàn)強勁的發(fā)展勢頭。

2.1大跨度高層建筑的發(fā)展與空間的開發(fā)

地球的居住面積是有限的，而隨著我國城市化建設的不斷推進，城市人口急劇增多，城市的居住面積將面臨新的問題，造成了生活空間的擁擠與空間資源的緊張，對我國經(jīng)濟與社會的發(fā)展也有一定的制約性，那么怎樣解決這個問題呢？這就需要在空間上進行更好的開發(fā)與利用，逐漸向高空與地下發(fā)展土木工程建設，來拓展更大的生存生活空間。高層建筑的增多與高度的增加，就是體現(xiàn)了這個問題。

并且，隨著土木工程的發(fā)展，地下空間的開發(fā)也逐漸被人們重視起來，然而地下空間作為空間開發(fā)的有效途徑是否能夠得到可持續(xù)的發(fā)展，還是一個值得思考與研究的問題。因為，地下空間的利用一定會對生態(tài)環(huán)境造成影響，比如對地下水的流徑造成影響，從而影響地表植被，或者是對地面建筑造成影響。

太空、沙漠方向的發(fā)展，筆者認為也是一種空間的有效利用。社會在不斷發(fā)展，人類在不斷進步，人類的不光僅僅是放在傳統(tǒng)的空間上，而是轉向了其他的空間。太空探索一直是人類向往并且努力研究、發(fā)展的方向。而我國陸地面積的30%以上都是沙漠，怎樣將這些面積的沙漠空間有效利用的問題也是相當?shù)钠惹小?/p>

2.2開發(fā)與利用新材料

新材料的開發(fā)與利用將是土木工程一個重要的發(fā)展趨勢。一個好的工程質量的保證，建筑材料是一個重要的方面。目前我國主要的建筑材料是鋼材，以后鋼材將朝著高性能的方向發(fā)展。其他的比如質輕、高強，并且韌性良好的材料的研究。由于建筑材料要長時間經(jīng)受風吹、日曬、雨淋等，那么才材料的合理選用是非常重要的，既要考慮安全問題，又要注意耐用性能。而且，建筑材料更是工程造價的直接影響因素，所以經(jīng)濟方面也是必須考慮的。

2.3防震抗風減災

當前，隨著一些具備著超高層、跨度大、空間大等特點的復雜結構建筑的廣泛興建，使得這些建筑在結構設計上慢慢呈現(xiàn)出變長、變高等特點，而這些特點更加作為一種發(fā)展趨勢延續(xù)多日后的工程建設當中?，F(xiàn)階段，在土木工程建設施工中，其風險荷載，還有地震荷載等因素已經(jīng)漸漸成為了最初模式設計中的一項重要控制因素。所以，對于一些大型建筑的模式體系展開抗風險設計，以及對其中存在的一些問題進行分析與處理，這幾點已慢慢成為當前施工人員與技術人員給予嚴格關注的話題。

2.4預應力混凝土材料及技術

對于工程混凝土的研制，應該對其做到強度不斷提高，性能不斷加強的發(fā)展目標。其中，對于一些免震混凝土，還有復合型混凝土應該在其工程施工的結構中得到相應的試用。

2.5信息化發(fā)展

我國新時代的奮斗目標，是用信息帶動工業(yè)化進程。信息化建設就是利用計算機網(wǎng)絡技術、信息處理技術等這些現(xiàn)代化手段，提高工程建設的進程，降低成本。在土木工程中，信息技術的廣泛利用，可以有助于更高難度項目的實現(xiàn)。比如，對大體積混凝土結構的質量上的控制，對于大型機器設備的起吊裝載等等。在將來的土木工程建設中，信息化技術的應用領域將越來越寬廣。

2.6環(huán)境工程

環(huán)境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視，土木工程與環(huán)境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發(fā)展密切相關，又無一不與土木工程有關。較大工程建成后對環(huán)境的影響乃至建設過程中的振動、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問題。

2.7新能源和能源多極化

能源問題是當前世界各國極為關注的問題，尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題，這也對土木工程提出了新的要求，應當予以足夠的重視。此外，由于我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟還不發(fā)達，基礎設施還遠遠不能滿足人民生活和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求，所以在基本建設方面還有許多工作要做。

3.土木工程的未來發(fā)展

地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的，而人口增長的速度是不斷加快的。因此，人類為了爭取生存，土木工程的未來至少向五個方向發(fā)展：

3.1 向高空延伸

現(xiàn)在人工建筑物最高的為646m的波蘭Gabin227kHz長波臺鋼塔，由15根鋼纖繩錨拉。日本擬在東京建造800.7m高的千年塔，它在距海約1.25英里的大海中，將工作、休閑、娛樂、商業(yè)、購物等融于一體的抗震豎向城市中，居民可達5萬人。中國擬在上海附近的1.6公里寬，200m深的人工島上建造一棟高1250m的仿生大廈，居民可達10萬。印度也提出將投資50億建造超級摩天大樓，其地上共202層，高達710m。

3.2 向地下發(fā)展

1991年在東京召開的城市地下空間國際學術會議通過了《東方宣言》，提出了"21世紀是人類開發(fā)利用地下空間的世紀"。建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節(jié)能和減少噪聲污染等優(yōu)點。日本于20世紀50年代末至70年代大規(guī)模開發(fā)利用淺層地下空間，到80年代末已開始研究50～100m深層地下空間的開發(fā)利用問題。日本1993年開建的東京新豐州地下變電所，將深達地下70m。目前世界上共修建水電站地下廠房約350座，最大的為加拿大的格朗德高級水電站。我國城市地下空間的開發(fā)尚處于初級階段，目前已有北京、上海、廣州等六個城市建有地鐵，已開通的總長度達215公里；設有140個地鐵站，北京地鐵長度已達41.6公里。

3.3 向海洋拓寬

為了防止機場噪聲對城市居民的影響，也為了節(jié)約使用陸地，2000年8月4日，日本大阪利用18億立方圍海建造的1000m長的關西國際機場試飛成功。阿拉伯聯(lián)合酋長國首都迪拜的七星大酒店也建在海上，洪都拉斯將建海上城市型游船，該船將長804.5m，寬228.6m，有28層樓高，船上設有小型噴氣式飛機的跑道、醫(yī)院、旅館、超市、飯店、理發(fā)店和娛樂場等。近些年來，我國在這方面也已取得可喜的成績，如上海南匯灘圍墾成功和崇明東灘圍墾成功，最近又在建設黃浦江外灘的拓岸工程。圍墾、拓岸工程和建造人工島有異曲同工之處，為將來像上海這樣大的近海城市建造人工島積累了科技經(jīng)驗和準備力量。

3.4 向沙漠進軍

全世界約有1/3陸地為沙漠，每年約有600萬公頃的耕地被侵蝕，這將影響上億人口的生活。世界未來學會對下世紀初世界十大工程設想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。改造沙漠首先必須有水，然后才能綠化和改造沙土?，F(xiàn)在利比亞沙漠地區(qū)已建成一條大型的輸水管道，并在班加西建成了一座直徑1公里、深16公里的蓄水池用以沙漠灌溉。在缺乏地下水的沙漠地區(qū)，國際上正在研究開發(fā)使用沙漠地區(qū)太陽能淡化海水的可行方案，該方案一旦實施，將會啟動近海沙漠地區(qū)大規(guī)模的建設工程。我國沙漠輸水工程試驗成功，自行修建的第一條長途沙漠輸水工程已全線建成試水，順利地引黃河水入沙漠。我國首條沙漠高速公路——榆靖高速公路已全線動工，其全長116公里。

3.5 向太空邁進

由于近代天文學宇航事業(yè)的飛速發(fā)展和人類登月的成功實現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)月球上擁有大量的鈦鐵礦，在800℃高溫下，鈦鐵礦與氫化物便合成鐵、鈦、氧和水氣，由此可以制造出人類生存必需的氧和水。美國政府已決定在月球上建造月球基地，并通過這個基地進行登陸火星的行動。美籍華裔林銅柱博士1985年發(fā)現(xiàn)建造混凝土所需的材料月球上都有，因此可以在月球上制作鋼筋混凝土配件裝配空間站。預計21世紀50年代以后，空間工業(yè)化、空間商業(yè)化、空間旅游、外層空間人類化等可能會得到較大的發(fā)展。

4.結束語

對于土木工程的具體細節(jié)尚應包括使用功能的發(fā)展、結構性能的發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展等一系列內容。例如在可持續(xù)發(fā)展方面，土木工程的使用材料在未來可能會采用污染少、更重復利用的材料，諸如纖維聚合物等；在結構的使用功能上，智能化建筑、仿生建筑將比當今的普通建筑會得到更大的發(fā)展空間，這兩種建筑都是功能上以人為本、使用上方面舒適、耗資上既節(jié)能又可提高工程利用率；近年來，由于災害的頻繁發(fā)生，結構抗災性能的提高已成為結構發(fā)展的首要課題，未來的土木工程可能不僅可以抗震、抗風，甚至可以抗暴、抗海嘯、防火、防撞、防輻射等。土木工程當今的發(fā)展是人類智慧的成果，土木工程是為了人類存在而存在。堅持可持續(xù)發(fā)展道路，努力創(chuàng)新，土木工程定會走向新的高峰！

參考文獻：

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