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摘 要土木工程是人类历史上年代最久远的“技术科学”,现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境,成为人类社会文明进步的重要组成部分.本文简单讲述土木工程的特点及未来的发展趋势.
关键字土木工程；特点；发展趋势
【中图分类号】F416.9文献标识码：B文章编号：1673-8500（2013）01-0003-01
1土木工程的涵义
土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称.土木工程的含义可从两方面去理解.一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施,如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路、桥梁工程、地下空间开发利用工程等.另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动.经过多年的发展,目前土木工程的实践和研究己取得显著成就,但展望未来,土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步去探索.
2现代土木工程的特点
为适应高速发展经济的需要,人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密设备现代化的建筑物,既要求高质量和快速施工,又要求高经济效益.这就使得现代的土木工程出现了新的特点,它的特点具体地表现在下述几个方面：
2.1建筑材料方面.高强轻质的新材料不断出现.比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）已开始应用.但是这些材料有些弹性模量偏低,有些价格过高,应用范围受到限制,因而尚待作新的探索.另外,对提高钢材和混凝土的强度和耐久性,虽已取得显著成果,仍继续进展.
2.2工程地质和地基方面.建设地区的工程地质和地基的构造及其在天然状态下的应力情况和力学性能,不仅直接决定基础的设计和施工,还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择,对于地下工程影响就更大了.工程地质和地基的勘察技术,目前主要仍然是现场钻探取样,室内分析试验,这是有一定局限性的.为适应现代化大型建筑的需要,急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法.
2.3工程规划方面.以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案,从中选优.由于土木工程设施的规模日益扩大,现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平.特大的土木工程,例如高大水坝,会引起自然环境的改变,影响生态平衡和农业生产等,这类工程的社会效果是有利也有弊.在规划中,对于趋利避害要作全面的考虑.
2.4工程设计方面.人们努力使设计尽可能符合实际情况,达到适用、经济、安全、美观的目的.为此,已开始采用概率统计来分析确定荷载值和材料强度值,研究自然界的风力、地震波、海浪等作用在时间、空间上的分布与统计规律,积极发展反映材料非弹性、结构大变形、结构动态以及结构与岩同作用的分析,进一步研究和完善结构可靠度极限状态设计法和结构优化设计等理论；同时发展运用电子计算机的高效能的计算和设计方法等.
2.5工程施工方面.随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展,施工日益走向机械化和自动化.同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法,日益走向科学化；有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化.这样,不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率,而且可以解决特殊条件下的施工作业问题,以建造过去难以施工的工程.
3未来土木工程的发展趋势
3.1向高空延伸.现在人工建筑物最高的为646m的波兰Gabin227kHz长波台钢塔,由15根钢纤绳锚拉.日本拟在建造800.7m高的千年塔,它在距海约1.25英里的大海中,将工作、休闲、娱乐、商业、购物等融于一体的抗震竖向城市中,居民可达5万人.中国拟在上海附近的1.6公里宽,200m深的人工岛上建造一栋高1250m的仿生大厦,居民可达10万.印度也提出将投资50亿建造超级摩天大楼,其地上共202层,高达710m.
3.2向地下发展.1991年在召开的城市地下空间国际学术会议通过了《东方宣言》,提出了“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”.建造地下建筑将有效改善城市拥挤、节能和减少噪声污染等优点.日本于20世纪50年代末至70年代大规模开发利用浅层地下空间,到80年代末已开始研究50～100m深层地下空间的开发利用问题.日本2003年开建的新丰州地下变电所,将深达地下70m.目前世界上共修建水电站地下厂房约350座,最大的为加拿大的格朗德高级水电站.
3.3向海洋拓宽.为了防止机场噪声对城市居民的影响,也为了节约使用陆地,2000年8月4日,日本大阪利用18亿立方围海建造的1000m长的关西国际机场试飞成功.阿拉伯联合酋长国首都迪拜的七星大酒店也建在海上,洪都拉斯将建海上城市型游船,该船将长804.5m,宽228.6m,有28层楼高,船上设有小型喷气式飞机的跑道、医院、旅馆、超市、饭店、理发店和等.近些年来,我国在这方面也已取得可喜的成绩,如上海南汇滩围垦成功和崇明东滩围垦成功.围垦、拓岸工程和建造人工岛有异曲同工之处,为将来像上海这样大的近海城市建造人工岛积累了科技经验和准备力量.
3.4向沙漠进军.全世界约有1/3陆地为沙漠,每年约有600万公顷的耕地被侵蚀,这将影响上亿人口的生活.世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲.改造沙漠首先必须有水,然后才能绿化和改造沙土.现在利比亚沙漠地区已建成一条大型的输水管道,并在班加西建成了一座直径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区,国际上正在研究开发使用沙漠地区太阳能淡化海水的可行方案,该方案一旦实施,将会启动近海沙漠地区大规模的建设工程.
3.5向太空迈进.由于近代天文学宇航事业的飞速发展和人类登月的成功实现,人们发现月球上拥有大量的钛铁矿,在800℃高温下,钛铁矿与氢化物便合成铁、钛、氧和水气,由此可以制造出人类生存必需的氧和水.美国政府已决定在月球上建造月球基地,并通过这个基地进行登陆火星的行动.美籍华裔林铜柱博士1985年发现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钢筋混凝土配件装配空间站.预计21世纪50年代以后,空间工业化、空间商业化、空间旅游、外层空间人类化等可能会得到较大的发展.
3.6向计算机应用发展.随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,计算结果将更能反映实际情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全.人们将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益.
3.7向工业化方向发展.建筑长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上.解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程,特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展,但是总的来说落后于其他工业部门,所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势.要正确理解建筑产品标准化和多样化的关系,尽量实现标准化生产；要建立适应社会化大生产方式的科学管理体制,采用专业化、联合化、区域化的施工组织形式,同时还要不断推进新材料、新工艺的使用.
3.8向新能源和能源多极化发展.能源问题是当前世界各国极为关注的问题,寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题.这也对土木工程提出了新的要求,应当予以足够的重视.
3.9向可持续发展.合理利用自然资源,注重既有土木工程设施的再利用,实现可持续发展,“可持续发展是在不牺牲后代并满足其需要能力的条件下,满足当前的需要”.合理利用自然资源,则要在土木工程的建设、使用和维护过程中,土木工程师主动做到节能节地,并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用.