浅析土木工程的现状及发展趋势

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tangtieming1983
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  摘要:完善土木工程的建设和发展,使居民生活质量进一步提高,实现经济、社会、环境统一协调发展,是目前土木工程的关注热点。本文通过分析土木工程行业的发展现状,探究了其未来的发展趋势。
  关键词:土木工程,现状,发展趋势。
  中图分类号:S969文献标识码: A
  引言
  在我国的现代化建设中,土木工程行业越来越成为国民经济发展的支柱产业。同时,随着社会和科技的发展,建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化,所采用的新材料、新设备、新的结构技术和施工技术日新月异,节能技术、信息控制技术、生态技术等前沿技术正逐步应用到建筑结构中,建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。所有这一切都说明在土木工程中技术与创新起到了巨大的推动作用,谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势,谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。
  一、土木工程发展现状
  随着人们对建筑要求的不断提高,建筑结构在向高层、大规模、大跨度的方向发展,而且要求建筑物在施工时既要满足工程进度和施工质量的要求,也要保证对成本的控制。目前,土木工程行业的发展现状如下。
  1、土木工程理论的发展
  随着科学技术的不断发展和进步,与建筑相关的学科,包括力学、结构动力学、统计学等不断发展和进步,为土木工程的发展提供了重要的理论基础和技术支持。随着信息化的不断普及和深入发展,大型计算机在土木工程上的充分应用,包括结构抗力计算、极限状态理论、材料特性结构分析等在内的复杂计算可以通过计算机实现,使得土木工程在强大的理论基础之上得以快速、全面地提升和进步。
  2、建筑设计的发展
  随着土木工程的不断发展和进步,可以采用概率统计方法来设计和分析各种数据。通过对风力、阳光、地震等不同自然情况的综合分析,结合工程选址、结构体系等实际情况,进一步研究出可靠度极限状态的设计,得到工程的应力情况和力学性能等,以确保其满足现代土木工程的需要。随着土木工程理论的不断深入和技术的逐步发展,土木工程的设计和规划已经改变了以往凭借经验设计工程方案的惯例,特别是大规模建筑物的设计,运用了系统工程的理论和方法,趋利避害地全面考虑建筑的安全、环境、经济等所有因素。
  3、土木工程施工技术的发展
  3.1 建筑材料的发展
  复合材料、高强材料等全新建筑材料在土木工程中得到了不断发展和应用。如:碳纤维、铝合金、镁合金、镀膜玻璃、双层中空玻璃、玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)、各种节能混凝土等新型工程材料已在工业和民用建筑中得到广泛使用,它们在强度和耐久性上表现出优越性,为高层、大跨和结构复杂的大型土木工程建设提供了重要物质基础。但是,这些材料也有其缺陷,有些材料弹性模量偏低有些材料成本太高,应用范围比较窄,所以还需要进一步研究。
  3.2 土木工程施工工艺的发展
  工程施工的设备、工具不断地向自动化、机械化、科学化发展,同步液压千斤顶、直升机安装技术、滑模等先进技术的出现,使得大规模、高层、复杂的工程结构不断发展并得以实现。预应力技术是施工工艺中最为突出的技术之一,可以应用在大跨度、大开间的多层和高层建筑中,还可应用于核电站、预应力储仓、桥梁结构、公路工程等。
  应用系统工程的理论和方法不断应用于组织管理中,推进了土木工程的科学快速发展。并且,工程逐步趋向结构、构件标准化和生产工业化,使得土木工程的发展逐步实现低成本、高效率的目标,对于以往不能实现的施工工程,现在也可以实现。
  现阶段,土木工程行业的发展取得了很大的进步,但是在这个人口剧增、交通拥挤、生态环境破坏严重的社会发展现状之下,可以用来建筑的土地越来越少,促使土木工程不得不快速、科学地发展,才能满足社会发展需要。
  二、土木工程的发展趋势分析
  从上文的分析中我们已经认识到土木工程的发展十分迅速,也是现代社会文明发展的重要组成部分,因此,其发展不容忽视,具体来说,其发展趋势主要可以分为以下几类:
  1、高性能材料的发展
  1.1 生态建材的发展。
  为了实现绿色建筑,在保证工程质量的前提下,选用生态建材是最首要和有效的途径。比如选用环保材料、净化材料、可再生材料、循环使用材料等等成为未来发展的趋势。生态建材的发明和使用,大大提高了人们居住品质,减少对环境的破坏,有效降低建筑垃圾的产生,避免建筑材料的浪费,实现用最少的资源实现最高的品质要求。新型生态材料的使用,在节水节电上进一步优化,节省资源,进一步实现人与自然的可持续发展。
  1.2 抗震强度高的钢材。
  随着高層建筑、大跨度结构建筑的不断增多,对抗震材料的要求也越来越高。因此,要求建筑结构使用的钢材逐渐向高强度化、极厚化、低屈服比、低屈服点等方向发展。日本的建筑抗震效果较好,值得借鉴。日本学者通过采用调整化学成分和改建热处理工艺等方法,研制成了具有高抗震性能钢板,其屈服比和屈服点较低,可以辅助建筑结构减震耗能。当地震发生时,这种钢材可以先达到屈服点,开始变形,进而吸收地震能量,从而防止主体结构的破坏。高强度的抗震材料的使用,不仅可以减少钢材的使用量,还为抗震提供了安全保障,是未来钢材发展的趋势。
  1.3 智能化的混凝土。
  目前使用的高性能的混凝土,具有体积稳定性好、强度高、工作性强、耐久性好等优点。所以许多混凝土可以在恶劣环境下长时间工作。最新设计的混凝土甚至可以使用100年或者200年以上。随着科学的不断进步和发展,智能化的混凝土将成为未来发展的趋势。智能化混凝土工程材料是指混凝土工程材料能够接受某些环境信息,自觉地进行逻辑判断,同时做出能够相适应的混凝土相关材料。这种智能性的混凝土材料,可以根据工程的需要,维持和调整混凝土的性质,比如:流动性、保水性、粘聚性等,这样可以防止建筑受到侵害,或者对破坏进行修补,甚至当结构出现危险状况时发出警报。这种智能化的混凝土是未来建筑材料发展的关键技术,但目前还比较昂贵,研究的人也不多。相信随着信息科学、生命科学的不断进步,智能化材料也将逐渐进入到土木工程的市场。
  2、计算机应用
  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、环境工程
  环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视,土木工程与环境工程关系越来越密切。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等环境问题既与人类的生存发展密切相关,又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。
  4、防震与减灾
  随着当前超大跨桥梁、高层建筑和大跨结构建筑物的兴起,结构设计呈现更高、更长的发展趋势。在很多情况下,地震荷载已经成为结构设计的控制因素。所以大型复杂的结构体系的抗震设计及其相对应的问题也得到了进一步的关注。相关的研究包括地震动的作用机理,建筑结构的抗震机理等。
  5、空间站、海底建筑、地下建筑
  早在1984年,美籍华裔林铜柱博士就提出了一个大胆的设想,即在月球上利用它上面的岩石生产水泥并预制混凝土构件来组装太空试验站。这也表明土木工程的活动场所在不久的将来可能超出地球的范围。随着地上空间的减少,人类把注意力也越来越多地转移到地下空间,21世纪的土木工程将包括海底世界。实际上日本建造的东京地铁已达地下三层:除在青函海底隧道的中部设置了车站外,还建设了博物馆,这对地下结构的发展起到了不可替代的推动作用。
  结束语
  目前,我国土木工程的某些领域已处于世界先进行列,但我国土木工程的设计、施工和理论研究方面的总体水平与发达国家相比还有一定的差距。展望未来,我们不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,更要加强土木工程领域二级学科间理论和技术的融合与渗透,实现对土木工程的更大突破。
  参考文献
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   本篇文章所参考文献皆来源于知网
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