试析土木工程的现状与未来的发展趋势

吴敬伸

摘要：土木工程行业是我国的支柱产业，是影响我国基本建设的行业。我国土木工程的发展虽然有了很大的进步，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趋势之下，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。本文分析了土木工程的现状及发展趋势。

关键词：土木工程；现状；发展趋势

中图分类号：TU198文献标识码： A

引言

土木工程建设关系着人们生产生活的各个方面，目前，中国的施工工地随处可见，不管是路网的建设，还是隧道桥梁的建设;这些土木工程在给人们的生活工作带来极大便利的同时，也带来了一系列的环境污染问题;可以这样说，土木工程的建设是把双刃剑，既可以对人们的生活状态进行改善，又会出现些资源消耗严重和环境污染恶化的问题。

一、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、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、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，无论是结构的力学分析，还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段，都有了非常大的突破；特别是近若干年，在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。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探讨。

二、土木工程的发展现状

1、土木工程理论的发展

土木工程的发展包括两个部分，即土木工程理论和土木工程设计，理论是基础、设计是理论的体现，只有建立坚实的理论基础，才能让土木工程设计得到最大的进步。土木工程理论包括力学、统计学、计算机等学科，需要对每个学科综合加固，切实保证理论基础的可靠性。计算机技术的发展也给土木工程带来了极大的飞跃，针对建筑、道路、铁路、桥梁、隧道等专业开发了相应的计算软件，这给土木工程的设计带来了很大的突破。随着信息化进程的加快，土木工程发展的信息交流得到了很好的进步，对于国家各个建设项目、甚至国际项目的优势理论都可以与同行进行交流学习。

2、土木工程设计的发展

土木工程设计和规划改变了凭借经验设计的惯例，趋利避害地全面考虑土木工程的安全、环境、经济等所有因素。随着新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现，人类更有可能从事更大规模的土木工程修建，；高层建筑不仅在数量上越来越多，超高层、超大跨桥梁和大跨结构等大型复杂结构的兴建，结构设计呈现更长、更高、更柔的发展趋势。土木工程设计是建立在坚实的理论基础上的，随着对土建项目要求的增长，土木工程设计也更加向更复杂的方向发展，只有把握好新技术、新优势才能把土木工程设计想更加完善的方向发展。目前，土木工程设计发展取得了一定的成绩，在形式、受力等方面取得了进步。

3、土木工程施工的发展

3.1建筑材料的发展

复合材料高强钢材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，如:有些弹性模量偏低，有些成本太高，应用范围比较窄，所以还需要进一步研究。

3.2土木工程实施工艺的发展

工程实施的设备、工具不断地向自动化、机械化、科学化发展，如:同步液压千斤顶、直升机安装技术、滑模等先进技术的出现，使得大规模的、高层的、复杂的土木工程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、大开间等多层和高层建筑，还可应用于核电站、预应力储仓、桥梁结构、公路工程等等。

随着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，工程逐步趋向结构和构件标准化和生产工业化，使得土木工程的发展逐步实现节约成本、提高工程效率等需求，对于以往不能实现的施工工程，现在也可以实现。

鉴于以上土木工程的发展，虽然有了很大的进步，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趋势之下，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。

三、土木工程发展趋势

1、空间的开发应用

伴随着城市发展的加快，城市规模不断扩大，城市人口不断增加，许多城市出现了不同程度的生存空间拥挤、交通拥堵、用地紧张等一系列严重的问题，给人类居住带来了极大的影响，成为了现代城市可持续发展的严重障碍。因此，为了解决这一系列问题，土木工程的发展趋势逐渐向高空和地下延伸。作为城市发展的标志之一，高层建筑不仅仅在数量上越来越多，在高度上也是不断提高。据不详细统计，我国目前已建成20层以上高层建筑10000多栋，100m以上的建筑多达500多栋。通过大量修建高层建筑，极大地缓解了人口居住问题，更大程度地利用了空间。

人类可以通过修建高层建筑来利用高空空间，那么能不能通过某种渠道来利用更广阔的太空空间呢？其实早在1984年，美籍华裔的林铜柱博士就大胆地提出了在月球上生产水泥并预制混凝土构件来组建太空实验站的设想。虽然这一设想在目前的条件下难以实现，不过这并不代表在不远的未来不可以实现。也就是说，土木工程在未来的活动场所可能超出地球的范围到达太空。

与高空相对应，地下空间同样是土木工程的发展前景之一。城市地下空间具有良好的发展前景，一旦得到合理开发，对于节省土地资源以及减轻城市交通压力将产生不可估量的作用。因此，地下空间的开发利用，是现代城市开发的必然趋势。在我国的一些大型城市如：北京、上海、广州。已经建立起较为完整的地铁干线，极大程度地缓解了交通压力。

海底建筑同时也在蓬勃发展，事实上，我国的香港澳门一直在进行填海造地工程，以此来增加城市建设和工业生产用地，而日本的青函海底隧道的中部不仅建设了车站，还建设了博物馆。

2、高性能新型材料的发展与应用

毫无疑问，钢结构将成为今后大型建筑结构的主流形式。同时，钢结构将在高强度，良好塑性、韧性以及可焊性的道路上进一步发展。日本、俄罗斯、美国等几个国家已经开始把屈服点在700N/mm2以上的钢材列入规范。高性能混凝土以及其它新型复合材料也将向着轻质量、高强度、良好的韧性和工作性能方向发展。如铝合金和玻璃纤维增强塑料的出现使用，就是现代土木材料发展的良好例证。

3、计算机应用

自从进入21世纪以来，计算机在我国以野火燎原之势迅速普及。随着建筑结构计算理论的逐渐完善，计算机在土木工程结构计算中占据了越来越重要的地位。计算结果更能充分发挥材料的性能并保证结构的稳定安全。通过计算机也有利于设计出更优化的方案进行土木工程建设，以减少成本、缩短工期、提高经济效益。不难想象，计算机将在土木工程发展过程中发挥重要的作用。

4、建筑工业化

我国改革开放以来，大规模的经济建设，飞速发展的新型技术推动了建筑业机械化的进程，尤其是在重点工程建设中有相当程度的发展。但是不可否认的是，与其它工业部门相比仍然处于落后的阶段。所以建筑业的工业化是我国建筑发展的必然趋势。要不断推进新材料，新工艺的发展。同时要建立合理的适应社会化大生产方式的管理体制，采用专业化、统一化、区域化的施工组织形式。

5、环境工程发展

进入新世纪以来，环境问题已经越来越成为社会生活的焦点，气候问题更是对人们的生活工作产生了巨大的影响。为了更好地构建和谐社会，进行可持续发展，土木工程与环境工程必将融为一体不可分割。城市综合症，冰川消融，气候变异，沙漠化，水污染等问题无一不和人类生活息息相关，同时也和土木工程密切相关。土木工程建设过程中尤其是大型乃至超大型工程建设对环境的影响必须成为土木工程师重点考虑解决的问题。

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,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,更要加强土木工程二级学科间理论和技术的融合与渗透,实现土木工程的更大突破。

参考文献

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