土木工程的起源與發(fā)展

...wd......wd......wd...土木工程的起源與發(fā)展土木工程是人類歷史上年代最長(zhǎng)遠(yuǎn)的“技術(shù)科學(xué)〞，作為一種系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)活動(dòng)，土木工程的實(shí)質(zhì)是生產(chǎn)的過程，是一種技術(shù)過程。隨著社會(huì)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，當(dāng)今的土木工程已經(jīng)得到了一定的開展，土木工程的開展應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，去挖掘，去發(fā)現(xiàn)，去思考，去想象，去創(chuàng)新土木工程是不可缺少的存在形式。關(guān)鍵詞：土木工程起源開展引言土木工程在英語中稱為“CivilEngineering〞,直譯是民用工程。它是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱。它既指工程建設(shè)的對(duì)象，即建在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施，也指應(yīng)用的材料、設(shè)備和進(jìn)展的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)。土木工程隨著人類社會(huì)的開展，至今已經(jīng)演變?yōu)榇笮途C合性學(xué)科。它的范圍非常廣泛,涵蓋了關(guān)系到人類存在和開展的衣、食、住、行這四大基本要素。成為人們生活中必不可少的根基學(xué)科之一。土木工程為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)開展和人民生活水平的提高提供了物質(zhì)根基。因此，建筑業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)成為了許多國(guó)家的經(jīng)濟(jì)支柱之一。土木工程的歷史和現(xiàn)狀2.1古代土木工程古代土木工程起源于公元前5000年至17世紀(jì)中葉。最早只是當(dāng)?shù)氐奶烊徊牧?，如泥土、礫石、樹枝、竹、茅草、蘆葦?shù)?，后來開展了土坯、石材、磚、瓦、木、青銅、鐵、鉛以及混合材料如草筋、混合土等。其最早只是利用石斧、石刀等簡(jiǎn)單工具，后來開展了斧、鑿、鉆、鋸、鏟等青銅和鐵制工具，興起了窯制和鍛燒加工技術(shù)，以及打樁機(jī)、桅桿起重機(jī)等施工機(jī)械。工程上的分工也日益細(xì)致，工種分化有木工、瓦工、泥工、土工、窯工、雕工、石工、彩畫工等。土木工程缺乏理論上的依據(jù)和指導(dǎo)，僅有一些經(jīng)歷總結(jié)和形象描述。盡管如此，古人還是創(chuàng)造了許多讓我們驚嘆的杰作!例如公元8世紀(jì)建的山西五臺(tái)山南禪寺正殿和公元9世紀(jì)建的佛光寺大殿,是遺留至今較完整的中國(guó)木構(gòu)架建筑。古代中國(guó)的水利工程也取得了舉世矚目的成就。秦代初期，李冰父子主持建造的都江堰，使在當(dāng)時(shí)被稱為蠻荒之地的巴蜀成為如今的天府之國(guó)。2.2近代土木工程近代土木工程起源于17世紀(jì)中葉至20世紀(jì)中葉，歷時(shí)300余年。近代土木工程有力學(xué)和構(gòu)造理論作為指導(dǎo)，伽利略建設(shè)的梁的設(shè)計(jì)理論、牛頓總結(jié)的力學(xué)三大定律、歐拉建設(shè)的柱的壓曲理論等為土木工程的開展奠定了根基。在材料上磚、瓦、木、石等建筑材料得到日益廣泛的使用，混凝土、鋼筋混凝土以及早期的預(yù)應(yīng)力混凝土得到開展，工業(yè)開展給建筑業(yè)帶來新型建筑材料。施工技術(shù)進(jìn)步很大，建造規(guī)模日益擴(kuò)大，建造速度大大加快。但是由于近代中國(guó)的閉關(guān)鎖國(guó)，土木技術(shù)開展緩慢。直到清朝末期才引進(jìn)一些西方技術(shù)，并建造了一些對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)開展有影響的工程。如全長(zhǎng)200KM的京張鐵路，公路鐵路兩用的雙層鋼構(gòu)造的人民幣塘江大橋。2.3土木工程的現(xiàn)狀從20世紀(jì)中葉第二次世界大戰(zhàn)完畢后至今。土木工程的設(shè)計(jì)理論日趨完善，尤其隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，使得設(shè)計(jì)計(jì)算方法更加準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)手段自動(dòng)化程度不斷提高。鋼材、混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等材料應(yīng)用更為成熟和廣泛，鋁合金、塑料、纖維等新材料迅速開展，建筑材料呈現(xiàn)輕質(zhì)高強(qiáng)的開展趨勢(shì)。施工技術(shù)和設(shè)備更為先進(jìn)，大型吊裝設(shè)備、混凝土攪拌運(yùn)輸車、盾構(gòu)機(jī)等設(shè)備的出現(xiàn)解決了大型工程、高難工程的建造問題，施工效率顯著提高。土木工程建設(shè)更注重節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)開展。中國(guó)的土木工程近些年來也在飛速開展，為滿足能源、交通、環(huán)保及群眾公共活動(dòng)的需要，許多大型公共土木工程建成并投入使用。北京建設(shè)一大批大跨超長(zhǎng)建筑，像國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢〞構(gòu)造、國(guó)家游泳中心“水立方〞、國(guó)家大劇院等。大型的橋梁建設(shè)開展迅速，取得了輝煌成就。廣州的丫髻沙大橋?yàn)榭缍茸畲蟮闹谐惺戒摴芑炷凉皹?。截?009年底，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程到達(dá)8.6萬公里，居世界第4位，亞洲之首。到2009年底，中國(guó)高速公路的通車總里程達(dá)6.5萬公里。在大壩建設(shè)方面，三峽水電站總裝機(jī)容量達(dá)1820萬千瓦，超過世界上發(fā)電量最大的伊泰普水電站50%而躍居世界第一。土木工程未來的開展趨勢(shì)3.1工程工程向更高，更深，更快的方向開展由于人類生產(chǎn)生活的需求，或者因?yàn)樯虡I(yè)聚集效應(yīng)的需要，建筑工程工程會(huì)向更高更深的方向開展；為適應(yīng)城市開發(fā)，水上通航，海上跨越的需要，橋梁的跨度越來越大，種類越來越多，正向著長(zhǎng)距離，大跨度的徑向開展；鐵路，公路和隧道工程的快速開展，上海磁懸浮列車已提到日程。然而，此開展需要高新的科學(xué)技術(shù)，所以學(xué)科的穿插開展很重要。3.2工程材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能方面開展隨著建筑要求的提高，工程材料所要承當(dāng)?shù)淖饔靡灿羞M(jìn)一步的要求。21世紀(jì)在工程材料方面希望有較大突破。由于建筑向高層開展，底層的根基構(gòu)建所承受的壓力也就會(huì)越來越大，所以輕質(zhì)高強(qiáng)的工程材料的出現(xiàn)就是人們所樂見的。目前的化學(xué)合成材料主要用于門窗、管材、裝飾材料,今后的開展方向是向大面積圍護(hù)材料及構(gòu)造骨架材料開展。一些化工制品具有耐高溫、保溫隔聲、耐磨耐壓等優(yōu)良性能,用于制造隔板等非承重功能構(gòu)件很理想。3.3土木工程的可持續(xù)開展“中國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，向來大資源被13億一除即變得微缺乏道，而一個(gè)小問題乘以13億就成了大問題。〞劉西拉教授此語切實(shí)道出了我國(guó)的困難之所在。我國(guó)的煤、石油、天然氣、水、森林總量均居于世界前列，而人均占有量卻全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染問題已經(jīng)成為我國(guó)所面臨的四大嚴(yán)酷問題。走可持續(xù)開展迫在眉睫。而土木工程，也必當(dāng)立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，走出一條可持續(xù)開展之路。3.4防震抗風(fēng)與減災(zāi)建筑構(gòu)造的開展隨著超高層、超大跨橋梁和大跨構(gòu)造等大型復(fù)雜構(gòu)造的興建，構(gòu)造設(shè)計(jì)呈現(xiàn)更長(zhǎng)、更高、更柔的開展趨勢(shì)。許多情況下風(fēng)荷載和地震荷載已成為構(gòu)造設(shè)計(jì)的控制因素。因此大型復(fù)雜構(gòu)造體系抗風(fēng)抗震的設(shè)計(jì)理論及其相關(guān)問題將被進(jìn)一步關(guān)注。相關(guān)的研究課題將包括設(shè)計(jì)地震動(dòng)及災(zāi)害性風(fēng)荷載的作用機(jī)理；超高層建筑構(gòu)造體系的抗風(fēng)與抗震，特大跨度橋梁的構(gòu)造體系及抗風(fēng)抗震。同時(shí)，以柔克剛的抗震思想在構(gòu)造振動(dòng)控制技術(shù)中將進(jìn)一步得到表達(dá)，現(xiàn)代振動(dòng)控制將向自適應(yīng)控制、智能控制、吸震減震技術(shù)研究方向開展；土木構(gòu)造安康監(jiān)測(cè)、災(zāi)害構(gòu)造響應(yīng)控制等根基性的研究將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。3.5建筑空間向地下開展土木工程的可持續(xù)開展除綠色建筑外，開發(fā)“城市地下空間〞是一個(gè)重要途徑，它可以有效地解決用地緊張，存在空間擁擠，交通堵塞，根基設(shè)施薄弱，生態(tài)失衡，環(huán)境惡化等一系列的“城市病〞?，F(xiàn)在人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)到“地下空間，宇宙，海洋〞三者都是頗具開闊前景的人類新的生活空間領(lǐng)域。而開發(fā)地下空間資源要比開發(fā)宇宙，海洋空間容易得多，并且更易同城市原有地下空間協(xié)調(diào)開展。3.6計(jì)算機(jī)技術(shù)在土木工程中的開展計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在各類土木工程的設(shè)計(jì)，計(jì)算，施工和研究，開發(fā)的領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。盡管如此，大力開展計(jì)算機(jī)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用，仍是今后土木工程開展的一大趨勢(shì)。推廣計(jì)算機(jī)在土木工程中的應(yīng)用，開展智能建筑；開展土木工程的計(jì)算機(jī)仿真分析進(jìn)展洪水，火災(zāi)，核事故，地震等災(zāi)害的原型模擬實(shí)驗(yàn)。信息化的特點(diǎn)將更深的滲透到未來的土木工程中，重點(diǎn)不僅僅限于CAD方面，也包含對(duì)工程進(jìn)度的管理、運(yùn)行中數(shù)據(jù)資料的收集，分析，整理；對(duì)建筑物構(gòu)造，強(qiáng)度，可靠性的分析和相應(yīng)對(duì)策的決策等。這些也是主動(dòng)控制和智能化實(shí)現(xiàn)的根基。全過程信息化對(duì)今后的土木建筑構(gòu)造物的維護(hù)有很大的意義。比方可以使用植入的傳感器配合電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑全方位的實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)掌握整個(gè)建筑物的狀態(tài)。我國(guó)現(xiàn)在正是基本建設(shè)的高潮，20~30年后，現(xiàn)在這些建筑物逐漸進(jìn)入維護(hù)期。如果能在現(xiàn)在建造過程中就做好各種信息化準(zhǔn)備工作，對(duì)今后維護(hù)也大有幫助。信息化也成為專家系統(tǒng)技術(shù)的根基。程序的解題能力不僅取決于它所采用的形式化體系和推理模式，而且取決于它所擁有的知識(shí)。要使一個(gè)程序具有智能，必須向它提供大量有關(guān)問題領(lǐng)域的高質(zhì)量的信息輸入。3.7主動(dòng)控制技術(shù)在工程中的開展迄今，絕大局部的土木工程建筑都是被當(dāng)作一個(gè)靜態(tài)的，被動(dòng)的物體。對(duì)周圍環(huán)境的影響，如風(fēng)動(dòng)，溫度變化，突發(fā)事件等只能依靠自身的構(gòu)造進(jìn)展被動(dòng)的抵御。顯得缺少靈活性和應(yīng)變能力。今后土木建筑設(shè)施的一個(gè)開展方向之一就是主動(dòng)控制技術(shù)在建筑構(gòu)造物中的應(yīng)用。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和模糊控制技術(shù)，以及一些預(yù)設(shè)的控制構(gòu)造，使得建筑物能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境因素做出適當(dāng)?shù)姆错憽?新形勢(shì)下的土木工程師應(yīng)具備的條件4.1知識(shí)構(gòu)造成為一個(gè)工程師必須具備相當(dāng)?shù)闹R(shí)，主要是專業(yè)知識(shí)，也同時(shí)應(yīng)該具有其他方面的相關(guān)知識(shí)，土木工程的具體實(shí)踐也決定了我們所應(yīng)該的掌握的知識(shí)。大致如下：根基課的階段包括了政治，法律，人文等社會(huì)科學(xué)內(nèi)容，這些是基本的應(yīng)有的素質(zhì)，數(shù)學(xué)，物理，化學(xué)等于今后的專業(yè)課關(guān)系較為密切，也是常用的工具。語言，計(jì)算機(jī)，信息等科目則是側(cè)重于實(shí)用性。專業(yè)根基課涵蓋了本專業(yè)可能涉及的各個(gè)方面的內(nèi)容，是專業(yè)課的前奏。包括了工程數(shù)學(xué)，工程力學(xué)，建筑材料等理論知識(shí)，也包括了工程測(cè)量，工程制圖等實(shí)踐技能。由于土木工程的社會(huì)屬性，所以也應(yīng)該具有施工技術(shù)，工程經(jīng)濟(jì)，建筑管理等與社會(huì)相關(guān)的科目。專業(yè)課階段則是向深度開展，力求在一個(gè)專業(yè)方向上到達(dá)相當(dāng)?shù)纳疃取?.2應(yīng)用能力自學(xué)能力，業(yè)務(wù)能力，公共關(guān)系能力這是土木工程師所應(yīng)具有的最基本的能力。自學(xué)能力包括獨(dú)立獲取和分析信息的能力，總結(jié)和綜合的能力等，這是保持跟上時(shí)代開展的必然要求，在現(xiàn)在這個(gè)知識(shí)更新相當(dāng)快速的年代，學(xué)校學(xué)習(xí)的知識(shí)顯然缺乏以滿足實(shí)際運(yùn)用的需要，通過自學(xué)獲得這些知識(shí)是一個(gè)必要的途徑。業(yè)務(wù)能力主要是側(cè)重于專業(yè)素質(zhì)方面，這是無庸質(zhì)疑的，包括工程測(cè)量，測(cè)試與實(shí)驗(yàn)，構(gòu)造分析與設(shè)計(jì)等，業(yè)務(wù)能力的提高主要來自于不斷的實(shí)踐和總結(jié)。公共關(guān)系能力則是土木工程社會(huì)化的需要，包括表達(dá)能力，協(xié)調(diào)能力等。除了這三中基本的能力之外，還有一些能力因?yàn)樗鶑氖碌墓ぷ鞑煌胁煌膫?cè)重，從事研究工作的特別強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力，創(chuàng)新是科學(xué)進(jìn)步的動(dòng)力。對(duì)于從事具體施工實(shí)踐，應(yīng)變能力顯得較為重要，因?yàn)樵谑┕?shí)踐中經(jīng)常會(huì)有各種出人意料的事件，及時(shí)調(diào)整策略應(yīng)付這些事件對(duì)保證工程的質(zhì)量和工期有直接的作用。而主要從事管理工作的將要求有更多的組織能力，以保證管理工作的順利進(jìn)展，這些能力都屬于高級(jí)能力，是一個(gè)綜合的表達(dá)。一個(gè)人的一生都對(duì)從事多種的工作，所要求的能力也不是一成不變的。這要求一個(gè)合格的工程師應(yīng)該在各個(gè)方面都有所準(zhǔn)備，良好的基本能力將有助于這些準(zhǔn)備和轉(zhuǎn)變。4.3人格素質(zhì)同濟(jì)大學(xué)提出了“知識(shí)，能力，人格〞，人格在工程師的素質(zhì)是一個(gè)關(guān)鍵的因素，對(duì)前面兩者起著類似正負(fù)因子的作用。一個(gè)合格的工程師首先應(yīng)該是一個(gè)合格的個(gè)人。除此之外，由于土木工程師的特殊性，還應(yīng)具有一些更高的品質(zhì)。首先的是踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)，土木工程建筑構(gòu)造一般都是直接服務(wù)于人們的，要求極高的安全性和可靠性。一旦破壞，可能造成嚴(yán)重的后果。作為一個(gè)工程師，應(yīng)牢記自己的職責(zé)，細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瓿晒ぷ?。同時(shí)也應(yīng)該具有疑心的精神和不斷進(jìn)取的態(tài)度。工程師作為一