謝世文

摘要:現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境,成為人類社會現(xiàn)代文明的重要組成部分。本文論述了土木工程的涵義、現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:土木工程 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

中圖分類號:TU36文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)03-0147-01

土木工程是一門范圍廣泛的學科。隨著科學技術(shù)的進步和工程實踐的發(fā)展,土木工程這個學科也已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門類眾多、結(jié)構(gòu)復雜的體系。土木工程的是伴隨著人類社會的發(fā)展而發(fā)展起來的,也是一門具有很強的實踐性的學科。

1 土木工程的涵義

土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學技術(shù)的統(tǒng)稱,它既指工程建設(shè)的對象,即建在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施,也指所應用的材料、設(shè)備和所進行的勘測設(shè)計、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)。

土木工程的范圍非常廣泛,它包括房屋建筑工程、公路與城市道路工程,鐵路工程,橋梁工程,隧道工程,機場工程,底下工程,給水排水工程,港口、碼頭工程等。國際上,運河、水庫、大壩、水渠等水利工程也包括于土木工程之中。人民生活離不開衣、食、住、行,其中“住”是與土木工程直接相關(guān)的;而“行”則需要建造鐵道、公路、機場、碼頭等交通土建工程,與土木工程關(guān)系也非常緊密;而“食”需要打井取水,筑渠灌溉,建水庫蓄水,建糧食加工廠,糧食儲倉等;而“衣”的紡紗、織布、制衣,也必須在工廠內(nèi)進行,這些也離不開土木工程。另外,各種工業(yè)生產(chǎn)必須要建工業(yè)廠房,即使是航天事業(yè)也必須要建發(fā)射塔架和航天基地,這些都是土木工程人員可以施展才華的領(lǐng)域。正因為土木工程內(nèi)容如此廣泛,作用如此重要,所以國家將工廠、礦井、鐵道、公路、橋梁、農(nóng)田水利、商店、住宅、醫(yī)院、學校、給水排水、煤氣輸送等工程建設(shè)稱為基本建設(shè),大型項目由國家統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè),中小型項目也歸于各級政府有關(guān)部門管理。

2土木工程的發(fā)展歷史

古代土木工程的歷史跨度很長,它大致從舊石器時代(約公元前5000年起)到17世紀中葉。這一時期的土木工程說不上有什么設(shè)計理論,修建各種設(shè)施主要靠經(jīng)驗。人們在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料從事營造活動,后來出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料,使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛,是土木工程歷史上的第一次飛躍。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學性能,可以就地取材,而又易于加工制作。

一般認為,近代土木工程的時間跨度為17世紀中葉到第二次世界大戰(zhàn)前后,歷時300余年。在這一時期,土木工程逐步形成為一門獨立學科。二十世紀初以來,鋼筋混凝土廣泛應用于土木工程的各個領(lǐng)域。從三十年代開始,出現(xiàn)了預應力混凝土。預應力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力,大大高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),因而用途更為廣闊?；炷恋某霈F(xiàn)給建筑物帶來了新的經(jīng)濟、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式,使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。這是土木工程的又一次飛躍發(fā)展。

現(xiàn)代土木工程適應各類工程建設(shè)高速發(fā)展的要求,重大工程項目將陸續(xù)興建。人們需要建造大規(guī)模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密、設(shè)備現(xiàn)代化的建筑物。既要求高質(zhì)量和快速施工,又要求高經(jīng)濟效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動土木工程這門學科前進。

3建筑史上的神來之筆

建筑是凝固的音符,當我們欣賞一個建筑時,必然從它的外觀入手,所以在我們的觀念中并不能把建筑外部裝飾材料和外觀設(shè)計理論當作是無足輕重的部分。在最新的建筑中,水立方是一個很能夠吸引我們眼球的案例。在外形設(shè)計和構(gòu)筑上,它應用了物理學上的“氣泡理論”,而在外部材料上,它應用了一種比較新穎的材料——在國內(nèi)是第一次——ETFE(聚乙烯-四氟乙烯共聚物)充氣薄膜。在國外,由于ETFE薄膜耐腐蝕性、保溫性俱佳、自清潔能力強,歐洲有600至800個建筑都用了這種材料。按照設(shè)計方案,水立方的內(nèi)外立面膜結(jié)構(gòu)共由3065個氣枕組成(其中最小的1~2平方米,最大的達到70平方米),覆蓋面積達到10萬平方米,展開面積達到26萬平方米,是世界上規(guī)模最大的膜結(jié)構(gòu)工程,也是唯一一個完全由膜結(jié)構(gòu)來進行全封閉的大型公共建筑。根據(jù)室內(nèi)與室外、里面與屋頂環(huán)境的不同,具體部位的氣枕將由2~5層薄膜組成。在外墻上的氣枕最外層薄膜帶淺藍色,中間透明,里層鍍點;內(nèi)墻氣枕的最里層為透明,外層鍍點。外墻的內(nèi)層膜和內(nèi)墻的外層膜上鍍著的密度不等的指甲蓋大小的鍍點用于控制膜的透光度,同時還起到散射陽光的作用。由于ETFE薄膜的透光性,這種立面裝配系統(tǒng)能使水立方在白天最高節(jié)約50%的照明能耗。

與最近建筑上常用的玻璃幕墻相比較,整套ETFE薄膜的成本相當于同面積的中高檔玻璃幕墻,而其2層膜可實現(xiàn)的熱功性能就頂?shù)蒙?層玻璃幕墻的效果。并且,輕巧的ETFE幕墻大大減輕了水立方主體鋼結(jié)構(gòu)的荷載。與此同時,ETFE薄膜更沒有玻璃幕墻所帶來的光污染導致交通意外多發(fā)的缺陷,也防止了由玻璃幕墻反射藍天白云以致鳥類誤以為真而撞上造成死亡的悲劇。所以,與玻璃幕墻比較,ETFE薄膜具有更大的優(yōu)勢,必然會成為將來一段時期內(nèi)外部材料的最優(yōu)選擇。

4結(jié)束語

隨著土木工程規(guī)模的擴大和由此產(chǎn)生的施工工具、設(shè)備、機械向多品種、自動化、大型化發(fā)展,施工日益走向機械化和自動化。同時組織管理開始應用系統(tǒng)工程的理論和方法,日益走向科學化;有些工程設(shè)施的建設(shè)繼續(xù)趨向結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標準化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣,不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產(chǎn)率,而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問題,以建造過去難以施工的工程。2008年的奧運場館建設(shè)為我們提供了建筑科技最前沿的生動教材,也為我們樹立了一個前進的目標和方向。但是,就向奧運場館建設(shè)并不只為了奧運會,更為了奧運結(jié)束后長久的利用一樣,我們也應該站在前人的肩膀上,超越曾經(jīng)、現(xiàn)在以及將來的目標,把土木工程推向一個更高、更遠、更理想的境界。

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