更新时间:2022-07-24 23:28:00
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关键词:土木工程 发展现状 未来前景
中图分类号:TU-0 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2014)10-
土木工程从远古时期就已经存在,由原始的伐木采石,建造出模仿天然掩蔽物的人类居住场所,到新时期的超高层建筑、水利工程、超高长跨度桥梁,土木工程的发展与变化,代表了人类发展的历程。在历史的发展过程中,土木工程的理论、分析手段、施工技术、地基处理都有了更多的发展与突破。21世纪人们生活水平不断提高,而经济飞速发展为土木工程带来了更多的要求,所以根据土木工程发展现状,分析未来土木工程发展方向,是非常重要的工作。
1.土木工程发展意义
土木工程的根本含义是征服大自然,通过人力实现自然界带来的效果。随着各项土木工程技术的发展,各种高层建筑拔地而起,桥梁、水利工程、公路使人们的生活更加便利。土木工程是提高人类居住环境与交通的核心产业,提高土木工程建设水平,完善土木工程发展体系,实现社会、环境、经济共同发展的根本性目标,是土木工程发展的重点。人类需要良好的生存空间,舒适的生活环境,为了获得更好的居住环境,更加优秀的土木工程技术将不断出现。
2.土木工程发展现状
为了明确土木工程未来发展趋势,必须明确土木工程发展现状,通过现状分析出土木工程的特点。
2.1土木工程理论发展
土木工程发展由两方面组成,分为土木工程理论与设计,理论是土木工程的基础,设计是通过实际证明理论的过程,只有成熟的理论作为基础,才能使土木工程设计真正的得到进步。土木工程理论由力学、计算机、统计学等多种学科组成,必须通过多个学科的综合知识体系,确保土木工程理论的可靠性。近年来计算机技术不断成熟,土木工程也进行了飞越式的提升,根据道路、桥梁、建筑等土木工程,分别开发了多种模拟施工计算软件,这些软件为土木工程设计的突破带来了很大支持。信息化进行不断加速,而土木工程的相关资料与技术可以快速传播与交流,我国土木工程通过网络吸收每个国家优势的理论与技术,并且在网络上交流先进的土木工程理论。
2.2土木工程设计发展
土木工程设计摆脱了传统设计的缺陷,全面分析了土木工程的环境、经济、安全等因素。新型材料、结构、工艺、施工方法不断出现,人类可以将土木工程的规模扩大化,高层建筑也在不断增长,超高层、超跨度复合结构体施工技术也在不断成熟,土木工程设计逐渐向长、高、柔方向发展。土木工程设计建立在基础理论上,随着土建项目要求更加复杂,土木工程设计也需要更加多样化,只有及时吸收新技术,把握住新优势,才能使土木工程设计更加优秀。目前,土木工程设计已经得到了很好的发展,在受力、形式方面比较成熟。
2.3土木工程施工发展
施工发展主要体现在材料、设备、工艺这三个方向,其中材料中发明了复合高强钢材、碳纤维、玻璃纤维、双层玻璃、镁合金、镀膜玻璃、铝合金、节能混凝土等新型建筑材料,新型材料在许多建筑中得到应用,也为大型土木工程建设提供物质基础。工程实施设备更加自动化、科学化、机械化,通过新型施工机械,可以使大规模土木工程得以实现,有效提高土木工程建设发展速度。在城市地下工程中,也出现了各种不同的施工工艺,例如明挖、暗挖、盖挖、盾构、沉管、冻结、注浆等工艺技术,为地下空间开发打下了坚实的基础。
虽然我国土木工程在理论、设计、施工中得到了很好的发展,但是技术水平与发达国家相比还存在一定不足,为了提高我国土木工程发展水平,必须加强新型结构、新型材料、新型技术的研究与应用,将土木工程理论与技术完美结合,帮助土木工程收获更大的成果。
3.土木工程未来发展趋势
社会经济水平不断提高,大型城市与超大型城市数量飞速增长,人们对生活空间的作用提出了许多要求,寸土寸金已经成为城市居民的共识。为了应对日益增长的人口基数,高层、超高层建筑数量不断增加,有限的城市空间得到了极大的应用,已经成为城市发展的主要建筑体系,受到社会各界的重视。城市飞速扩张的同时,不仅仅对生存空间提出了要求,也对电力、能源提出了许多要求。大型水利工程建设、矿产资源开发、石油、天然气的运输,都是城市经济发展的重要影响因素。所以在我国建设大型公共土木工程,是非常重要的国家建设项目。我国能源分布较广,一般在西南地区存在较多的能源储备,所处地区地形特征较为复杂,并且山区、高原、丘陵等环境较多,导致资源开发较为困难。为了提高大型土木工程建设速度,实现水利工程建设、矿产资源开发等工程项目,采取大跨度桥梁与隧道是工程建设的关键因素。
从以上几种发展形式来看,未来的土木工程将逐渐应用于高层建筑施工、水利工程建设、矿产资源开发、能源运输等工程之中,通过大跨度桥梁与超长隧洞,改变自然环境带来的阻碍,实现更加快速的经济发展。通过精密的理论研究、新型工程材料、先进施工工艺,实现大跨、复杂结构、高层的土木工程建设,逐渐将大型土木工程普及到工程建设中,这就是未来土木工程的发展方向。
4.结语:
我国土木工程部分领域已经在世界中名列前茅,但是土木工程理论、设计、施工中还存在一些问题。为了提高我国土木工程建设水平,需要积极学习发达国家土木工程技术,合理运用土木工程技术,实现经济腾飞发展。在未来的土木工程研究中,需要加强结构形式、建筑材料、施工工艺等探索与研究,也需要加强土木工程理论与技术的融合,实现更大的突破。
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赤峰市城市建设规划及建筑业人才需求现状
2003年4月20日,赤峰市新城区建设隆重奠基,新城区总规划面积148平方公里(最初是27平方公里,这是2012最新数据);2008年赤峰市桥北新城即红山区桥北组团改造、开发展开,桥北组团规划总面积27平方公里;松山区北城组团于2010年8月18日正式奠基,规划总面积11.3平方公里.赤峰市城市化进程加快,城市功能日益完备,市政建设规划、设计、施工急需大批土木工程专业应用型人才.笔者到赤峰市人才交流中心对土木工程专业做市场调研得知:近五年,随着我市城市化进程不断推进,对土木工程专业人才需求呈扩大趋势,土木工程专业的毕业生供不应求,并且有逐年上升趋势,需求土木工程专业毕业生用人单位平均每年为120家,需求人数平均为700余人.赤峰市政建设为土木工程专业带来千载难逢的市场机遇,在机遇面前,如何为赤峰建筑市场输送大批应用型人才?这对赤峰学院土木工程专业提出了挑战.
赤峰学院土木工程专业应用型人才培养模式的研究
赤峰学院自2005年开办建筑工程、工程造价专科专业,2011年新增土木工程本科专业,土木工程专业所属建筑与机械工程学院,现有专任教师16人,其中教授2人,副教授3人,讲师10人;博士1人,硕士9人,在读硕士1人.按照《赤峰学院2012年学分制改革暨应用型人才培养模式改革工作总体方案》,突出“德育为先,能力为重”的教育教学理念,坚持“厚基础、重应用”的办学理念,对土木工程专业应用型人才培养教学体系、课程体系、师资队伍建设、实践教学等方面进行了积极有效的探索.
1定位土木工程专业应用型人才培养目标
我院应为培养社会需要的应用型人才更新教育理念,以市场需求为导向,完善人才培养模式,本着“融入赤峰、服务地方”的办学理念,确定适合赤峰经济发展的人才培养目标.我院土木专业培养目标是:培养适应社会主义现代化建设需要,德智体美全面发展,掌握土木工程学科的基本原理、基本知识和基本技能,经过工程师基本训练,具有扎实的基础理论、宽广的专业知识,较强的工程实践能力与创新精神,能从事土木工程的设计、施工与管理工作,并具有初步的项目规划和研究开发能力的高素质应用型人才.
2构建以培养学生工程实践能力为核心的基于模块学习和案例学习的课程体系
2012年4月7日,全国高等教育土木工程专业指导规范宣讲会在内蒙古科技大学举行,按照《高等学校土木工本科指导性专业规范》要求,土木工程专业课程体系即知识体系分为工具知识体系、人文社科知识体系、自然科学知识体系、专业知识体系四个方面,对于前三个知识体系土木工本专业指导委员会没有细化,土木工程专业专业知识体系由知识领域、核心知识单元和知识点三个层次组成.按照《高等学校土木工本科指导性专业规范》及《赤峰学院2012年学分制改革暨应用型人才培养模式改革工作总体方案》要求,结合赤峰经济及建筑业发展要求,在进行广泛的社会与市场调研基础上,制定我院土木工程专业应用型人才培养目标,完善人才培养的课程体系,充分利用学院各类教学资源,围绕培养学生创新能力、实践动手能力以及促进学生个性发展的目标,探索构建基于模块学习、项目学习、案例学习和问题学习的课程体系.土木工程专业专业知识体系由知识领域、核心知识单元和知识点三个层次组成,知识领域就是基于模块的学习、核心知识单元就是基于项目的学习,知识点就是基于案例和问题的学习.土木工程专业课程体系由八个知识领域,即模块组成:(1)力学原理和方法;(2)专业技术相关基础;(3)工程项目经济与管理;(4)结构基本原理和方法;(5)施工基本原理和方法;(6)计算机应用知识领域;(7)专业方向必修课;(8)专业方向选修课;前六个模块的核心知识单元107个,即107个项目,知识点425个,即425个案例问题,前六个模块是建筑工程、岩土工程、地下工程、道路与桥梁工程等专业方向共同的必备知识,第七个模块是土木工程专业学生在选好专业方向后必修的课程,最后一个模块是学生的选修课程.基于模块学习、项目学习、案例和问题学习的课程体系;即“平台+模块”课程体系.厚基础-以专业基础课为平台,包含在6大知识领域即6大模块中,主要包括21门专业基础课及专业课,注重基础知识学习,涵盖“大土木“专业基础的核心知识.宽口径-以专业方向为口径,土木工程专业主要有建筑工程、岩土工程、道路与桥梁工程、地下工程等七个专业方向.根据赤峰经济发展及赤峰建筑市场需求,在与北方建筑设计院、赤峰市建筑科学研究所等单位行业专家论证及市场调研基础上,我院设定两个专业方向:建筑工程、道路与桥梁工程,宽口径即以专业方向为口径,包含在2大知识模块中,即专业方向必修课模块和选修课模块.土木工程专业教学内容,要打破传统土建学科课程的构架,按照建筑业市场需求来重新组合课程,以实践活动为纽带,强调学生动手能力的培养,在建筑业追求绿色环保理念的今天,我们通过调研得知目前建筑业市场急需掌握有关保温技术、节能技术、电气自动化等知识和技能的人才,对于部分课程进行了调整,及时将相关课程纳入到课程体系,如建筑节能技术、建筑保温技术、抗震设防等.另外,对部分课程进行整合,如建筑制图中画法几何的教学内容单独列出、将建筑制图与计算机制图相结合,土力学与工程地质相结合,基础工程课程单独列出,这样调整既突出了学生基本技能的培养,又保证了相关课程教学的衔接,同时避免了教学的重复.
3加强“双师型”教师队伍建设
土木工程专业应用型人才的培养目标是培养学生的工程实践能力,这要求教师是“双师型”教师,土木工程专业的实用性和技术性特征决定了其从业教师应该是以“双师型”教师为主体,加强土木工程专业师资队伍建设,注重双师型师资的培养,提高教师的教学实践能力和科研水平:第一,要设立“双师型”教师培训专项资金,资金用于“双师型”教师学习进修、教学实践、社会生产实践.近两年内蒙古交通职业技术学院做了很好的尝试,以建工系为例,学校鼓励并在资金上支持教师参加职业技能培训、职业资格考试等.第二,应制定培训规划,坚持派出与请进并重,加强与地方合作,鼓励教师与业界联系,派出教师挂职锻炼,培养“双师型”教师,以丰富教师实践知识,提升教学能力,更好地指导学生实践,实现培养目标.第三,采取聘用建筑行业专家作为我院兼职教授,如聘任赤峰地区建筑一线、具有丰富工程实践经验的赤峰市中城建北方建筑设计研究院、赤峰市建筑设计院、赤峰市建筑科学研究所的一级注册结构工程师、一级注册建筑师、建造师等7人担任我院客座教授、兼职教师,协同培养应用型人才,充实“双师型”教师队伍.
关键词:土木工程概论 教学 工程美学教育
前言
为了配合教育部对本科土木工程专业课程设置的要求,土木工程专业在第一学期开设《土木工程(专业)概论》课,旨在对土木工程专业的新生进行专业启蒙教育。几年来,土木工程专业由单一的建筑工程正向着更广泛的“大土木”工程方向发展,如何适应更高层次上的“大土木”工程的教学要求,需要进一步整合与扩展《土木工程概论》课程的教学内容,并积极改进教学方法与手段来提高教学效果,我们进行了不断地探索与实践。
1.在“大土木”工程基础上构建合理的教学体系与教学内容
土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称,包涵的范围非常广泛,如建筑工程、铁路工程、道路工程、桥梁工程、地下工程、海洋工程、水利工程、港口、码头工程、环境工程等。在这一“大土木”工程范畴内,应构建更宽泛的知识结构体系。经过精心筛选,结合本校土木工程专业的特点,对教学内容进行了适当整合与扩展,形成了简明、实用、合理的教学内容。主要有:土木工程专业概述、土木工程的内涵与发展历史、土木工程中的材料、土木工程的力学与结构概念、各类土木工程概述、土木工程中的灾害、木工程的展望、土木工程专业的教学安排与学习方法。这些教学内容安排由浅入深,逐步引导学生全面了解土木工程的类型及其各类工程领域的基本内容和发展情况,初步具备土木工程建设的基本知识;使学生清楚自己所学专业的人才培养目标、课程设置与进程安排,明确教学要求与努力方向,建立理论与实践相结合的学习理念,为学生今后积极主动地学好本专业课程打下良好的基础。
2.注重对学生工程意识与专业素质的培养
土木工程的综合性、实践性比较强,要求工程技术人员要具有很强的工程意识和专业技能。专业技能有待于日后不断学习与实践训练得到充实,而工程意识的养成非一朝一夕之功,它是集专业知识、技能、经验、甚至是教训的不断积累而逐渐形成的综合素质。在现阶段,学生还没有积累足够的专业知识与技能,主要是使学生建立完整的工程概念并从专业角度理性分析问题的意识。例如:在讨论房屋工程的建设过程时,介绍它包括规划、审批、勘察、设计(建筑、结构和设备)、施工、验收、交付使用等阶段,使学生清楚工程建设的过程是各部门、多工种全面协调合作的过程,牵一发而动全身,从而建立统筹整体、协同工作的大局意识。工程意识的培养关键在于教学过程中不能照本宣科,而要理论联系实际,灌输实际工程具有系统性和完整性的思想,使学生对土木工程有一个感性认识,形成一个完整的工程概念,树立专业的思维方式,为工程意识逐渐形成日后的自觉行为打下坚实的基础。
3.适当引入工程美学教育,突出“美学育人”的功能
当今中国理工科高等教育中美学教育缺失现象比较严重,人们一提到土木工程,就认为是“土”和“木”的简单结合,仿佛我们培养的就是“又土又木”的工匠;土木工程冰冷、死板的外表使人们似乎处于钢筋水泥的“丛林”中,缺少艺术气息。其实,土木工程既是物质产品也是艺术品;工程技术的实践过程也是艺术的创作过程,所以,在授课过程中应适当引入工程的美学教育。通过史诗般的土木工程发展史、大量丰富的世界著名建筑典范、千姿百态的桥梁工程、功绩卓越的建筑大师与桥梁专家的不凡人生来激荡学生的心灵,激发学生对本专业的热爱及对美好未来的憧憬;这些静止的建筑与桥梁工程犹如凝固的音乐,与人文历史相结合,增加工程教育的“文化”内涵,突出“美学育人”的功能,学生从中既领略了工程博大精深的艺术内涵,又树立了实用与审美、技术与艺术结合的工程设计理念。
4.改进教学方法与手段是提高教学效果的关键
《土木工程概论》课的内容繁杂,涉及面广,图片丰富,叙述性强,如果以课堂灌输的方式教学,不仅教师讲的口干舌燥,而且学生听得枯燥乏味,为了提高教学效果,关键是要采取灵活多样的教学方法与手段。
4.1 利用多媒体教学
以多媒体为载体,通过丰富的图片、视频和动画等素材实现理论知识与工程实际的结合,使学生对土木工程的知识结构、应用领域和发展动态能够有比较清晰的了解和感知。制作与教学内容相符的教学课件,通过大量直观明了的图像配合抽象内容的叙述,并结合参观进行现场教学,如充分利用校内实践教学基地(如土木工程模型室、材料样品室、施工工艺操作实践教学基地等);或者通过参观校园内的现有建筑及建筑工地现场等进行现场教学,使学生的工程意识得到极大提高。其次,可观看与土木工程有关的DVD录像片,欣赏优雅闻名的悉尼歌剧院、令人惊叹的埃及金字塔、气势恢宏的故宫建筑群、雄伟壮观的万里长城、融合最前沿技术的奥运场馆(鸟巢、水立方)等,这些古今中外优秀的工程范例深深吸引着学生,激励学生为之奋斗,既对学生进行了工程美学教育,也增强了学生的学习动力与社会责任感。
4.2 结合问题式教学,使学生养成查阅文献的学习习惯
“填鸭式”的课堂教学使师生间缺少必要的互动与学生的独立思考,况且学时有限,学习知识光靠老师课堂传授是远远不够的,采用问题式教学可启发学生深入思考。如古代土木工程离我们较远,讲起来比较抽象、乏味,若提问:山西应县木塔为何历经多次大地震仍完好无损?埃及金字塔在历史上有什么作用?古人是怎样开采如此巨型石材的?又如何建造高程如此精确的工程的?这些问题既活跃了课堂气氛,又能激发学生的学习兴趣。教师也可留些问题让学生课后解决,如在“土木工程中的灾害”之“地震”一节中,在讲解地震发生的原因、危害及抗震防震的方针及措施等问题后,联系1906年美国旧金山大地震,1923年日本关东大地震,1976年唐山大地震,再让学生回去查阅5.12四川汶川地震的发生原因、强度等级、危害范围、社会影响(包括心理方面)等文献,并思考今后如何防震减灾,作为工程技术人员应肩负起哪些社会责任等。学生通过查阅资料将课本知识融会贯通,学会汲取前人或他人的知识,提升理性的思维能力;并通过撰写读书报告或总结报告,训练学生写作的能力,为今后书写摘要、论文、报告等文章奠定写作基础,养成遇到问题查阅文献的学习习惯。
5.结语
总之,《土木工程概论》课的内容十分庞杂,而实践性、综合性又强,需要在“大土木”工程要求的基础上建立合理的教学体系和教学内容,引入工程美学教育,通过现场教学和参观等实践环节,采取灵活多样的教学方法与手段,激发学生浓厚的学习兴趣,使学生形成完整的工程脉络,具备初步的专业知识,引导学生顺利迈进专业的大门。
注:本文作者宿晓萍为在读博士。
课题项目:本谭题得到吉林省重点学科建设项目支持,吉林省重点实验室建设项目支持。
参考文献:
Abstract: This paper analyzes the achievements of current civil engineering construction over the years in China and makes in-depth study on the building materials, structure type, design theory and other aspects of current industry. On this basis, the author proposes the views on the future trends of the civil engineering industry as well as the development and application of emerging technologies. Civil Engineering is one of the oldest subjects, to understand its history and current development status allows us to better learn the civil engineering. This paper makes civil-depth understanding of the development status of civil engineering and expected the future development trend.
关键词: 土木工程;现状;发展趋势;新兴技术;开发;见解
Key words: civil engineering;situation;development trends;emerging technologies;development;views
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)25-0077-02
0 引言
土木工程的英文是Civil Engineering,直译是民用工程,它是建造各种工程的统称。它既指建设的对象,即建造在地上,地下,水中的工程设施,也指应用的材料设备和进行的勘测、设计施工、保养维修等专业技术。
我国的土木工程行业经过了近几十年的发展,无论是在工程实践还是结构设计,理论方法方面都取得了非常显著的成就和突破。特别是最近几年在高层建筑,大跨度结构方面取得的成就尤为突出。在取得这些成就的同时,土木工程领域内还有着很多更新更高的课题等待进一步开发。
1 我国当前土木工程行业的发展现状
土木工程是人类作用于自然环境的重要生产活动。随着经济的迅猛发展,城市的高楼大厦拔地而起,四通八达的公路贯穿各个省市,各种桥梁、水利工程坚如堡垒,土木工程业已成为国民经济的重要发展支柱。但是,随着人口急剧膨胀,高楼逐渐增多,城市规模不断扩大,土木工程的建设和发展问题,成为我们当今工作的重中之重。
1.1 我国土木工程历年来的建设成就。改革开放以来,我国土木工程建设行业一直保持着日新月异的发展速度,随着我国现代科学技术的不断发展,以及与世界先进建筑水平的不断拉近,以往那些只有在发达国家才会存在高层建筑,在我国各大城市得以不断的涌现。据不完全统计,当前我国高度超过100m的高层建筑已达500栋以上,200m以上的高层建筑超过50多栋,高度超过300m的超高层建筑也有20多栋。
另外我国基础建设的发展速度也同样举世瞩目。我国至今建成的公路里程达160万公里,其中高速公路达3万公里;我国铁路里程已达7.5万公里,全长1千多公里青藏铁路更是创造了世界海拔之最,施工难度最大的世界施工奇迹,与日本的时石海峡大桥,丹麦的海带桥,法国的诺曼底大桥一道载入人类建筑史册。
1.2 当前新型建筑材料的研发及实际应用情况 高新建筑材料的运用引发了土木工程行业结构形式,设计理念以及施工技术的重大变革。其主要体现为钢纤维在高标号水泥的大量应用,玻璃纤维混凝土,高聚合物浸渍混凝土等为代表的高新建筑材料在实际施工中的应用。它们展现出了高新材料的快硬、高强、轻质、复合以及节能等传统建筑材料所不具备的优点。此外,在大型高层建筑经常使用到的玻璃材质墙体材料也不断出现高新产品,早期的有钢化玻璃,而现在更多被使用则是多功能涂层玻璃,双层中空玻璃等平板玻璃。从上世纪开始进入实用阶段的碳纤维材料也已经取得了重大的突破,利用碳纤维布对钢筋混凝土构件进行的多重加固方式,已从实验阶段进入了实际应用阶段。这些高科技材料的运用直接引发了传统的土木工程结构形式,设计理论与施工方式巨大变革。
1.3 预应力技术的应用发展情况 在高层建筑物,大跨度桥梁建筑甚至核电站预应力安全壳都必须用到的预应力技术,从上世纪80年展至今已进入了一个全新的阶段。如今的大跨度公共建筑物,大型会展中心以及超高层建筑中运用到的承受特重荷转换结构,重型传力大梁等核心结构都已经将预应力作为关键技术加以应用。预应力技术解决了大型建筑中的设计和建造难题。另外,在公路等基础建设方面预应力技术也得到了大力运用,该技术对解决公路路面混凝土开裂和减少伸缩缝以及提高公路使用寿命方面,都具有效果良好的应用前景。
在特种用途方面,预应力技术也得以大力发展。深海石油钻井平台,跨海大桥以及海岸防波堤中经常用到的预应力混凝土,具有比常规混凝土更抗裂,耐久性更好的优点,它们能够发挥出较常规混凝土所没有的效能。
1.4 土木工程技术在地下建设中的应用 我国的地下工程施工随着近十多年的发展,大大缩短了与国外的技术差距。目前在全国20多个大中城市展开了地铁系统的规划实施工作,通过这些项目的实施,我国的地下空间技术得到了飞速的发展和提升。当前我国的地下工程施工方法达到国际先进水平的主要有盖挖法、盾构法、沉管法、注浆法等,这些方法的运用为我国地下空间的开发和地下工程的实施提供了翔实的实践经验。
2 土木工程行业的前景及今后的发展趋势
纵观人类文明史,土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。在我国的现代化建设中,土木工程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、生态技术等日益与建筑相结合,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代表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越来越体现了技术与创新的作用,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。
2.1 超高层建筑,大跨度结构建筑将成为今后行业内的重要热点课题。大跨度结构以及相关技术的现代设计理念将会越来越受重视;另外各类空间结构体系和巨型风格结构体系也将成为新一代结构体系中的重点研究对象;而针对各类大跨度空间结构的新型实用分析方法,即结构临界荷载的分析方法也已处于理论成熟阶段;经常用于分析结构实用抗震的曲面风载体型系数计算等最新的分析计算方法也趋于成熟;再者专门应用于大跨度空间结构的施工方法也应运而生,其主要有高空悬挑安装法,地面安装法,顶升安装法等多种施工安装法。总之从设计理念到分析计算方法,再到全新安装方法,整个土木工程体系都在不断地革新与发展。
2.2 新兴高层建筑不仅要做到建筑技术先进,而且还必须要做到另外一个非常重要的方面,即抗震防风减灾。随着现代科学技术在土木工程行业中的不断发展,今后的建筑物必将向着越来越高、大、长的方向发展,对于这样的大型建筑,风荷载与地震荷载等以往传统建筑物不要求重点考虑的因素成为了现代建筑的重要控制因素。这一全新课题引起了世界范围内的广泛关注,新兴的设计理念也在不断地形成。比如以柔克刚的抗震理念下设计出的建筑结构,将会在地震中体现更加强大的自适应控制与智能控制能力,并且能够在地震中减震和吸收地震波以将地震对建筑物的影响降到最低水平,对于此项技术的研究及实验工作也日趋成熟。该技术的应用将对发展土木工程结构健康监测,灾害结构响应控制起到革命性的推动作用。
2.3 预应力混凝土的广泛应用。预应力技术在未来的土木工程行业的应用将会变得越来越重要和普遍,与之配套的新材料、新技术、新理论以及新施工设计方法等一整套完整的体系也将得到迅猛的发展并日趋完善。
2.4 随着人口的增多,资源短缺、环境破坏和水土、空气污染的发展难题也开始成为人们关注的焦点。土木工程的发展也必须肩负起人类可持续发展的重任。绿色发展成为了现代土木工程发展的一个重要发展方向。在中国北京的国家体育场“鸟巢”、国家游泳中心“水立方”和国家大剧院等现代建筑就是大量运用了绿色环保技术的杰出代表作。
3 结束语
总而言之,我国在土木工程的一些领域内虽然已经取得相当显著的成就,但就工程设计理念,施工方式以及理论研究方面,跟世界的先进水平还存在着相当的差距。在大力发展自身优势领域的同时,也要逐步将资源向研究新型结构,高新建筑材料,技术手段,施工方法以及理论研究等较为弱势的领域倾斜,只有整个行业体系得到了全面的发展,才能使该行业在国内国际得以完全的立足,并能够健康稳步地向前发展。
参考文献:
[1]吴刚,安琳,吕志涛.碳纤维布用于钢筋混凝土梁抗弯加固的试验研究[J].建筑结构,2000.
[2]赵彤,谢剑.碳纤维布约束混凝土应力-应变全曲线的试验研究[J].建筑结构,2000.
[3]陈瑜,李丽萍.工程结构评估与实荷堆载检验[J].建筑结构2000.
关键词:土木工程;发展现状;未来趋势;可持续发展;海底建筑
纵观土木工程发展史,土木工程建设在和自然斗争中经历了古代、近代和现代3个历史时期,从最初的萌芽时期和形成时期到如今的发达时期和成熟时期。从最初的简陋住房到如今的多功能超高型建筑,可以说,土木工程业已经发生了翻天覆地的变化。进入21世纪以来,随着科技的发展和人民生活水平的提高,土木工程行业越来越成为国民经济发展的支柱产业,土木工程中越来越体现了技术与创新的作用,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。
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。
2土木工程的发展现状
自从20世纪中叶第二次世界大战结束以来,土木工程业取得了飞速的发展,这时期的土木工程拥有良好的现代科学技术,先进的工程设施体系和持久耐用的建筑材料,并且随着计算机技术的不断提高,也为土木工程的发展注入了新鲜的血液,为此当今的土木工程呈现出以下几个特点:①工程功能化;②交通高速化;③施工过程工业化;④理论研究精密化。为了适应时展的需要,世界各国都建造了很多标志性建筑,例如我国上海的环球经融中心大厦,楼高492米,还有中国台湾的台北101大厦高508米,它们的出现都是当代土木工程师们智慧的结晶,如今,我国新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术被大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
3土木工程的发展趋势
3.1高性能材料的发展
随着未来科学技术的不断发展,钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2以上的钢材列人了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。单一的材料将难以满足要求,复合材料也就应运而生,另外,材料的功能也将从单一的功能向多功能方向发展,并且为了适应土木领域的可持续发展,材料的使用也必须节能和环保。
3.2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,信息和智能化技术将全面引入土木工程,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。计算机技术的引入将对土木工程领域的发展产生巨大的改善,其主要有四个方面的改善,分别为信息化施工、智能化建筑、智能化交通、土木工程分析的仿真系统。人们通过计算机技术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。
3.3环境工程
进入21世纪以来,环境问题已经越来越成为人们关注的热点话题,气候问题更是对人们的生产生活产生了巨大的影响,为了更好地满足人与自然协调发展,坚持可持续发展战略,土木工程与环境工程必将融为一体不可分割,城市综合症、雾霾、土地荒漠化、气候变异、冰川消融、海水上升等一系列问题无不与土木工程息息相关,对于当代土木工程师来说,如何有效合理地解决大型乃至超大型建筑建设对环境的污染等问题,必将是土木工程师们在未来重点研究和思考的课题。
3.4建筑工业化
随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大,建筑业发展较快,物质技术基础显著增强,但从整体看,劳动生产率提高幅度不大,质量问题较多,整体技术进步缓慢。为确保各类建筑最终产品特别是住宅建筑的质量和功能,优化产业结构,加快建设速度,改善劳动条件,大幅度提高劳动生产率已是未来发展的必然趋势,为了适应土木建筑领域快速高效的发展,实现建筑工业化是必然的趋势。它的发展有四个重要方向:建筑设计标准化、构配件生产施工化,施工机械化和组织管理科学化。
3.5海底建筑
2010年4月26日,随着中国大陆第一条海底隧道厦门翔安海底隧道建成通车,中国海洋这片美丽而又神秘的领域,在中国土木工程师伟大的探索与创新下,逐渐揭开了面纱,在今后的几十年甚至几百年,海底建筑将会是一种全新的建筑形式,有效利用海底空间是未来土木工程发展的一个必然趋势,同时也对土木行业提出了巨大的挑战。目前在全球范围内,较为出名的海底建筑有马尔代夫的海底餐厅、迪拜的水铁饼酒店,相信在不久的将来,一定会有更多奇特的海底建筑出现。
3.6结构形式
随着当今计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现,为结构形式的革新提供了有利条件。土木工程中一些复杂的结构工程的计算将得到解决,空间结构将得到更广泛的应用,不同受力形式的结构融为一体,结构形式将更趋于合理和安全。
3.7新能源和能源多极化
能源问题是当前世界各国极为关注的问题,由于我国是发展中国家,工业生产正处速发展阶段,对能源的需求和消耗都很大,为此如何解决和处理这些问题,这对土木工程业提出了新的要求,应当予以足够的重视。此外,由于我国基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求,所以在基本建设方面还有许多工作要做。在一些工业生产和污水排放方面,都应考虑可持续发展,另外在能源方面,开发新能源和节约能源都将是土木工程领域发展的必然趋势,例如风能发电,开发太阳能和水资源循环利用,还有一些垃圾废物的处理与回收。