现代土木工程的特点与未来土木工程的发展研究

摘要：土木工程是现代建筑工程中的重要组成部分，它的产生历史悠久且发展前景广阔，极大的影响着现代文明的发展。本文首先阐述了土木工程的涵义，接着分析了现代土木工程的特点及未来的发展，以供参考。

　　关键词：土木工程；特点；发展

　　1土木工程的涵义

　　土木工程是指使用木、石、土、砖、混凝土、金属和塑料等工程材料来修建道路、房屋、铁路、桥梁、港口、河流、隧洞、特种工程和市政卫生工程等的生产活动和工程技术，这类工程技术与生产活动包含了设计、施工、勘测、维修上述各类工程等相关技术与活动。总之，土木工程是一项跟人们的衣、食、住、行有着密切关系的工程。

　　2现代土木工程的特点

　　（1）功能要求多样化。土木工程逐步紧密结合其使用功能和生产工艺。工业建筑物通常有防高（低）温、防火、防爆、防尘、防腐蚀、防辐射、防磁、防微振、耐高（低）湿、恒温、恒湿等要求，同时向空间灵活、超重型、大跨度方向推进。公共和住宅建筑物则通常需要将采暖、通风、给水排水、供电、供燃气等现代技术设备有效的与建筑及结构相结合。同时，发展高新技术对土木工程提出了更高的要求与标准，比如：海洋采、炼及贮油事业的发展需要建造多功能的海洋工程，核工业的发展需要建造安全度极高的核反应堆与核电站，微观世界的研究需要建造技术要求极高的加速度工程。

　　（2）城市建设立体化。1）大量兴起的高层建筑：许多国家的高层建筑物差不多占据了30-40%的城市建筑面积，这是因为城市人口大量聚集和密度猛增引起了城市用房紧张、地价昂贵与建筑物向空中发展；2）高速发展的地下工程：许多城市已形成规模宏大的地下建筑群，比如地下仓库、地下工业厂房、地下停车场、地下商场、地下铁路、地下影剧院、地下体育馆等；3）大量出现的城市高架公路、立交桥：例如中国首都北京从1974年开始建造第一座全互通式立交桥起，至1991年底共建成各种形式和不同类型的道路立交桥160座。

　　（3）交通工程快速化。1）高速公路的大规模修建：高速公路规模最大的是美国，拥有约10万公里高速公路；其次是中国，到2009年底，中国高速公路的通车总里程达6.5万公里；2）电气化铁路形成和发展：1964年10月世界铁路运营史上第一块高速金牌在日本东京至大阪的“新干线”上诞生，它的行车速度是普通铁路的3倍高达310千米每小时。法国1983年建成通车的巴黎往返里昂的高速铁路更是将高铁的发展推向新阶段，其运行速度高达270千米每小时；3）出现了长距离海底隧道：日本越过津轻海峡连接本川与北海道的青函海底铁路隧道长达53.85公里，是世界上最长的海底铁路隧道，它的埋深为140米。我国1970年建成通车的第一条水底隧道（上海黄埔江隧道）全长2.76公里。

　　（4）工程设施大型化。随着土木工程规模的扩大，由此产生的工程设施逐渐大型化。1998年建成的连接日本的本州与四国岛的明石峡大桥，主跨1991m，是目前世界上跨度最大的悬索桥。20世界中叶以来，水利工程建筑的规模与速度随着设计理论和施工技术的提高而不断增大与加快，出现了许多200米以上的高坝。中国的综合国力在实行改革开放以后有了很大提高，已经具备了更大规模利用及开发水资源的条件，也建成了一些世界一流的大型水利工程，比如南水北调工程和三峡水利枢纽等。

　　3土木工程的未来发展

　　（1）土木工程技术的发展。1）建筑材料的高强化和轻质化：普通混凝土的结构性能得到改善，其发展方向是高性能混凝土、加气混凝土、轻骨料混凝土；钢材的发展方向是高强度、低合金，逐步发展一批玻璃钢、铝合金、建筑塑料等轻质高强度材料；2）施工过程的装配化和工业化：土木工程的施工方式工业化，可以先在工厂里成批进行房屋与桥梁的各种构配件及组合体的生产，然后将其运到建设场地进行拼装。同时，施工手段先进多样化，逐渐发展现场预制模板、土石方工程定向爆破、混凝土自动搅拌输送设备和大型吊装设备等新手段和技术；3）设计理论的科学化和精确化：理论逐渐由人工制图、人工手算、人工做方案比较到计算机制图、计算机辅助设计、计算机优化设计，由单个分析到系统的综合整体分析，由静态分析到动态分析，由数值分析到模拟试验分析，由经验定值分析到随机分析乃至随机过程分析，由线性分析到非线性分析，由平面分析到空间分析。土木工程的结构抗震理论、土力学和岩体力学理论、动态规划理论、可靠度理论等各种理论也得到迅速发展。

　　（2）土木工程的多样化发展。1）未来房屋新型化：未来的房屋将再也找不到砖、瓦等古老的材料，而是用各种各样的塑料、玻璃、轻金属以及许多新型轻金属材料建造的。盖房子将是一件十分简单的事情，因为建筑材料大都是预制的，用机器人盖房子就像小孩子搭积木一样；2）海上城市打造：十多年前，国际海洋博览会在日本冲绳开幕，中心会场不是设在内陆，而是设在一座漂浮在海面上的大型海洋建筑物内。美国目前拟在离夏威夷群岛不远的太平洋上修建一座以高70米、直径27米的钢筋混凝土“浮船”为地基的海上城市，这座海上城市竣工以后，将有10万居民乔迁“新居”。许多发达国家的海洋学和建筑学家专家正在规划很多新奇宏伟的海上城市，到21世纪中叶全世界估计将有十分之一的人口住在海上建筑物；3）月球工厂建立：美国航天局制定了一系列的太空开发计划，其中一项是在月球建立一个可住人的永久性基地，并打算于二十一世纪中期实现。到2020年，月球基地初步建成之后，除了设有宇航员的工作和实验舱之外，还计划建立水泥厂和冶炼厂。地质学家将会坐着火箭到月球上去上班；4）太空新居的出现：近年提出的空间城市方案有很多，其中比较成熟的是“轮状的空间城市”和“柱状的姐妹城市”。“轮状的空间城市”是最有希望的一种，改城市每分钟绕自轴旋转一周，生活区产生与地面一致的离心力，城市内可容纳1万居民。“柱状姐妹空间城市”是一个更高级的、正在设想中的人造空间城市。这座城市可最多居住2千万人口，约需要几百万吨建筑材料，估计到本世纪有希望建成。

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