土木工程概论

《土木工程概论》课程论文

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XX大学建筑工程学院

浅谈我国土木工程的现状及发展趋势

XXX

（XX大学 建筑工程学院，班级：X班 学号：xxxxxxxxxxx）

摘要：土木工程经历了从古代土木工程、近代土木工程到现代土木工程三个漫长的发展过程。土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密切联系。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。在我国的现代化建设中，土木工程业已成为国民经济发展的支柱产业。但目前大多数工程面临着低附加值，高能耗高污染，过于粗放这三个主要问题。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结合的日益密切。建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。如何适应社会与科技发展的需要与国家产业转型的要求已成为现代土木工程一个不可回避的问题。 关键词：土木工程；存在现状；发展趋势；产业转型升级

引言

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已在当今世界成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。如今的土木工程中越来越体现了技术与创新的作用。在21世纪，土木工程存在着怎样的现状呢？特别是在我国产业转型升级的新形势、新考验下，土木工程又将会呈现出怎样的发展趋势呢？

1 我国土木工程的现状

1.1土木工程建设成就巨大自改革开放以来,我国高层建筑的发展进入了一个崭新的阶段,高层建筑不仅在数量上越来越多,而且在高度上也越来越高。据初 步统计,我国已建成20层以上高层建筑物10000多栋,超过100 m的高楼有500多栋, 200 m以上的高层建筑50多栋,有20多栋超过300 m。目前我国最高的高层建筑为上海浦东金茂大厦,地上88层,高度420.5 m,地下3层,其高度在世界已有建筑物中排第3位,为钢筋混凝土和钢构架混合结构。上海金融中心大厦地面94层、地下3层,高466 m,其高度超过之前世界最高的吉隆坡佩重纳斯大厦而成为世界第一高度。在世界上,前10位最高建筑有1998年建成的高382. 2 m的马来西亚PlzazRakya,t高381m的美国纽约帝国大厦,遭袭击倒塌的两栋高417 m和415 m原美国纽约世界贸易中心,吉隆坡高452 m的石油双塔楼二栋,芝加哥高442 m的Sears塔楼,高374 m的香港中环广场大厦,高368.5 m的香

港中国银行,高347.5 m的高雄T&C塔楼,高346.3m芝加哥Amoco大厦及上海浦东金茂大厦。在建的台北金融中心,高508m,系钢结构,将超过目前高层建筑世界纪录马来西亚石油双塔楼。公路、铁路飞速发展,我国有公路160万km,其中高速公路2. 5万km, 2010年,全国高速公路将达3万km。我国第1条国道主干线京沪高速公路于2000年4月20日客运已全线贯通。到2005年,全国铁路营业里程约达7.5万km,首条跨海的粤海铁路通道于1998年8月30日破土动工,全长542.6 km；国务院批准建设的青藏铁路,东起青海格尔木,西至西藏拉萨,全长1118 km,其中多年冻土地段约600 km,海拔高于4000 m的地段960多km,将成为世界上海拔最高和最长的高原铁路,是西部大开发的又一项标志性工程。 桥梁工程也取得了惊人的成就,伴随着桥梁类型的不断翻新,主跨跨度一再突破；而斜拉挢的复兴更是桥梁工程的另一个辉煌。日本的时石海峡大桥(1991 m悬索桥)、多多罗大桥(890 m斜拉桥),丹麦的海带桥(1624 m悬索桥),法国诺曼底桥(856 m斜拉桥)被公认为是20世纪桥梁的代表作而载入史册。而杨浦大桥、 南浦大桥、芜湖长江大桥、南京长江二桥等大跨桥梁的建成都标志着我国的大跨结构达到了一个新的水平,已跨入世界先进行列。目前,我国已建成千米以上大桥3座(尚有2座正在兴建中)、800 m以上大桥8座、600m以上大桥15座、400m以上大桥40座,重庆万县单孔跨度达420 m的钢筋混凝土拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。

1.2新型建筑材料的开发与应用近年来,随着高标号水泥的大量生产,钢纤维和玻璃纤维混凝土、聚合物浸渍混凝土等快硬、高强、轻质、复合和节能混凝土的研制,复合、新型墙体材料的开发,钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等建筑用平板玻璃等的发展,都带来了土木工程的结构形式、设计理论和施工技术等方面的新发展。而从20世纪80年代兴起的碳纤维的应用研究,更是土木工程在这一领域的又一重大突破。国内由吕志涛院士领导的课题组及其他研究机构业已开展利用碳纤维布对钢筋混凝土梁、板、柱进行加固的研究,已取得许多成果,标志着我国在这一领域已处于较为领先的地位。目前,利用碳纤维材料加固修补混凝土结构的技术已在工程中获得应用,其前景非常广阔。

1.3预应力技术的应用20世纪80年代,我国预应力技术已从单个构件发展到预应力结构的新阶段。预应力技术的应用已扩大到大跨度、大柱网、大开间的多层与高层建筑,连续桥、斜拉桥等桥梁结构,核电站预应力安全壳、大型预应力储仓与储液池,预应力地锚与预应力管桩等特种预应力结构。预应力技术也是建造大跨度公共建筑、大型会议展览中心及大开间住宅的重要技术,也是高层、超高层建筑和承受特重荷载(如转换层结构、重型传力大梁等)的结构中不可缺少的关键技术。预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中发挥着其独特的优势。此外,预应力技术还将推动建筑结构的创新,如预应力拉杆替代柱的悬挂建筑结构将获得一定的发展。在公路工程中,预应力技术对解决路面混 凝土开裂和减少伸缩缝,提高使用寿命具有良好的应用前景。在桥梁工程中,不论是超大跨的悬索桥(1000 m以上,甚至达2000 m)、特大跨的斜拉桥(500~1 000 m),还是大中跨度的系杆拱桥(<500 m)、连续梁桥、刚构桥及小跨度的简支梁桥、

板桥,都可有效地应用预应力技术。预应力混凝土更是建造海洋工程的最好材料。预应力混凝土抗裂性高、耐久性好等优越性将得到充分的发挥,预应力技术在海洋采油平台、海洋储罐,海上运输船以及海上防波堤、跨海大桥等海洋工程中将发土木工程论文挥更高的效能。此外,预应力技术也将在水利工程或其他工程如旧建筑的加固改造、加层和拆除中也已获得更多的应用。

1.4地下空间的建设与开发目前世界上最大的地下街是日本东京八重洲地下街,共3层,建筑面积70km2 ；最深的地下街是莫斯科切尔坦沃住宅小区地下商业街,深度在70~100 m；最大的地下娱乐中心是苏格兰Varis-su市地下娱乐中心,战时可掩蔽1.1万人。我国也已有约20个城市进行了地铁系统的规划和具体实施阶段,先后提出25项地铁和轻轨项目,总长度达到320 km正在施工阶段。同时地下空间技术也得到了飞速的发展和提高。目前我国城市地下工程建设主要施工方法有明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等,这些技术已经达到了国际先进水平,这也为地下空间开发提供了宝贵的经验。

1.5土木工程的可靠度理论的研究应用长期以来,人们一直习惯于以安全系数作为土木工程的评价指标。然而,安全系数只是一个由确定的信息得到的一个定值,它未能考虑设计变量中任何客观存在的变异性,某一特定的安全系数值,对于不同的工程未必具有同样的意义。 考虑实际工程中的不确定因素,对工程进行随机力学分析和可靠度评估具有十分重要的意义。近来,随着土木工程理论的不断发展和人们认识的不断深入,工程随机力学和工程可靠度理论及其应用研究已处于一个热门的研究状态。结构 可靠度的计算已由元件可靠度发展到体系可靠度；计算方法上有Monte-Carlo法、近似计算方法、界限估计法发展到Hohenbichler的降维法、Ditlevsen的Taylor展开法、Comell的窄界限法；在实际应用方面,在洪华生(AlfredoH. S.Ang)等国际著名专家的推动下,美国和日本等国家已基于全概率思想,考虑投资风险和效益,进行结构可靠度动力设计方法的研究,其成果已用于若干高楼的设计。

2 我国土木工程发展趋势

2.1空间上的开发

伴随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧膨胀，许多城市不同程度上出现了用地紧张、生成空间拥挤、交通堵塞、基础设施落后、生态失衡和环境恶化等问题，被称之为“城市病”，给人类居住带来了很大的影响，也制约了经济和社会的进一步发展，成为现代城市可持续发展的障碍。为解决这些问题，我国的土木工程建设逐渐向高空和地下发展，以开拓更大的生产和生活空间。作为城市发展的产物之一，高层建筑物不仅在数量上越来越多，而且在高度上也越来越多，与地面高空发展相对应，地面下基坑开挖的深度越来越大。地下空间的开发也有着巨大的吸引力。原因在于目前我国城市地下空间开发不需要支付或支付很少土地费用。城市

地下空间是一个十分巨大而丰富的空间资源，如果得到合理开发，其节省土地资源的效果是十分明显的，另外工程实践也表明，地下空间开发在我国一些大城市特别是沿海城市条件已基本成熟，而且是现代城市开发的必然趋势。 2.2高性能材料的发展

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以上的钢材列入了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其他复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。高轻质材料的出现，比如比钢质量更轻单是性能却更好的铝合金的使用以及镁合金和玻璃纤维增强塑料的使用等，为现代土木工程建设的新趋势提供了材料基础。具体体现，就是超高建筑和超大型工程的修建。2008年的北京奥运会，多需要修建大量的体育场馆，也为北京及周边地区的城市建设就是以新材料的使用为基础的大型土木工程建设。 2.3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,计算结果将更能反映世纪情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。人们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。 2.4环境工程

环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视,土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关,又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。

2.5新的计算理论和计算手段和新材料的结合

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。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。

2.6新管理技术和运营方式的采用

我国土木工程建设行业，一改以往的以手工操作为祝的小生产方式。开始采用股份公司制甚至形成了大规模的集团公司，建立了适应社会化大生产方式的科学管理体制，采用专业化、联合化、区城化的施工组织形式。从而可以集中更大力量进行土木工程建设，并在市场运营中取得了良好的效果。单是不难看出，在管理和运营方式上还有不太合理的成分。所以新管理技术和运营方式的采用仍将是我国土木工程建设发展的一个重要方面。

2.7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,寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题,这也对土木工程提出了新的要求,应当予以足够的

重视。此外,由于我国是一个发展中国家,经济还不发达,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。

3 结论

在如今产业转型升级阶段， 土木工程结构应高级化，即向更有利于经济、社会发展方向发展。产业转型升级的关键是技术进步，在引进先进技术的基础上消化吸收，并加以研究、改进和创新，建立属于土木工程自己的技术体系。

事实上，产业结构转型升级中的“转型”，其核心是转变经济增长的“类型”，即把高投入、高消耗、高污染、低产出、低质量、低效益转为低投入、低消耗、低污染、高产出、高质量、高效益，把粗放型转为集约型。产业结构转型升级中的“升级”，实现技术集约化，不断提高生产效率。

所以加快和促进建筑业发展方式转变与企业转型升级须做到以下几点：1、树立创精品工程意识，走“质量兴业”之路。2、树立市场诚信意识，实施“品牌企业”发展战略。3、树立“科技强企”意识，把科技进步与技术创新作为立足点和强力支撑。4、树立节能环保意识，持续推进建筑节能减排，走绿色低碳经济发展之路。5、树立管理创新意识，着力推进以项目管理为核心的建设工程生产组织方式的深层次变革。6、树立“人才兴业”意识，着力加强企业知识管理和全员素质培养。7、树立全球责任意识，深化国际贯标认证工作，引导和促进企业自觉履行社会责任。

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