淺談現(xiàn)代土木工程發(fā)展趨勢

商金良　代向秋

【摘 要】土木工程可以說是一種文明，隨著社會的產(chǎn)生而產(chǎn)生，當(dāng)今的土木工程已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，土木工程是不可缺少的存在形式，未來的生活中更會得到大力的發(fā)展，以滿足人們更多的需求。

【關(guān)鍵詞】土木工程；發(fā)展；建筑

1.現(xiàn)代土木工程的特點(diǎn)

適應(yīng)各類工程建設(shè)高速發(fā)展的要求，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(jì)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(xué)科前進(jìn)。它的發(fā)展趨向具體地表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。

1.1工程規(guī)劃方面

以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗(yàn)提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設(shè)施的規(guī)模日益擴(kuò)大，現(xiàn)在已有必要也有可能運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，這類工程的社會效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對于趨利避害要作全面的考慮。

1.2工程設(shè)計(jì)方面

人們努力使設(shè)計(jì)盡可能符合實(shí)際情況，達(dá)到適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的目的。為此，已開始采用概率統(tǒng)計(jì)來分析確定荷載值和材料強(qiáng)度值，研究自然界的風(fēng)力、地震波、海浪等作用在時(shí)間、空間上的分布與統(tǒng)計(jì)規(guī)律，積極發(fā)展反映材料非彈性、結(jié)構(gòu)大變形、結(jié)構(gòu)動態(tài)以及結(jié)構(gòu)與巖土共同作用的分析，進(jìn)一步研究和完善結(jié)構(gòu)可靠度極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論；同時(shí)發(fā)展運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)的高效能的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法等。

1.3工程施工方面

隨著土木工程規(guī)模的擴(kuò)大和由此產(chǎn)生的施工工具、設(shè)備、機(jī)械向多品種、自動化、大型化發(fā)展，施工日益走向機(jī)械化和自動化。同時(shí)組織管理開始應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法，日益走向科學(xué)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(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣，不僅可以降低造價(jià)、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。

2.土木工程的發(fā)展趨勢

2.1指導(dǎo)理論的繼續(xù)發(fā)展

在可以預(yù)見的將來，土木工程工程技術(shù)理論的核心部分仍然是力學(xué)，新的分析方法和新的數(shù)值處理方法將是土木工程中力學(xué)的突破方向。在對復(fù)雜結(jié)構(gòu)、流體介質(zhì)等情況下的受力分析和近似上，現(xiàn)有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數(shù)學(xué)在將來也應(yīng)該有很大的發(fā)展，用以處理土木工程技術(shù)中復(fù)雜的數(shù)值問題。更先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得對復(fù)雜的情況的模擬更有把握，更接近于現(xiàn)實(shí)。力學(xué)也會突破宏觀框架，向微觀發(fā)展，控制論，虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)也在力學(xué)中加深影響。

另一方面，土木工程學(xué)科將向周圍繼續(xù)發(fā)散，與材料，環(huán)境，化學(xué)，電子信息，機(jī)械。

城市規(guī)劃，建筑等相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步的交叉，融合，互相支持，互相服務(wù)。土木工程內(nèi)部的次級學(xué)科也同時(shí)會在現(xiàn)實(shí)需要的推動下產(chǎn)生出新的學(xué)科，如對城市地下空間的大規(guī)模利用就使得新的地下規(guī)劃學(xué)科有了產(chǎn)生和發(fā)展的必要。不同次級學(xué)科的理論也會相互滲透，比如現(xiàn)在就有一些大型體育場館采用了類似橋梁的懸索結(jié)構(gòu)。

2.2工程實(shí)現(xiàn)的變化

土木建筑的最終目的是建設(shè)出合乎設(shè)計(jì)要求的工程構(gòu)造物，從設(shè)計(jì)到成果中間需要一個(gè)很長的工程實(shí)現(xiàn)的過程。這也是土木工程一個(gè)重要的組成部分。甚至可以說是土木工程最重要的方面，有了好的理論和設(shè)計(jì)，沒有好的工程實(shí)踐，一樣不會產(chǎn)生一個(gè)優(yōu)秀的作品。

信息時(shí)代正在迎面走來，其他學(xué)科和其他方面的新觀點(diǎn)新技術(shù)，必然的也會影響到土木工程。并且為這一傳統(tǒng)學(xué)科注入新的活力。包括控制理論，施工技術(shù)，新材料，環(huán)境工程，經(jīng)濟(jì)理論等等。

2.2.1可持續(xù)發(fā)展和人性化

這兩個(gè)要求是與社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展相適應(yīng)的，社會的發(fā)展要求更加充分合理的利用資源，社會生活水平的提高也提高了對土木建筑設(shè)施人性化的要求。

整個(gè)土木工程過程是建立在對資源和能源的不斷消耗上的，在可持續(xù)發(fā)展成為整個(gè)社會的主題的時(shí)候，土木工程也必然的要面對這個(gè)問題。對資源和能源的節(jié)約，包括在建設(shè)中的和使用過程中的，成為土木工程以后的一個(gè)方向，這要求有良好的設(shè)計(jì)和有效的運(yùn)作管理機(jī)制，土木工程構(gòu)筑物在它的整個(gè)壽命周期，從規(guī)劃，設(shè)計(jì)，建造到建成后的使用，維護(hù)，拆除都要盡量的將對環(huán)境的影響降到最小，同時(shí)盡可能大發(fā)揮它的社會經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。這對土木工程提出了新的要求。具體的要求包括，資源的保護(hù)，資源再利用，污染控制和全方位的質(zhì)量。我國正在施工中的青藏鐵路較好的體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的特性，從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開始就注意了對青藏高原脆弱生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，全路設(shè)計(jì)為封閉構(gòu)造，杜絕了固體廢棄物的污染，也嚴(yán)格的控制了噪音污染。施工過程中也相當(dāng)注重對周圍環(huán)境的影響。

2.2.2主動控制技術(shù)

迄今，絕大部分的土木工程建筑都是被當(dāng)作一個(gè)靜態(tài)的，被動的物體。對周圍環(huán)境的影響，如風(fēng)動，溫度變化，突發(fā)事件等只能依靠自身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行被動的抵御。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)發(fā)展方向之一就是主動控制技術(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)的控制結(jié)構(gòu)。使得建筑物能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境因素做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

2.2.3全過程信息化

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；對建筑物結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度，可靠性的分析和相應(yīng)對策的決策等。這些也是主動控制和智能化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

全過程信息化對今后的土木建筑構(gòu)造物的維護(hù)有很大的意義。比如可以使用植入的傳感器配合電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對建筑全方位的實(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)的基礎(chǔ)。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。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。

土木工程當(dāng)今的發(fā)展是人類智慧的成果，土木工程是為了人類存在而存在。堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，努力創(chuàng)新，土木工程定會走向新的高峰！

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