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2023年土建结构工程论文【五篇】【优秀范文】

时间:2023-06-18 11:40:07 来源:晨阳文秘网

近年来,随着我国城镇化发展的深入推进,建筑需求量越来越多。在现代建筑工程施工过程中,混凝土结构是普遍使用的一种结构形式。这种结构具有承载力强、耐久性好、刚度大、耐火性高、安全性高等特点,同时在施工过程下面是小编为大家整理的2023年土建结构工程论文【五篇】【优秀范文】,供大家参考。

土建结构工程论文【五篇】

土建结构工程论文范文第1篇

关键词:建筑工程;
混凝土;
结构设计

近年来,随着我国城镇化发展的深入推进,建筑需求量越来越多。在现代建筑工程施工过程中,混凝土结构是普遍使用的一种结构形式。这种结构具有承载力强、耐久性好、刚度大、耐火性高、安全性高等特点,同时在施工过程中施工成本较低,得到了广泛的应用。在实际中,为了确保建筑混凝土结构的施工质量,实现建筑工程的各项功能,必须对混凝土结构设计中可能存在的问题进行严格的管控,合理分析,并制定相应的解决对策,为建筑工程施工质量的提高打下良好基础。

1建筑工程混凝土结构设计中的不足

1.1地基与基础设计中的问题

在混凝土结构设计中,天然地基独立基础有时因为持力层土层分布不均匀,使基础坐落在软硬不均的土层上,相邻基础沉降差过大,导致基础变形过大;
由于地下室在提高建筑稳定性、地基承载力、减少地震破坏以及解决建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此,在很多建筑工程中,经常会设置地下室。当建筑选址在山地上时,由于原始地貌水位较低,设计过程中往往会忽视建筑工程竣工后由于回填土体毛细现象,导致地下室底板及外墙承载力不足,出现墙体裂缝和底板涌水现象,给工程项目带来难以解决的问题和损失。

1.2混凝土上部结构设计中的问题

在混凝土结构上部设计时,还存在一些问题,框架结构中抗震设防防线较少;
因梁跨度大,梁截面高度就大,而框架柱截面较小,导致强梁弱柱情况出现;
框架—剪力墙和剪力墙结构中,剪力墙布置不均匀,出现单肢剪力墙刚度过大,应力集中,连梁刚度过强等;
高层结构中忽视零应力区等现象。这样类似问题出现,会给建筑结构的安全带来隐患。

2混凝土结构设计不足的应对策略

2.1混凝土结构地基与基础设计

在实际工程中,采用天然地基基础形式时,要么基础情况非常好,地基承载力非常高;
要么上部荷载较小,楼层数较低,对地基承载力要求也较低,采用天然地基可以使工期短、造价低。但无论如何都要满足地基的强度和变形要求。根据地基基础设计规范的规定,地基承载力特征值低于130kPa、相邻建筑物距离过近可能导致发生倾斜、建筑物附近堆载过大等都应进行变形验算。当基础处于软硬不均的持力层土层上时,要采用褥垫层以调整不均匀沉降。根据具体情况,进行厚度约为500~600mm的换填,并进行分层碾压夯实。采用锥形独立基础时,斜面坡度小于1:3,混凝土能够振捣密实,保证基础强度和高度的要求。在对基础间拉梁设计时,要充分考虑梁上土的重量和柱底荷载拉力的作用,适当的增加配筋,从而保证基础的整体刚度。对于地下室工程,宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。当处于不利地段时,应采取相应措施。充分考虑各个构件所承受的荷载,尤其是水浮力,回填土后水的压力会升高。底板的浮力会加大,墙体的水平压力也会增高。针对这样的问题,在建筑使用功能允许的情况下,应将底板和地下室外墙尽量分隔成小跨,以减小压力对底板和外墙的影响,减少开裂情况的发生。同时,可以提高垫层混凝土强度等级,厚度也不小于100mm。

2.2混凝土结构上部设计

上部设计中,宜设置多道防线。(1)对整体建筑的抗震要求进行全面考虑,也就是重视概念设计。抗震设计宜采用平面布置基本均匀,竖向刚度无明显变形、承载力无明显突变的结构体系,不应采用严重不规则结构。因此应选择合理的抗震结构体系和构件截面尺寸以及合适的配筋方式,确保竖向构件有足够的延性,增大构件的塑性变形能力。框剪结构和剪力墙结构设计时,剪力墙应沿着纵横两个方向,布置在建筑周边、电梯间、楼梯间及荷载较大的位置,墙体间距满足规范,同时单片剪力墙的水平剪力不能高于结构底部总水平剪力的30%。在设计第二道防线时,要对剪力墙连梁的跨高比进行严格控制。实践表明,剪力墙连梁跨高比为5时,各项性能是最好的。(2)在进行剪力墙梁、柱设计时,应该坚持强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的原则。此外,对于中震程度建筑混凝土结构,需要考虑第一级别剪力墙,墙肢数量最少要保持4肢。当第一级别的剪力墙进入塑性阶段后,需要在级别较小的剪力墙进行多道设防,避免建筑在震动下过度变形,从而对级别小的剪力墙造成危害。在上部结构设计中,设计者应有选择的将纵横两片剪力墙连接在一起,在遇到中震或者大震时,剪力墙开裂会达到耗能的作用,这样就保持了建筑延性破坏,确保了建筑整体性能不损坏,真正做到小震不坏、中震可修、大震不倒,以保证人民生命财产的安全。

3结束语

在新时期下,不管是业主,还是建设单位都对建筑工程的整体质量有很高的要求,即使是墙体开裂都会对人的心理带来不好的影响。因此结构设计时必须根据具体情况,认真、仔细的对混凝土结构进行设计,并反复审查,发现问题后及时解决,不断优化混凝土结构设计方案,从而促进建筑工程施工质量的提升,为整个建筑工程各项功能的实现提供保障。

作者:毛亚凤 单位:昆明理工大学

参考文献:

[1]张立军.论房屋建筑混凝土施工技术[J].工程技术研究,2017,(2):73+75.

[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技术与质量管理[J].住宅与房地产,2015,(28):53+57.

土建结构工程论文范文第2篇

关键词:建筑材料;

发展;

土木工程;

影响

中图分类号:S969 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2015)02-177-001

土木工程是指一切和水、土、文化有关的基础建设的计划、建造和维修的统称。一般的土木工程项目包括:道路、水务、渠务、防洪工程及交通等。

土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的,它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌,因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。而建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助于这些物质条件,经济而便捷地建成既能满足人们使用要求和审美要求,又能安全承受各种荷载的工程设施,是土木工程学科的出发点和归宿。

对土木工程的发展起关键作用的,首先是作为工程物质基础的土木建筑材料,其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时,土木工程就会有飞跃式的发展。从历史来看,建筑材料的发展促进了土木工程的三次飞跃式发展。

一、砖和瓦的出现和使用是土木工程的第一次飞跃

人们在早期只能依靠泥土、木料及其他天然材料从事营造活动。大致在新石器时代,原始人为避风雨、防兽害,利用天然的掩蔽物,例如山洞和森林作为住处,并逐渐使用简单的木、石、骨制工具,伐木采石,以粘土、木材和石头等,模仿天然掩蔽物建造居住场所,开始了人类最早的土木工程活动。随着生产力的发展,农业、手工业开始分工。中国在公元前十一世纪的西周初期制造出瓦,最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能,可以就地取材,而又易于加工制作,使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。

砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18~19世纪,在长达两千多年时间里,砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料,为人类文明作出了巨大贡献,甚至在目前还被广泛采用。在构造方面,形成木构架、石梁柱、券拱等结构体系;
在工程内容方面,有宫室、陵墓、庙堂,还有许多较大型的道路、桥梁、水利等工程。如中国在西周时代已出现陶制房屋版瓦、筒瓦、人字形断面的脊瓦和瓦钉,解决了屋面防水问题。砖和瓦的出现,使土木工程材料由天然材料进入了人工生产阶段,为较大规模建造土木工程创造了基本条件。

二、钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃

十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋,这是钢结构出现的前奏。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的梁、拱结构外,新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广,出现了结构形式百花争艳的局面。

建筑物跨径也从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米,直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥,在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔,甚至在地面下铺设铁路,创造出前所未有的奇迹。

为适应钢结构工程发展的需要,在牛顿力学的基础上,材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展,土木工程从经验上升成为科学,在工程实践和基础理论方面都面貌一新,从而促成了土木工程更迅速的发展。

三、混凝土的出现和使用是土木工程的第三次飞跃

十九世纪20年代,波特兰水泥制成后,混凝土问世了。十九世纪中叶以后,钢铁产量激增,随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料,其中钢筋承担拉力,混凝土承担压力,发挥了各自的优点。二十世纪初以来,钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。

从三十年代开始,出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力,大大高于钢筋混凝土结构,因而用途更为广泛。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现,给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式,使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。

由此可见,建筑材料的发展对土木工程的发展影响巨大,预计随着新型建筑材料的蓬勃发展和未来对建筑的多方面要求,必然引起土木工程的再次飞跃发展。

四、从建筑材料发展看土木工程的发展趋势

现代土木工程的特点是:适应各类工程建设高速发展的要求,人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密、设备现代化的建筑物。既要求高质量和快速施工,又要求高经济效益。这就向土木工程提出新的课题,并推动土木工程这门学科不断发展。

随着建筑需求的提高,大量高强轻质的新材料不断出现。比如铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)已开始应用。而对提高钢材和混凝土的强度和耐久性,也已取得显著成果,而且还仍继续进展。

目前,钢结构发展迅速。与传统的钢筋混凝土结构相比,钢结构由于本身的自重较轻,强度较高,在经历震动时不仅不会发生太大的位移变形,反而还可以削弱地震波,从根本上确保了建筑的安全性。而且钢结构承载力高、密闭性好、节能减排、绿色环保,同时钢结构比传统结构更易拆除且用料省、回收利用率高,墙体也多用环保材料如防火涂料、节能砖等,因此降低了钢铁污染所带来的高风险。另外,由于钢结构的自身优势,其多用于超高层、超大跨度的建筑中,不但拓展了人们的生存空间,提高了人们的生活质量,也缓解了人多地少的矛盾,符合可持续发展的理念,是名副其实的绿色建筑。

从总体上说,钢结构建筑代表了未来的建筑发展新模式,体现了绿色环保、舒适美观、布局独特、抗震性能优良等理念,符合我国建筑产业化和可持续发展的要求,是我国现代化建筑发展的必然趋势。

参考文献:

土建结构工程论文范文第3篇

关键词:土木工程;
结构设计;
存在问题;
解决方案

近年来,我国高速公路、桥梁、高楼大厦的建成,不仅给人们生活带来了极大的便利,还促进了我国建筑事业的不断发展。但是在土木工程施工过程中,经常有事故发生,一定程度上给人们的生活带来了麻烦,浪费了国家的经济财产。所以针对这一现象,国家要加强对土木工程建设的监管力度,减小事故发生的比例,结构设计者在设计的过程中既要保证设计的合理性,还要保证其安全性。

一、土木工程结构设计存在的问题

土木工程结构设计是工程建设的重要环节,结构设计的效果与施工的水准,决定着结构工程的安全性[1]。从调查得知,目前我国的建筑部门,对土建结构设计的管理水平还比较低,与发达国家还有很大的差距,事故发生的频率比较高,且经济损失也比较惨重,此外,我国土建工程结构设计缺少严格的规范,这也会导致设计结构的牢固性差,没有足够的承载力,带来安全隐患。结构的牢固性可以保证建筑的安全性,所以结构的设计者在设计的过程中要把安全设计理念放在第一位,防止因结构不牢固而导致坍塌现象的发生。近年来,我国的土木工程结构设计存在的问题主要体现在以下几个方面:

(一)工程设计安全规范标准低

土建工程的结构设计安全性主要体现在:结构构件的承载能力、安全性,结构的整体牢固性、耐久性等方面。我国土建工程的结构设计安全性设计标准总体要比国外低,这会给工程施工带来很大的困难,也会导致工程的质量降低。

(二)工程设计规范整体牢固性擦差

土建工程建筑不仅要保证结构构件有足够的承载能力,还要保证整体结构的牢固性,保证结构的牢固性是为了不会因局部的破坏而导致了大范围的坍塌,或者是说不会造成不良的后果。结构的牢固性主要是凭借结构的延性和冗余度来保证的,这样可以有效的抵抗地震、爆炸等灾害的破坏,减小灾难的损害程度,减少经济损失[2]。对于这样的问题我国很常见,很多工程的整体牢固性都很差,面对地震、火灾、爆炸等灾害的发生,造成很严重的后果,往往都会整体坍塌,特别是在地质情况较为复杂的地区这种现象发生的频率更高。我国土木工程在结构设计时不重视其整体牢固性的现象是普遍存在的,造成的后果也是令人胆战心惊的。

(三)土木工程的耐久性、使用和维护意识差

土建工程的耐久性是工程结构设计的重点,所以对其要求非常严格,要考虑很多方面,要考虑到环境因素、地质因素等,要根据具体情况进行合理的规范[3]。我国在混凝土结构施工过程中,总会发生因钢筋生锈导致混凝土腐烂现象的发生,不仅会导致安全事故发生,还大大减少了土建结构的使用寿命,这种现象的发生与使用者有关,使用者并没有足够的认识,使用和维护意识比较差。

(四)忽略了环境的影响

土木工程结构设计要考虑环境因素,要综合气候的湿度、温度、水土的酸碱度进行分析,但在现实的设计过程中,往往这些因素总是被忽略,这不仅会给混凝土的施工带来很大的麻烦,还不利于保持工程的耐久性和安全性[4]。

(五)对构造柱和承重柱的区分问题

土木工程结构设计的构造柱和承重柱,可以有效的防止墙体裂缝现象的产生,二者的合理配合设计是提高房屋防震水平的重要手段。但目前来看,实际人员总是混淆构造柱和承重柱的概念,在没有任何前提条件下,将承重柱的设计方法直接用到对构造柱的设计中,这是不能抵抗地震的强烈震动的,进而就会导致墙体出现裂痕,甚至房屋整体倒塌。

二、土木工程结构设计的解决方法分析

加强土木工程建设结构的安全性和耐久性是十分必要的,符合我国当今社会的发展状况和要求。土木工程结构设计的安全性是国家较为关注的内容,所以国家要针对发现的问题找到合理的解决方案,例如:国家的相关部门要强化土木工程耐久性的基础理论研究,并制定标准的技术规范和监察措施,完善土建工程结构使用阶段的正确监察和维护机制;
加强设计人员对结构耐久性和使用寿命的意识,用科学的手段约束从业人员和机构的认证;
学习外国的先进技术和建筑经验,注重人性化管理,鼓励科技创新,提高技术水平;
合理制定结构设计的标准,建议建筑单位吸取不同的意见,使规范达到标准[5]。具体可以从以下几个方面来改进:

(一)严格要求土木结构设计规范和标准

土木工程的结构设计理念和技术水平要符合国家的规范,对于那些不够完善的技术,要虚心的向国外学习借鉴,并结合自己的实际情况,科学的改进技术,此外还要完善管理体制,做到科学管理。

(二)加强设计人员的业务水平

土木工程建设的结构设计人员是建设中的关键,在人才的选用时,应选择综合素质高、具有丰富经验、和较高责任感的人,这样可以保证土木工程的设计质量和水平。建筑单位应加强设计人员的理论学习,找专业人才进行培训,是设计人员可以熟练的掌握设计理论和设计方法,不断完善自身的知识体系,使自己的设计水平上升大一个新的高度。建筑单位应对设计人员做出的数据进行仔细分析,防止安全隐患的发生。

(三)定期对土木工程进行检查

国家的监管部门要加大对土木工程的监管力度。事实上,土木工程建筑在使用前和使用时是很难发现牢固性问题的,所以,应该定期对工程进行检查,保证其安全性和耐久性。

结束语:

综上所述,土木工程建设作为我国主要发展的事业,有利于经济的快速发展,同时,土木建筑工程设计的安全性是大家普遍关心的问题。土木工程的安全性和耐久性是建筑中的关键问题,它决定着工程的质量和使用年限,关系着人民的生命和财产安全,所以,土木工程结构设计人员要不断总结经验,提高自己的设计水平,设计出安全系数高的建筑方案,保证国家和人民的利益。

参考文献:

[1] 李策.基于土木工程结构设计安全问题及应对策略探究[J].建材发展导向(下),2014(11):116-116.

[2] 楼晓雷.关于土木工程结构设计中存在的问题及措施[J].建筑工程技术与设计,2014(9):124-124.

[3] 刘军,鲍利.某体育馆结构分析设计及相关问题的思考[J].江苏建筑,2012(1):33-35,63.

土建结构工程论文范文第4篇

【关键词】岩土工程;
勘察设计

一、引言

岩土工程的勘察与设计是项目建设的基础,其成果将直接影响建设项目的工程安全和造价,必须引起高度重视。岩土工程勘察的目的是运用各种勘察测试手段和方法,对建筑场地进行调查研究,分析判断修建各种工程建筑物的地质条件以及建设对自然地质环境的影响;
研究地基和上部结构共同工作时,保证地基强度、稳定性以及不致产生过大沉降变形的措施,分析并提出地基的承载能力;
提供基础设计、施工以及必要时进行地基加固所需要的工程地质和岩土工程资料。

二、岩土工程的特点

岩石的裂隙性和土的孔隙性是岩石和土区别于混凝土、钢材等人工材料的主要特点。

(1)岩石的裂隙性

岩石总是或稀或密、或宽或窄、或长或短地存在着各种各样的裂隙,这是岩石区别于混凝土的主要特点。这些裂隙有的粗糙不平,有的光滑;
有的平直,有的弯曲;
有的充填,有的不充填;
有的产状规则,有的规律性很差。裂隙的成因复杂多样,有岩浆凝固收缩形成的原生节理,有沉积间断形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷裂隙和风化裂隙,还有变质作用形成的片理、劈理等,在岩石中构成极为多样非常复杂的裂隙系统。人们将岩石和裂隙视为一个整体称为“岩体”,将裂隙概化为“结构面”。搞清结构面的产状、参数和分布,是岩土工程勘察设计的重点和难点。

(2)土的孔隙性

根据土力学解释:土是一种散体结构的材料,存在孔隙。对于饱和土是固、液两相;
对于非饱和土,是固、液、气三相。于是产生了有效压力和孔隙压力;
孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。在饱和土中,由于孔隙水压力的增长和消散,不同的加荷速率地基承载力不同;
是否及时支撑,对软土基坑稳定有不同的表现;
渗透系数和地层组合的差别,导致基础沉降速率的差别等等。饱和土中的超静水压力可导致挤土效应,使桩被挤断、挤歪和上浮;
地震时的超静水压力导致砂土和粉土液化。非饱和土的孔隙气压力形成基质吸力,基质吸力随着土中含水量的增加而降低,因而是不稳定的。膨胀土和黄土随湿度的增加而强度显著降低,非饱和土基坑雨季容易发生事故,花岗岩残积土边坡暴雨容易发生浅层滑坡,都和基质吸力降低有关。总之,把握好孔隙压力是岩土工程的重要环节。

三、土工程设计的特点

建筑工程岩土工程设计在整个建筑工程设计中,占着非常重要的部分一是因为地基土情况变化复杂二是因为建筑物特别是高层建筑基础受力较复杂三是因为基础方案选择正确与否直接影响工程造价四是地基基础方案涉及深基础、浅基础、复合地基、基础托换、甚至基坑降水支护。要综合考虑桩同作用、地基基础与上部结构共同协调等,业务面知识面广泛。

因此,在工程设计中,要本着安全适用、经济合理、尽可能技术先进的原则,在不断学习国内外成功经验的基础上,不断完善设计。在基础方案设计中既要考虑上部结构的形式、荷载和刚度,又要考虑工程地质情况,还要考虑当地建筑材料及施工条件。

四、岩土工程勘察

岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括:土力学的理论、工程地质理论、工程力学理论等,是用地质学、岩土力学、工程地质学的理论,按照科学的勘察程序与方法,利用有效的测试仪器和技术,调查和工程建设有关的工程地质条件和水文地质条件,评价存在的与岩土工程有关的工程地质和水文地质问题,为工程建设的设计、施工等提供详实、科学、准确的地质资料。这些工程理论都是一种半科学半经验的理论,很多理论是建立在经验的基础上的,如很多公式都是经验公式。岩土工程问题的解决过程实际上是在理论的指导下,岩土工程技术人员利用自己的工程经验,结合工程实际情况,建立相应本构模型,运用合理适宜参数,加上良好的判断力,解决问题的过程。对岩土工程技术人员来说,扎实的基础理论同丰富的经验、良好的工程判断力是同等重要的。在学习和运用理论的过程中,一定要注意隐藏在公式和规律背后的背景知识和真正实际内涵及其假定边界条件。而积累经验的过程可分为:分析与预测现场观测对分析、预测和现场观测结果进行比较、分析、评估和总结3个过程,可见积累经验的过程也离不开理论的支持。

五、工程勘察实例

(1)工程概况

国内某大型钢铁企业决定投资2亿元建设1台360m2大型烧结机,采用先进技术和工艺节能降耗,加强环境治理,达到国内同类型烧结厂装备水平,争取将烧结工艺和装备水平迈上一个新台阶,3年半内收回投资,获得良好的经济效益和环保效益。其烧结机主厂房为钢筋混凝土结构,5层,高46m,厂房面积137m×22m。设计委托岩土工程勘察要求提供岩土技术参数及分析评价,并对基础设计及处理。对不良地质现象防治作出论证和建议,经业主委托,工程地质勘察单位组织施工,提交场地资料如下:主要土层分布为杂填土、粘土、粉质粘土、强风化页岩(埋深为28~30mm),中风化页岩等。水文地质状况为:上层滞水、水量不大。区域地质构造为低山丘陵与平原地带,区域断裂比较发育。根据构造调查,拟建场区无断裂通过。结论为:所建场区地层分布稳定,无断裂通过无不良地质作用,场地是稳定的,适宜建筑。

土建结构工程论文范文第5篇

论文摘要: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。本文论述了土木工程的涵义、现状及未来的发展趋势。

引言

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。

一、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。经过多年的发展,目前土木工程的实践和研究己取得显著成就,无论是结构的力学分析,还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段,都有了非常大的突破;
特别是近若干年,在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来,土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。

二、土木工程的发展现状

我国的土木工程建设从20世纪50年代起一直没有停过,且发展很快,尤其在近年来,发展极为迅猛,几乎整个中国成了一个大的建设工地。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。

截止2000年底,我国铁路运营路程已达6.78万公里,居世界第4位,亚洲之首。铁路朝着城市轻轨和地铁两方而发展。同时,我国也在积极建造高速铁路,武汉至广州的高速铁路运营时间仅需4小时。此外,磁悬浮列车也在发展。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。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,己跨入世界水平先进行列。目前,我国己建成千米以上大桥3座、800m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420m的钢筋混凝上拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。在水利建设方面,50年间全国兴建大中小水库8.6万座,水库总蓄水量4580亿立方米。建设和整修大江大河堤防25万公里,目前防洪工程发挥的经济效益达7000多亿元。在大坝建设方面,我国先后建成了青海龙羊峡大坝、贵州鸟江渡大坝、四川二滩大坝等水利工程。

三、土木工程的发展趋势

(一)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。高性能混凝土及其它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。

(二)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。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。

(三)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。

(四)建筑工业化

建筑长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上。解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程,特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展,但是总的来说落后于其他工业部门,所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。要正确理解建筑产品标准化和多样化的关系,尽量实现标准化生产;
要建立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、区域化的施工组织形式,同时还要不断推进新材料、新工艺的使用。

(五)空间站、海底建筑、地下建筑

早在1984年,美籍华裔林铜柱博士就提出了一个大胆的设想,即在月球上利用它上面的岩石生产水泥并预制混凝土构件来组装太空试验站。这也表明土木工程的活动场所在不久的将来可能超出地球的范围。随着地上空间的减少,人类把注意力也越来越多地转移到地下空间,21世纪的土木工程将包括海底的世界。实际上东京地铁已达地下三层:除在青函海底隧道的中部设置了车站外,还建设了博物馆。

(六)结构形式

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。

(七)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。并且在土木工程的各项专业活动中,都应考虑可持续发展。这些专业活动包括:建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设,海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。

参考文献:

[1]段树金.土木工程概论[M].北京:中国铁道出版社,2005.