现代土木工程的特点与未来土木工程的发展 李学明

发表时间:2019/3/27   来源:《电力设备》2018年第29期   作者:李学明
[导读] 摘要:伴随人民日益增长的精神文明追求,以及现代社会科学技术的迅猛发展,任何产业的要求标准都被提升了不止一个档次。

        (身份证号:45262219900601xxxx)
        摘要:伴随人民日益增长的精神文明追求,以及现代社会科学技术的迅猛发展,任何产业的要求标准都被提升了不止一个档次。土木工程类产业也不例外,而且其受到关注及要求的保准更上一层楼,因为土木工程的发展是与人类生活、生产息息相关的。本文重点研究土木工程的发展与特点,以此推动土木工程紧随人类发展的脚步,满足社会发展需求。
        关键词:土木工程;特点;发展
        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、桥梁工程、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,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去探索。 
        二、现代土木工程的特点
        1、建筑材料
        随着科学技术的发展,建筑材料的更新无疑成为一大特点,很多新型建筑材料此起彼伏,比如,铝合金、镁合金、节能材料等等。当然这些材料各具优点,价格优势、应用优势、节能优势等等,但是,缺点也不能忽视,这也是未来土木工程发展的特点,需要找寻一种将缺点降低到最低的建筑材料。
        2、地质和地基
        一项土木工程项目往往其最为基础的部分就是地基,而觉得地基是否符合建筑条件的标准是地质条件,这两大因素直接决定了土木工程项目的可行性。然而现阶段的土木工程中,对于地质与地基的勘查与测量技术,仍然只是取样与实验,这完全无法适应社会发展需求,需要长时间的进行不断实验与探索,以期找寻一种适应超大型现代化建筑建设的需求,从而完善现代土木工程的发展。
        3、工程规划
        在以往工程规划中,往往会采取经验较为丰富、施工较为成功的方案进行实施。但是,以往单栋建筑的规划经验已经无法满足现代社会多栋、大型建筑设施的需求,需要从根本上对建筑工程进行系统与科学的分析,通过实地考察,进行运用相关知识进行科学规划。而一些特大型的工程类建筑,往往还需要考虑到自然环境与气候变化,从而在规划中趋利避害。
        4、工程设计方面
        人们努力使设计尽可能符合实际情况,达到适用、经济、安全、美观的目的。为此,已开始采用概率统计来分析确定荷载值和材料强度值,研究自然界的风力、地震波、海浪等作用在时间、空间上的分布与统计规律,积极发展反映材料非弹性、结构大变形、结构动态以及结构与岩土共同作用的分析,进一步研究和完善结构可靠度极限状态设计法和结构优化设计等理论;同时发展运用电子计算机的高效能的计算和设计方法等。
        5、工程施工方面
        随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展,施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法,日益走向科学化;有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样,不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率,而且可以解决特殊条件下的施工作业问题,以建造过去难以施工的工程。
        三、未来土木工程的发展
        1、指导理论的继续发展。


在可以预见的将来,土木工程工程技术理论的核心部分仍然是力学,新的分析方法和新的数值处理方法将是土木工程中力学的突破方向。在对复杂结构、流体介质等情况下的受力分析和近似上,现有的方法仍然具有很大的局限性。更加专门化的数学在将来也应该有很大的发展,用以处理土木工程技术中复杂的数值问题。更先进的电子计算机的应用,使得对复杂的情况的模拟更有把握,更接近于现实。力学也会突破宏观框架,向微观发展,控制论,虚拟现实等技术也在力学中加深影响。
        2、工程实现的变化。土木建筑的最终目的是建设出合乎设计要求的工程构造物,从设计到成果中间需要一个很长的工程实现的过程。这也是土木工程一个重要的组成部分。甚至可以说是土木工程最重要的方面,有了好的理论和设计,没有好的工程实践,一样不会产生一个优秀的作品。
        (1)全过程信息化。信息化的特点将更深的渗透到未来的土木工程中,重点不仅仅限于CAD方面,也包含对工程进度的管理、运行中数据资料的收集,分析,整理;对建筑物结构,强度,可靠性的分析和相应对策的决策等。这些也是主动控制和智能化实现的基础。全过程信息化对今后的土木建筑构造物的维护有很大的意义。比如可以使用植入的传感器配合电子计算机实现对建筑全方位的实时的监控,及时掌握整个建筑物的状态。我国现在正是基本建设的高潮,20~30年后,现在这些建筑物逐渐进入维护期。如果能在现在建造过程中就做好各种信息化准备工作,对今后维护也大有帮助。信息化也成为专家系统技术的基础。程序的解题能力不仅取决于它所采用的形式化体系和推理模式,而且取决于它所拥有的知识。要使一个程序具有智能,必须向它提供大量有关问题领域的高质量的信息输入。
        (2)可持续发展和人性化。这两个要求是与社会经济的发展相适应的,社会的发展要求更加充分合理的利用资源,社会生活水平的提高也提高了对土木建筑设施人性化的要求。 整个土木工程过程是建立在对资源和能源的不断消耗上的,在可持续发展成为整个社会的主题的时候,土木工程也必然的要面对这个问题。对资源和能源的节约,包括在建设中的和使用过程中的,成为土木工程以后的一个方向,这要求有良好的设计和有效的运作管理机制,土木工程构筑物在它的整个寿命周期,从规划,设计,建造到建成后的使用,维护,拆除都要尽量的将对环境的影响降到最小,同时尽可能大发挥它的社会经济效应。这对土木工程提出了新的要求。具体的要求包括,资源的保护,资源再利用,污染控制和全方位的质量。我国正在施工中的青藏铁路较好的体现了可持续发展的特性,从设计环节开始就注意了对青藏高原脆弱生态环境的保护,全路设计为封闭构造,杜绝了固体废弃物的污染,也严格的控制了噪音污染。施工过程中也相当注重对周围环境的影响。
        3、主动控制技术。迄今,绝大部分的土木工程建筑都是被当作一个静态的,被动的物体。对周围环境的影响,如风动,温度变化。突发事件等只能依靠自身的结构进行被动的抵御。显得缺少灵活性和应变能力。今后土木建筑设施的一个发展方向之一就是主动控制技术在建筑构造物中的应用。运用计算机技术和模糊控制技术,以及一些预设的控制结构。使得建筑物能够对各种环境因素做出适当的反应。向新能源和能源多极化发展。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。向可持续发展。合理利用自然资源,注重既有土木工程设施的再利用,实现可持续发展,土木工程师主动做到节能节地,并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用。
        四、结束语
        现代土木工程管理工作具有了新的特点及发展,它是人类集体智慧的结晶。但随着信息化时代的到来,也必定会为土木工程的发展带来新的契机,为其注入新的活力。
        参考文献:
        [1] 刘西拉 关于我国工程建设技术发展的战略思考[J].土木工程学报版,2011.
        [2] 沈蒲生 高层建筑疑难释疑[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
        [3]刘西拉 等.关于我国工程建设技术发展的战略思考[J].土木工程学报版,2005.12,38(12)

 

 

 

 

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