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中图分类号:K82 文献标识码:A
1 土木工程发展的重要意义
土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。城市的高楼大厦拔地而起,各种桥梁、水利工程、四通八达的公路贯穿各个省市。土木工程是保证人类居住和交通的支柱产业,完善土木工程的建设和发展,实现经济、社会、环境统一协调发展,成为目前土木工程的关注热点。人类为了争取生存,为了争取舒适的生存环境,预计土木工程必将有重大的发展。
2 土木工程的发展现状
了解土木工程的发展现状对其未来发展有着重要的意义。本章节在经过笔者多年来的施工经验中得出些结论,并形成了文字,具体如下。
2.1 土木工程理论的发展
土木工程的发展包括两个部分,即土木工程理论和土木工程设计,理论是基础、设计是理论的体现,只有建立坚实的理论基础,才能让土木工程设计得到最大的进步。土木工程理论包括力学、统计学、计算机等学科,需要对每个学科综合加固,切实保证理论基础的可靠性。计算机技术的发展也给土木工程带来了极大的飞跃,针对建筑、道路、铁路、桥梁、隧道等专业开发了相应的计算软件,这给土木工程的设计带来了很大的突破。随着信息化进程的加快,土木工程发展的信息交流得到了很好的进步,对于国家各个建设项目、甚至国际项目的优势理论都可以与同行进行交流学习。
2.2 土木工程设计的发展
土木工程设计和规划改变了凭借经验设计的惯例,趋利避害地全面考虑土木工程的安全、环境、经济等所有因素。随着新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现,人类更有可能从事更大规模的土木工程修建,高层建筑不仅在数量上越来越多,超高层、超大跨桥梁和大跨结构等大型复杂结构的兴建,结构设计呈现更长、更高、更柔的发展趋势。土木工程设计是建立在坚实的理论基础上的,随着对土建项目要求的增长,土木工程设计也更加向更复杂的方向发展,只有把握好新技术、新优势才能把土木工程设计想更加完善的方向发展。目前,土木工程设计发展取得了一定的成绩,在形式、受力等方面取得了进步。
2.3 土木工程施工的发展
土木工程施工的发展体现在施工材料、施工设备和施工工艺三个方面。施工材料出现了复合材料高强钢材等全新建筑材料,如碳纤维、玻璃纤维增强塑料、双层中空玻璃、镁合金、镀膜玻璃、铝合金、各种节能混凝土等,新型材料在工业和民用建筑中得到广泛使用,为复杂大型土木工程提供了重要物质基础。工程实施的设备、工具不断地向自动化、机械化、科学化发展,使得大规模复杂的土木工程不断发展并得以实现,推进了土木工程的科学快速发展。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,也为地下空间开发提供了宝贵的经验。
总之,我国土木工程的设计、施工和理论研究方面取得了很大的进步,但是与发达国家还是有一定的差距。未来土木工程不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,更要加强土木工程理论和技术的融合与渗透,实现土木工程的更大突破。
3 土木工程的发展趋势
前文根据笔者的实际经验,已经阐述了土木工程的发展现状。经过论证得出,土木工程理论的发展,土木工程设计的发展及土木工程施工的发展三者是息息相关的,互补关系,在具体施工中起到非常重要的作用,并不断得到施工人员的喜爱。
3.1 向信息化趋势发展
加快信息化建设并带动工业化,这是我们的国家提出的新时代的奋斗目标。信息化建设是利用计算机技术、网络通信技术、智能信息处理技术、自动化控制技术等进行改造。通过信息化建设,使传统控制方式下一些较难实现的高难度项目成为可能,信息化技术将全面革新设计技术和施工技术,在土木工程界已发挥了巨大的作用。以数字化信息处理技术的网络通信技术为背景的技术服务系统,工程设计的传统过渡到基于网络的并行设计和协同控制,解决这一复杂设计系统的管理与协调需要协同技术。信息化的社会背景为只能建筑的兴起提供了更为广阔的空间,对信息资源和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合,使人们获得投资合理,都将被纳入计算机辅助施工技术系统之中。
3.2向虚拟现实技术发展
沟通的虚拟现实技术在土木工程提供了一种新观点和方法,结合计算机技术、传感器技术、网络技术和多媒体技术等高新技术的综合。虚拟技术是一种新的人机交互技术,让人仿佛置身在现实世界中,一方面,将广泛应用于工程项目招标投标、施工过程和方法可以很好的进行清算,其计算在结构设计和施工过程仿真、复杂的计算过程更有其独特的优势。但环境模拟技术及相应的实验设备是目前瓶颈耐久性土木工程研究。通过实现虚拟技术来解决这些问题是一个最可能的是未来的发展方向。这种方法受到信息接收者经验的限制,使得使用这种方法交流起来比较困难。虚拟技术是一种新的人机交互技术,可以将施工过程和方法很好的变现出来,通过虚拟技术的实现来解决这些问题是未来最可能的发展方向之一。
3.3 向超大型土木工程方向发展
在21世纪,随着新材料、新结构、新技术的出现,新的施工方法将更大规模土木工程建设、实现新突破。近年来,随着大规模生产优质水泥、纤维和玻璃纤维混凝土和聚合物浸渍混凝土混凝土发达,带来了土木工程结构,新开发的设计理论和施工技术等。碳纤维的应用研究,土木工程领域中的另一个重大突破。如何合理使用高强度钢也是一个重要的研究课题,和其他高性能混凝土复合材料也将朝着轻、强、良好的韧性和使用性能方面的开发,既从数量的高层建筑钢结构和用法的高性能材料需要进一步增加。
3.4 向地下、太空、沙漠、海洋空间发展
空间资源越来越紧张,开发地下、太空、沙漠和海洋空间是解决当前空间和土地资源紧张的一个有效途径。为了综合利用地下空间资源,地下空间开发逐步向深层发展,在地下空间开发中的应用将加强。美籍华裔林铜柱博士就提出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将有可能向太空发展。世界未来学会对下世纪初设想将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲,研究开发使用沙漠地区太阳淡化海水的经济上是可行的方案。许多国家将建筑空间向海洋拓宽,船上设有小型喷气式飞机的跑道、医院、旅馆、超市、饭店、理发店和娱乐场等。
结语
综上所对土木工程发展的重要意义,土木工程的发展现状及未来趋势所述,土木工程行业是我国的支柱产业,影响我国基本建设的行业,高新技术对土木工程这一传统专业的改造及影响。因而我们对土木工程的研究和实践也更加重视。
笔者认为,随着国民经济的发展,土木工程行业是我国的支柱产业,影响我国基本建设的行业,高新技术对土木工程这一传统专业的改造及影响。如何顺应这一科技革命与创新的潮流,并研发新工艺、新技术、新型材料是未来土木工程发展的必然趋势。我国土木工程的设计、施工和理论研究方面取得了很大的进步,但是与发达国家还是有一定的差距。未来土木工程不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,更要加强土木工程理论和技术的融合与渗透,实现土木工程的更大突破。
参考文献
[1]任秋荣,叶龙,李向召.土木工程发展现状及趋势[J].制造业自动化,2011(12):150-152.
[2]李青柱.土木工程发展现状及未来趋势浅析[J].民营科技,2012(06):181.
[3]薛扬欣.土木工程发展现状与趋势探讨[J].山西建筑,2012(27):277-278.
[4]祝彩霞,刘慧.浅析土木工程的发展现状与发展趋势[J].中国高新技术企业,2007(15):164.
[5]华力军.土木工程发展的现状及其发展趋势[J].中国高新技术企业,2008(12):236.
[6]江见鲸,江波.土木工程发展展望[A].天津大学建筑工程学院.庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C].天津大学建筑工程学院:2001(04).
关键词: 地方性院校;地方经济;土木工程;人才培养
Key words: local undergraduate college; local economy; civil engineering specialty; talents cultivation
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)23-0219-02
0引言
榆林学院位于陕西榆林市,榆林是盛产能源矿产资源地方,被誉为中国的“科威特”。榆林学院是一所省属综合性本科院校,也是国家级能源化工基地和历史文化名城榆林唯一的普通高校。它的前身是创建于1958年的绥德师范学院。在2003年成功地从师范专科学校转型为地方综合性本科院校。土木工程专业于2005年经陕西省高等教育委员会批准设立,并于同年9月开始正式招生。无论从办学条件、师资力量,相对于院校的同专业来说,榆林学院土木工程专业都是一个婴儿。在教育部颁发的《普通高等学校本科专业目录》和《工科本科引导性专业目录》中将建筑工程专业调整为土木工程专业,设置了建筑结构工程、市政工程、建筑经济与管理、道路与桥梁工程、岩土工程和水工结构工程等6个专业方向[1]。合并之后的土木工工程专业被称之为“大土木工程”,它涵盖了原来的建筑工程、交通工程、矿建、城镇建设、工业设备安装工程、饭店工程、涉外工程、土木工程等八个专业,范围更广、支系更多、科目更为复杂。近些年,“大土木工程”对人才培养的规格和模式提出了新的要求,使得地方本科院校土木工程专业不断改革课程体系、优化课程结构,用以服务当地经济。榆林学院土木工程专业正处于起步阶段,而此阶段人才培养的核心问题是如何在人才培养模式上凸显“地方性”与“应用性”,怎样能够适应本地方经济发展和区域建设的需要,寻找适应性较强的应用型人才培养模式。
1服务于地方经济建设的本科院校人才培养目标的定位
服务于地方经济建设的本科院校土木工程专业在人才培养模式上的凸出点在于“地方性”与“应用性”,那么地方经济的建设需要应用性的高级技术人才[3]。从地方本科院校走出去的学生较大多数留在地方,为地方建设出份自己的力量。人才培养的模式中就要突出地方性,即地方高等学校培养的人才,主要用于为本地区服务。因此在本科培养教育的同时也要与本地区紧密结合起来,为本地区的经济建设服务。
榆林学院处在榆林经济大力发展的优势下,城市及周边的建设也在飞速发展,同时又是仅有的一所本科院校。榆林由于所处陕西最北边,处于黄土高原和毛乌素大沙漠的交界地带,因此环境相对较差。陕西省知名院校如西安建筑科技大学、长安大学、西安交通大学等毕业的学生大多数进入名企工作、大中城市工作或继续学习。在这样的就业情况下,使得榆林的市场中土木工程专业人才空缺较大。我校要抓住市场空缺,采用独特的培养方案培养出一批独具地方特色的土木工程人才。
在充分分析榆林地区社会、经济发展的同时,准确地定位我校土木工程专业培养目标,首先,需找差距,这里的差距不仅仅是自己与重点院校的差别,还有学生质量的差距。其次,明确地方本科院校培养人才的去向,即为谁培养专业人才。土木工程专业为本行业的企事业单位的基层建设部门、中、小城市的大、中、小型建设管理部门输送高级技术人才。再次,明确地方本科院校能够培养出怎样的高级人才。土木工程人才必须要是土建施工方面的技术人员,同时也要求技术人员具备建筑装饰、给水系统,电气、暖通空调设备安装施工方面的知识;这些人才的特点是“现场工程师”,而不是研究开发型人才;同时还要有一定的管理知识、经济知识、外语和计算机知识,相应的人文社会科学方面的素质,较好的心理素质和一定的社会交往能力。
从2005年招生以来,结合我校“立足榆林、辐射周边,为榆林及周边的建设培养应用型技术人才”的发展目标,本着“合理定位、明确方向、寻求特色”的专业建设指导思想,加强土木工程专业人才培养目标、模式的研究与实践,强化课程体系建设和改革;重视学生实践能力的培养;确保教学质量;加强师资队伍建设,加强校企交流合作,结合设计院建设提高教学、科研水平;完善教学设施;强化教学管理制度建设,加大实施力度。密切联系企业,服务经济,服务社会,充分利用地域优势,加强产学合作,积极与房地产、施工、监理、设计院等相关领域企业进行交流、协作,力争实现校企相结合办学。探索适合榆林地区及周边省市经济发展需要,大力培养土木工程专业人才,并与地方经济相适应,将更有助于推动地方经济的发展。
2地方本科院校土木工程专业培养特点
榆林学院土木工程专业提出扩宽专业口径,增强人才的适应能力的培养特点,即“厚基础,宽口径”的教育思路[2],培养立足于地方,面向地方实际,满足地方需求,注重素质教育的土木工程专业人才。
“厚基础”的学生往往动手能力较弱,毕业以后更多选择进一步的学习深造,较少倾向于生产第一线。因此,“宽口径”是在建立在多种职能上,其中以一种职能为主的前提下,专业面尽可能地拓宽;而“厚基础”指建立在一种具有厚实的、较宽的专业基础之上的专门化教育。广博与精深、通才与专才应当在矛盾的基础上予以统一[4,5]。
以榆林学院为例,土木工程专业人才培养模式以厚基础,宽口径为主,同时还特别注重实践教育。具体体现在以下几点:第一,培养的学生首先要具备一定的生存发展技能。目前地方院校毕业生的就业压力日趋增大,刚走出大学校门的学生由于缺乏实践经验,而被用人单位拒之门外。在学习理论的同时我校增加了“工程实训”的课程;第二,培养特色应体现在学生较强的动手能力和良好的适应能力上,我校不断开展各类建筑工程设计、实训技能大赛。地方院校凝练专业特色,必须以能力培养为主导,强化实践环节为重点,突出应用性和实用性;第三,在课程设置上,基础理论知识以“必需、够用”为原则,专业理论知识以“突出重点、兼顾其它”为原则。
3明确服务于地方经济的本科土木工程专业知识结构、课程体系要求
3.1 划分专业方向目前大多数院校将土木工程划分为建筑工程、道路桥梁工程和岩土与地下工程方面,我校土木工程专业的专业方向设置现阶段应以建筑工程方向为主,待土木工程专业师资、实验条件等达到一定基础后,在开设道路与桥梁工程、岩土工程专业方向。
3.2 优化本科土木工程专业的课程体系课程体系设置是实现人才培养目标和基本规格要求的主要依据和基本保障[6]。在满足新的课程体系中应加强基础理论教学,针对土木工程专业需要的知识结构、综合素质要求,按照专业教育与素质教育相融合要求,结合我校教学计划制定的相关文件,大体把内容和课程分为公共基础课、专业基础课、专业方向课和素质拓展课以及实践教学部分。
专业基础课要求学生掌握本专业基本的科学原理与工程的关系,以及它们在工程对象中的应用法则,掌握实验、运算、分析的方法以及初步的设计方法,这是学生进一步学习专业课和分方向学习的重要基础。课程包括高等数学、线性代数、大学物理、大学物理实验、理论力学、材料力学、结构力学、电工电子学、工程制图、房屋建筑学、土力学、土木工程材料、土木工程测量、混凝土结构设计原理等。
专业方向课要求学生掌握本专业主要的工程设计与工程施工的知识[7]。学生在大三开始根据个人特长、爱好与兴趣、就业形势、地方经济建设需要等,从设定的三个专业方向中完整地选择一个方向的课程组学习。在专业方向中分为专业方向限选课和任选课。对于限选课来说,选课时要求学生主修三个方向模块中的一组课程,掌握一门学科的专业知识,具有从事某一行业工作的能力;而任选课可以根据个人的兴趣爱好可以选一些认为有帮助的课程。
实践性教学是土木工程专业非常重要的教学环节,对于培养具有创新精神和实践能力的高质量人才有着不可替代的重要作用。加强土木工程专业实践教学是培养模式革新的亮点。改变以往观念陈旧、重课堂、轻实践的现象,使得理论教学与实践教学完美结合。我校实践教学分为专业基本技能训练、专业技能训练和综合能力训练[8]。实验与实践环节要求工民建方向的课程包括混凝土结构与砌体结构设计、高层建筑结构设计、建筑结构抗震设计、土木工程施工组织设计、建筑结构试验等,学完这些课程就具备了工业与民用建筑的设计、施工和管理的知识结构。专业素质拓展课要求学生在学习理论知识的前提下,还能够熟练操作计算机绘图,能够看懂、读懂专业文章,包括专业英语、建筑CAD、各种软件培训。
4结语
地方院校肩负着地方区域经济建设输送人才的重任,在构建有特色的土木工程专业人才培养模式时,不能单一的仿效重点高校的办学模式,应认真分析地方特点和人才需求的特征,面向地方经济建设,合理设置课程体系,这样,培养的人才才能适应地方、服务地方。
参考文献:
[1]刘西拉.迎接21世纪的挑战――21世纪土木工程学科的发展趋势[M].北京:科学出版社,1997,1-4.
[2]杜智民.土木工程专业人才培养体系的研究与实践[J].长安大学学报哲学社会科学版,2001,(1).
[3]柳炳康.土木工程专业人才培养模式探讨[J].合肥工业大学学报社会科学版,2007,(1).
[4]黄事尔,赵渝林,明承林,李文渊.宽口径土木工程专业人才培养模式研究[J].高等建筑教育,2002,(1).
[5]王志骞.拓宽专业口径培养适应时展的土木工程人才[J].西安交通大学学报社会科学版,2000,(4).
2土木工程结构中的抗震技术发展
2.1合理选择地基场地
合理选择地基场地是促进我国土木工程抗震技术发展的基础保障。在实际施工过程中,设计人员应该结合实际施工状况选择合理的施工场地,施工人员必须深入施工现场,了解土木工程所在地的地质状况,明确该地段的地震活跃状况,结合当地实际地震发生情况对可能出现地震区域进行分析,研究人员还应该准确地评定该区域一旦发生地震后地震的等级以及毁坏程度等。选址过程中,应该尽量少选择不利于施工的场地,如果建设项目中必然存在施工困难的区域,施工人员应该对该区域的地质加工加固,经过筛选后的地基应该处在密度较高或者岩石较多的基土位置,从根本上提高建筑物的抗震能力。
2.2关注建筑结构的规则特性
实际施工中,为提高土木工程的抗震能力,施工人员还应该更高度关注建筑结构的规则特性。土木工程结构设计人员应该尽量选择最简单的抗侧力结构,与此同时确保结构的规律特性,在实际施工过程中,在合理分布建筑物承载能力的同时,还能提高建筑物的稳定性和牢固性。如果土木工程的结构不规则,施工时钢心和建筑物结构会出现严重的交错现象,一旦发生地震建筑物架构将出现严重偏离,整体强度降低后土木工程的稳定性也随之降低。因此,设计人员应该关注建筑结构的规则特性,减少因建筑结构不规则引发的地震灾害。
2.3合理选择建筑结构原材料
合理选择建筑结构原材料是提高建筑物整体质量的基础保障。钢筋材料在土木工程施工中使用范围非常广,钢筋材料的质量直接决定建筑物的整体抗震能力。因此,施工人员应该结合建筑施工的实际状况,选择合适的材料,在考虑钢筋韧性的同时还应该充分考虑钢筋的受力方向与竖直方向。在选取土木工程施工中使用其他材料时,施工人员在考虑材料抗震性能的同时还应该注重成本控制,从根本上为土木工程的发展提供动力。
2.4合理设计隔震及消能减震项目
地震常发带对土木工程的抗震能力要求非常高,土木工程不仅要具备基本的抗震能力还应该具有隔震和消能减震的作用。因此,土木工程研究人员应该在选址期间确保地基的密实性和稳定性,从根本上降低地震对建筑物整体质量的影响。另外,研究人员还应该结合建筑物自身存在差异,明确各建筑物的隔震系数,选择合适的隔震支座,提高建筑物的抗震性能。最后,研究人员还应该设计合适的隔震和抗震构建,明确建筑用材的延性,减小地震对建筑物的破坏。
2.5加固设计
第一,如果土木工程的结构设计存在问题,设计人员应该及时增加构建的数量,以增强土木工程整体强度为依据,提高建筑物的整体抗震性能。第二,设计人员应该通过增强建筑物承载性的方法提高土木工程的抗震能力,在扩大建筑物原截面的同时,增加构建提高建筑物的稳固性。第三,如果建筑物的整体结构不符合土木工程抗震标准,设计人员应该及时调整建筑物整体结构,在分散地震力的过程中减少地震对建筑带来的损坏。
纵观土木工程发展史,土木工程建设在和自然斗争中经历了古代、近代和现代3个历史时期,从最初的萌芽时期和形成时期到如今的发达时期和成熟时期。从最初的简陋住房到如今的多功能超高型建筑,可以说,土木工程业已经发生了翻天覆地的变化。进入21世纪以来,随着科技的发展和人民生活水平的提高,土木工程行业越来越成为国民经济发展的支柱产业,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。
1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。
2土木工程的发展现状
自从20世纪中叶第二次世界大战结束以来,土木工程业取得了飞速的发展,这时期的土木工程拥有良好的现代科学技术,先进的工程设施体系和持久耐用的建筑材料,并且随着计算机技术的不断提高,也为土木工程的发展注入了新鲜的血液,为此当今的土木工程呈现出以下几个特点:①工程功能化;②交通高速化;③施工过程工业化;④理论研究精密化。为了适应时展的需要,世界各国都建造了很多标志性建筑,例如我国上海的环球经融中心大厦,楼高492米,还有中国台湾的台北101大厦高508米,它们的出现都是当代土木工程师们智慧的结晶,如今,我国新的高楼大厦、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、新技术被大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
3土木工程的发展趋势
3.1高性能材料的发展
随着未来科学技术的不断发展,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。单一的材料将难以满足要求,复合材料也就应运而生,另外,材料的功能也将从单一的功能向多功能方向发展,并且为了适应土木领域的可持续发展,材料的使用也必须节能和环保。
3.2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,信息和智能化技术将全面引入土木工程,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。计算机技术的引入将对土木工程领域的发展产生巨大的改善,其主要有四个方面的改善,分别为信息化施工、智能化建筑、智能化交通、土木工程分析的仿真系统。人们通过计算机技术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。
3.3环境工程
进入21世纪以来,环境问题已经越来越成为人们关注的热点话题,气候问题更是对人们的生产生活产生了巨大的影响,为了更好地满足人与自然协调发展,坚持可持续发展战略,土木工程与环境工程必将融为一体不可分割,城市综合症、雾霾、土地荒漠化、气候变异、冰川消融、海水上升等一系列问题无不与土木工程息息相关,对于当代土木工程师来说,如何有效合理地解决大型乃至超大型建筑建设对环境的污染等问题,必将是土木工程师们在未来重点研究和思考的课题。
3.4建筑工业化
随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大,建筑业发展较快,物质技术基础显著增强,但从整体看,劳动生产率提高幅度不大,质量问题较多,整体技术进步缓慢。为确保各类建筑最终产品特别是住宅建筑的质量和功能,优化产业结构,加快建设速度,改善劳动条件,大幅度提高劳动生产率已是未来发展的必然趋势,为了适应土木建筑领域快速高效的发展,实现建筑工业化是必然的趋势。它的发展有四个重要方向:建筑设计标准化、构配件生产施工化,施工机械化和组织管理科学化。
3.5海底建筑
2010年4月26日,随着中国大陆第一条海底隧道厦门翔安海底隧道建成通车,中国海洋这片美丽而又神秘的领域,在中国土木工程师伟大的探索与创新下,逐渐揭开了面纱,在今后的几十年甚至几百年,海底建筑将会是一种全新的建筑形式,有效利用海底空间是未来土木工程发展的一个必然趋势,同时也对土木行业提出了巨大的挑战。目前在全球范围内,较为出名的海底建筑有马尔代夫的海底餐厅、迪拜的水铁饼酒店,相信在不久的将来,一定会有更多奇特的海底建筑出现。
3.6结构形式
随着当今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。土木工程中一些复杂的结构工程的计算将得到解决,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。
3.7新能源和能源多极化
引言
结合社会进程的各个阶段发展情况分析,土木工程建筑都起着重要的推进作用。就我国目前经济建设情况而言,国民经济中土木工程的作用日益重要。结合土木工程的发展历史来看,无论是在实际应用还是科技研究方面都取得了喜人成绩,特别近几年的飞速发展,促使土木工程建设方面有了重大飞跃,本文作者结合目前土木工程建设现实科研与未来发展情况分析未来土木工程的发展形势,结合作者观点全面分析土木工程发展未来。
1、就目前发展形势,分析土木工程当前形势
目前土木工程研究的对象主要集中在以下几个方面:
1.1高层建筑拥有全新的发展时期
目前在土木工程修建过程中,不仅原料、构造方法、施工技术等方面有所变化,自动化的施工方法也被普遍应用,建筑规模也有所增大,建筑的数量不断增多,而且高度也有所提升。我国很多城市的建筑水平已经在世界排名中位于前列,高层建筑的发展形势拥有了一个全新局面。
1.2目前土木工程发展情况,设计结构方面必然会有所变化
在许多情况下风荷载和地震荷载已成为结构设计的控制因素,因此大型复杂结构体系抗风抗震的设计理论及其相关问题正在被极大的关注。相关的研究课题将包括设计地震动及灾害性风荷载的作用机理,特大跨度桥梁的结构体系及抗风抗震。同时,“以柔克刚”的抗震思想在结构振动控制技术中将进一步得到体现,现代振动问题正在向着自适应控制、智能控制、吸震减震技术研究方向发展,土木工程结构健康检测、灾害结构相应控制等基础性的研究将会进一步加强。
1.3土木工程发展关注重心将转移地下施工建设与开发方面
随着人口数量的不断递增,在世界范围内都出现空间资源利用紧张,所以开发利用地下资源将成为缓解空间紧张最有效的方法,无论是在其他国家还是国内的发展城市中,地下施工建设和开发都成为城市发展的重点。目前,国内城市应用地下工程建设技术已经能够达到世界先进水平,这必将带来地下空间合理利用的又一个起点。
2、科技信息化为土木工程发展带来新的契机
随着科技信息化的不断进步,也带动了其他行业的发展,这也是目前新形式下国家发展的方向。科技信息化就是利用科技设备实现现代科技提升工程效率,并且最大限度的降低工程成本。通过科技信息化建设过程,使现代化的建设理念贯穿土木工程发展全过程,甚至在以往工程建筑技术难以完成的建筑工程。通过科技信息化在土木工程方面的扩大应用,不仅提升了建筑工艺,也扩大了建筑领域,为土木工程的发展带来了崭新的机会。
2.1土木工程中的“三S”系统应用与推广
遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)的集成综合,构成整体,实时,动态的对地观测,判别,分析应用,在土木工程界已发挥了巨大的作用,并具有广阔的前景。近年来提出的“数字城市”的要领就是在“三S”系统的基础上发展起来的,即综合应用GIS、遥感、遥测、网络、多媒体、及虚拟仿真对城市的基础设施、功能机制进行自动采集,动态监测管理和辅助决策服务,显然,“数字城市”是以数字化信息处理技术的网络通信技术为背景的技术服务系统。这一系统的使用和全国推广,必将把我国的城市规划建设与运营提升到一个新的水平。
2.2技术控制方式现在以及未来发展形势
对于一个大型的复杂工程项目,可能需要多个成员甚至多个设计部门的参与和设计,也需要其他的在线咨询与协同工作,或由分布在不同的地域的设计人员,设计分支机构,协作单位或部门使用不同的软硬件平台和不同的设计手段在同一规定的时间段完成。针对电子数据与数据管理系统的方便应用,目前国外以开发出系列化的双向无线电通讯设备,用于工地的联络,以及利用GPS技术的人机通讯设备。信息技术的发展,已使得国际承包商可以克服地域的壁垒。
2.3土木工程的应用离不开对于现实模拟技术
在传统的土木工程中,人们不得不用一些平面图纸,用特定的符号传递大量的信息和数据,这种方法受到信息接收者的行业、知识结构和经验等的限制,而且随着新时代土木工程的复杂程度的不断提高,使得使用这种方法交流起来比较困难。虚拟现实技术为土木工程中的交流提供了一种新的前景和手段。另一方面,它在结构设计中的计算、施工过程的模拟等复杂计算过程中更有其独特的优势。通过计算机三维图形技术实现可视化计算,可以将设计参数变化以后的结果直观的显示出来,在结构的优化设计等方面也会出现一个很大的飞跃。通过虚拟技术的应用,将设计时间和施工时间相对缩短,空问相对缩小,通过计算机计算和人机交互,对最佳方案的选择使得获得最佳工期、最低费用和对资源的最有效合理利用成为可能,对工程施工的质量把握的更为准确、科学。
土木工程能够使用的时间,以及在不同空间内的发展,都成为科技人员重视的研究问题,环境对于建筑影响,以及结构在不同空间内有什么变化,也是未来一段时间的研究方向。而模拟技术的扩大应用,使这些热点研究问题得到很好的控制和解决,土木工程的发展趋势因为模拟技术应用而实现了更广阔的空间。
结束语
无论是国家的发展,还是一个城市的建设,都离不开建筑业的支持,就土木工程的发展趋势而言,不仅是国家建设的迫切需要,也是缓解空间资源紧缺最有效的方法,虽然,土木工程建筑在过去人类文明进程方面,已经取得了卓越成绩,文中介绍了目前土木工程所涉及的几个方面,也结合科技信息化下土木工程的发展趋势有所介绍。结合土木工程这一专业现实情况而言,新技术与信息化所带来的不仅是技术方面的革新,同时也是发展领域拓展与实现,如何能够在国家发展与社会建设的大形势下,土木工程行业的发展也出现革命性的转机,这是每一位土木工程专业人员所肩负的责任与任务,希望本文能够对有相关需要的读者有所帮助。
关键词:
专业需求;共性问题;个性要求;课程建设
土木工程材料课程是土木工程专业的一门专业基础课,课程教学目的是使未来的建设工程师了解和掌握工程中常用材料的基本性能与应用方法,为今后工程实践或科研工作提供必要的基本知识和技能[1-2]。作为一门专业基础课,土木工程材料课程在专业课程学习中起到了承上启下的作用,直接关系到后续课程的学习[3]。土木工程材料课程的前身是建筑材料课程。为适应工程建设需要,土木工程专业在专业调整时提出了“大土木工程”概念,主要涵盖了建筑工程、道路工程、桥梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水电工程等多个专业[1]。这些细化后不同专业的建设材料基础都发源于建筑工程材料,工程技术人员的材料知识基础也是建筑材料。专业调整后不同专业学生所学的课程名称变更为土木工程材料,但其教材编排与教学大纲未作针对性调整,课程内容与原来的建筑材料相比并未有太大变化,更多的只是原有建筑材料课程内容的简单翻版,主要强调了材料的生产工艺与性能,忽略了不同专业的材料应用需求,并不完全适合不同专业方向的学生培养。鉴于以上原因,文章分析了不同土木工程材料方向的共性问题与个性要求,提出了以提升学生专业素质为目的,面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设的几点建议。
一、土木工程专业材料共性问题
随着工程实践的需要和科学技术的发展,土木工程学科已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。其专业分支包括建筑与市政工程、道路与桥梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支,如水利工程,由于自身工程对象的增多以及专有技术的发展,已从土木工程中分化出来,成为独立的学科体系,但是它们在很大程度上仍具有土木工程的学科共性。
(一)材料组成、性能与应用的关系
对于土木工程技术人员而言,正确选择与使用材料,要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又决定于材料的组成与结构,材料的不同应用环境又决定了材料需要具备不同的组成与结构,材料组成结构、性能、应用三者的关系。材料的组成与结构内容包括以下方面:(1)所用材料是有机材料还是金属材料,抑或是无机非金属材料;(2)材料是晶体材料还是非晶体材料,以及材料的孔隙结构大小与类型等。这些组成与结构决定了材料强度大小、属于脆性材料还是韧性材料,其弹性模量如何,以及环境温度、湿度、化学侵蚀等对材料的结构与性能有无影响等;(3)每一类土木工程都有自己特殊的环境因素,铁路与公路路基要考虑地下水与土壤中的温度变化与侵蚀性物质影响,隧道与地下结构的挖掘必须考虑岩石的稳定性与地下水的防排水,房屋建筑必须考虑居住与使用的舒适性和适用性;(4)相同种类的工程,还必须考虑四季交替,是靠近海洋还是盐碱或沙漠等环境影响,任何工程都必须考虑材料的组成、结构与性能是否适应环境要求。
(二)材料强度的要求
不同土木工程对材料的共同要求还体现在,所有工程中用到的材料都必须具备基本的强度要求。桥梁的桥墩、桥身,建筑工程中的梁、柱等结构构件要求其材料具有足够的抗压强度或抗折强度等,以承受结构荷载。房屋建筑中的墙体材料、桥梁上的栏杆等也需要足够高的强度,以承受自重或荷载。建筑装饰的涂料与基层之间、建筑保温系统中的各个构造之间、道路工程中的沥青路面与混凝土基层之间,都需要足够的粘结强度以保证材料间的相互协同作用。因此,具备适宜的强度是土木工程对材料的最基本要求,也是其共性问题。
(三)结构耐久性的要求
土木工程材料对耐久性的定义是,在长期使用过程中,材料抵抗周围各种介质的侵蚀而不被破坏的能力。土木工程材料在使用过程中,除内在原因使其组成结构及性能发生变化以外,更多的是受到使用环境中各种因素的侵蚀作用,侵蚀作用包括物理、机械、化学和生物作用等,如金属材料因化学和电化学作用引起锈蚀,无机非金属材料因受到化学腐蚀、溶解、冻融、机械摩擦等因素的作用而引起开裂和剥落,有机材料因生物作用、化学腐蚀、光热作用等引起老化。不同材料受到环境作用的因素虽然各自不同,但都属于材料耐久性问题。因此,确保足够的耐久性,满足工程设计使用寿命,是所有土木工程对材料的基本要求,也是共性问题之一。
(四)工程防水的要求
结构的防水防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一。建筑工程出现渗水,会造成居住不便与环境质量的下降。隧道与地下工程渗水,易诱发安全隐患,导致隧道与地下结构使用不便。结构内出现渗水返潮等问题,会对安装于其中的大型设备产生腐蚀,即使钢筋混凝土材料本身,也容易因水分渗透进入导致内部钢筋锈蚀,或被其他化学介质侵蚀破坏。因此,工程的防水抗渗问题也是所有土木工程面临的材料共性问题之一。
(五)不同土木工程的通用材料
虽然工程类型不同,使用环境不同,设计要求不同,但不同土木工程中所用的材料仍具有普遍的通用性。水泥混凝土、钢材是所有工程必不可少的结构承重材料,防水材料是所有类型工程都要选择使用的产品。按照化学成分来说,有机高分子材料中的塑料、橡胶和胶粘剂等,无机材料中的石材、水泥、石灰等,在各个土木工程领域都可能被用到。
二、不同土木工程专业对材料的个性要求
由于土木工程专业方向不同,其使用目的、结构特点、性能要求等不同,对工程材料要求也有所不同,反映的是不同土木工程对材料的个性要求。文章总结了以下四种土木工程类型。
(一)建筑工程
建筑工程与人的关系最为密切,是人类生活、学习与工作最重要的空间结构,是人类社会生存与发展的最基本需求。工程所用材料的质量决定了建筑工程的质量,也决定了人的生活质量。一个民族、一个地区或一个国家的文化与艺术水平也可通过建筑的水平与风格得到体现,建筑工程中所用材料要能充分表达建筑设计的形状与颜色,装饰装修对材料性能与环保的要求也最为突出。近年来,随着经济与环境可持续发展的要求,建筑节能要求越来越高,因此,保温绝热材料成为建筑工程中的主要选择。此外,吸声与隔声材料也是建筑工程中的专用材料之一。
(二)水利工程
人类通过修建水利工程,达到控制水流,防止洪涝灾害,并进行水量的调节和分配以满足人们生活和生产对水资源的需要。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸等不同类型的水工建筑物,以实现其目标。水利工程最主要的特点是结构体量大,修建周期长,安全性要求高,使用寿命要求也长,这些都是水利工程在选用材料时必须考虑的。水利工程所用结构材料主要是低热水泥、中热水泥,以及专门的水工混凝土等。
(三)隧道与地下工程
隧道与地下工程,包括交通运输的隧道,军事工程的各种国防坑道,市政、采矿、储存和生产等用途的地下工程,地下发电厂房以及各种水工隧洞等。因为这些工程是在岩体或土层中修建,施工过程中岩体或土层的稳定性对施工进度与施工安全至关重要,因此,注浆、支护、锚固等材料成为隧道与地下工程中的专用材料。
(四)道路工程
道路工程在建设与使用过程中,路基应稳定、密实以对路面结构提供支撑,要考虑其变形、耐水性与稳定性的协调,垫层与基层应具有足够的抗冲刷能力和适当的刚度,刚度过大过小都不行。道路路面材料要考虑耐磨、抗滑与平整,设计要考虑抗弯折荷载与变形,还要考虑汽车行驶的安全性与舒适性。不同的路基、不同结构部位所用材料皆不同。工程用土、沥青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的专用材料。
三、面向不同专业需求的土木工程材料课程建设
基于不同土木工程的材料共性问题和个性要求的实际情况,应面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设。
(一)课程内容增加
应根据大土木专业增加新的课程内容,如土工材料、无机结合料、防排水材料、锚喷支护材料等。以使土木工程材料课程更适合整个土木工程专业学生的培养。在增加新的课程内容后,为适应不同专业学生对土木工程材料的学习要求,应及时调整土木工程材料课程内容。笔者的建议是,将土木工程材料教学内容分为三部分。第1部分:土木工程材料的组成与基本性质。这部分内容包括材料的组成与结构、材料的基本物理性质、材料的基本力学性能、材料的耐久性、材料的安全性等。这部分内容体现的是土木工程材料的组成结构、性能与应用相互之间的关系,目的是掌握土木工程的材料理论共性问题。第2部分:土木工程通用材料。包括胶凝材料(气硬性胶凝材料和水泥)、石材与骨料、混凝土、金属材料、有机高分子材料、沥青与防水材料等。这几种材料基本上在所有土木工程中都有应用,针对的也是土木工程的材料共性问题。第3部分:土木工程专用材料。(1)建筑与市政工程专用材料。装饰材料、墙体材料与屋面材料等;(2)道路工程专用材料。道路混凝土、土、无机结合料、沥青混合料等;(3)隧道工程专用材料。注浆材料、锚喷支护材料等;(4)水利水电工程专用材料。低热水泥、水工混凝土等。第3部分内容体现的是不同土木工程对材料的个性要求,这部分内容可满足不同专业方向学生学习和掌握本专业必须掌握的材料及其工程应用。
(二)讲授重点转变
近年来,各个高校土木工程材料课时都有不同程度的压缩。以重庆大学为例,现在土木工程材料总课时为40~48,其中包括14~16课时的实验教学。在课时数如此之少的情况下,为补充新的教学内容,只有对原有个别内容进行删减。笔者的意见是,为保证教学内容与教学课时数相匹配,可减少材料生产与生成方面的内容,加强材料的工程应用案例教学。以水泥这一章节为例,对于以工程应用为主的土木工程专业毕业生而言,他们感兴趣的是水泥的工程性质与应用问题,不会对生产与水化过程感兴趣,因此可将相关内容缩减。同时,在教学内容中应增加工程经典实例,给学生讲解如何从设计、施工、监理等角度学习和掌握各种土木工程材料。在此基础上,对一些“吃不饱”的学生,可以通过“自主学习”[4-5]理解和掌握更多的土木工程材料知识。
四、结语
文章分析了不同土木工程的材料共性问题和个性要求,进而提出了应面向不同专业实际需求,以提升学生专业素质为目的,进行土木工程材料课程建设,针对课程内容与讲授重点提出了具体建议。我国是土木工程建设大国,现有500多所高校设有土木工程专业[6],作为土木类专业的学科基础课,土木工程材料课程的教学效果对后续课程的学习和今后工作都会产生很大影响。然而,忽视不同专业的工程特性,不能针对不同工程专业进行土木工程材料课程教学是国内土木工程材料教学普遍存在的问题,希望通过此文引起国内各位同行的响应,共同探讨解决之道。
作者:王冲 吴建华 刘芳 单位:重庆大学材料科学与工程学院
参考文献:
[1]王冲,万朝均,刘芳,等.侧重于工程应用的土木工程材料课程建设构想[J].高等建筑教育,2010,19(2):72-74.
[2]王冲.土木工程材料课程信息化教学的思考与实践[J].高等建筑教育,2013,22(6):134-136.
[3]吴东云,张建新.新形势下土木工程材料课程教学改革与建设探究[J].高等建筑教育,2012,21(6):70-72.
1.现代土木工程的特点
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前进。它的发展趋向具体地表现在下述几个方面。
1.1工程规划方面
以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案,从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大,现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。特大的土木工程,例如高大水坝,会引起自然环境的改变,影响生态平衡和农业生产等,这类工程的社会效果是有利也有弊。在规划中,对于趋利避害要作全面的考虑。
1.2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。
1.3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。
2.土木工程的发展趋势
2.1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。
另一方面,土木工程学科将向周围继续发散,与材料,环境,化学,电子信息,机械。
城市规划,建筑等相关学科进一步的交叉,融合,互相支持,互相服务。土木工程内部的次级学科也同时会在现实需要的推动下产生出新的学科,如对城市地下空间的大规模利用就使得新的地下规划学科有了产生和发展的必要。不同次级学科的理论也会相互渗透,比如现在就有一些大型体育场馆采用了类似桥梁的悬索结构。
2.2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。
信息时代正在迎面走来,其他学科和其他方面的新观点新技术,必然的也会影响到土木工程。并且为这一传统学科注入新的活力。包括控制理论,施工技术,新材料,环境工程,经济理论等等。
2.2.1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。
2.2.2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。
2.2.3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,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。
土木工程当今的发展是人类智慧的成果,土木工程是为了人类存在而存在。坚持可持续发展道路,努力创新,土木工程定会走向新的高峰!
【参考文献】
1.土木工程传统施工技术概述
在长久的实践过程中,传统的土木工程施工技术得到了充分的完善与补充,一套完整的技术体系逐渐形成。
1.1在混凝土方面
混凝土方面的主要内容就是混凝土的浇筑技术,如现浇筑法和预制法等都是浇筑技术的主要方法。
1.2在钢结构方面
在社会生产力不断提高的前提下,钢结构在工程建设中得到了广泛的应用。吊装在钢结构施工中是施工技术的重点。对钢结构进行运输、对施工现场进行清理、对装备进行检查以及对道路进行清理都是钢结构施工中的主要内容。
1.3在地基基础方面
要以桩基为主是地基基础的主要施工方法。桩基的两种分别为端承桩和摩擦桩。对桩基施工的技术有着充分的把握是作为施工的技术人员所必须具备的条件。作为技术人员还需要考虑桩群的基础以及单跟装的质量等诸多因素,避免不均匀的现象出现在沉降环节中。
2.土木工程施工技术的现状
2.1验收的标准和规范不够
控制施工方面在有的领域内缺少概念和思维方式。而有的领域虽有一般性的标准,但是没有足够的科研准备来创造工程。然而工程能否长期发展与所提出的施工控制的标准有着较大的搞关系,当然,其中也涉及到可操作性问题。所以我们必须要注意一定要对没有经验借鉴的工程进行全面的控制,只有这样才能更好的在一定程度上避免错误决策的发生。
2.2理论研究与工程建设的实际需要不相适应
施工控制要涉及到多个方面、多个领域,在非线性分析、材料分析、最优控制以及反馈分析等领域尤为重要。应用性理论的研究和基础理论的研究是目前最主要的研究。而土木工程也有一大弊端及没有系统的集成和有价值的应用。
2.3管理体制方面存在问题
多头管理、管理责任不能够落实、未做好特大型工程的前期研究、忽视施工控制都是管理体制中的问题。而解决这些问题所需要采取的措施就是实现设计、施工总承包的管理思想,要积极地采取措施共同统一权、责、利。
2.4土木工程施工技术应用中的现状
多种类型的工程建设是土木工程所涉及到的,例如:房屋、桥梁、道路、电站、排水工程等。而每个的工程高质量的完成工作都离不开实用、安全、有效的施工技术。
2.5在桩基工程中
地基基础施工最为主要的方法和技术就是桩基施工,桩基施工的首要环节就是桩型选择,其他的关键环节为严格控制单桩、做好桩基定位放线、钻孔灌注等。
2.6在钢结构工程中
要做到螺栓连接无误,焊接牢固,保持钢结构的稳定性。
2.7在混凝土结构工程中
在此方面,要严格遵循施工顺序,准确把握模板的尺寸。
3.土木工程施工技术具有的特点
施工技术有着漫长的发展历程。文艺复兴后,在科学技术不断发展的推动下,涌现出各种环保节能的新材料和新结构。除此之外,越来越多的土木工程结构的规模也越来越浩大。施工技术也因为要适应经济的发展和市场的需要而变得越来越复杂和高端。
由于我国经济的高速发展,我国土木工程也得到了很好的发展,而土木工程较其他的生产作业不同,它有着自身独有的特点,即要根据它的工程性质和特点来进行单独施工。这样一来,工程项目的成败直接影响了施工组织是否具有科学性。
总体来说,流动性、多样性、综合性、协作性以及固定性等都是土木工程施工的特点。固定性指施工的地点是固定不变的;施工队伍以及施工人员的流动便是其流动性的体现;而在建筑类型、施工设施以及施工方法上各有不同,就便是其多样性;协作性就是指需要不同的单位来协调配合以完成目标。总体来说,工程的投资比较大而施工的技术也比较复杂。
4.土木工程施工技术的创新分析
4.1土木工程新型预应力施工技术创新
建立科学发展的体系是土木工程施工预应力施工技术的前提,目标是实现土木工程施工技术由传统预应力向现代预应力方向改变。新型的预应力施工技术就是针对土木工程的工程建设的跨度较大、结构较为复杂而进行的。体外预应力的有无粘结体是预应力创新的主要体现。这种结构方式对工程建设的开展有着较重要的影响。
4.2强化信息技术在土木工程施工中的应用
要想提升土木工程的施工质量和施工的效率就要将现代信息技术融入到土木工程施工技术中去。要想对土木工程施工进行系统化的分析研究就必须要选择专业的网络人才,并且要强化施工人员的专业文化素质,让施工人员变为施工建设的主要力量。
4.3完善管理体制,实现技术创新
土木工程技术的创新在科学合理的管理体制下会得到促进,从而实现土木工程施工技术的不断发展。对深基坑技术的研究创新离不开专业知识的指导。利用深基坑支挡技术能够渐渐地建立起支挡与承重、桩与锚的一体化结构体系。
4.4土木工程施工技术设计创新
施工设计的人员必须要依据不同工程的不同的施工特点来提升对施工设备、材料等方面的研究,使得土木工程的施工技术能够满足施工现场的要求。
4.5新型预应力技术在土木工程施工技术中的创新
一定的程度上,体外预应力在大跨度土木工程和预应力混凝土道桥施工和特种结构施工中起重要作用。体外预应力主要作用在管道结构外,与传统的预应力相比会产生较小的摩擦,更科学合理,且会产生更好的经济效益。
5.土木工程施工技术未来发展的新趋势
只有以经济、质量、生态三方面因素的效益最大化作为基本原则,才能推动土木工程的长远发展。
5.1土木工程施工技术不断向科技化发展
实现经济效益的最大化是土木工程发展的主要动力。而对技术进行创新研究,才能提高技术,进一步推动土木工程的建设,才能在一定程度上减少成本,提高工作效率以提高土木工程建设的质量。
5.2自动化已经成为土木工程施工技术未来的发展方向
自动化是目前建筑行业的发展方向。科学技术的不断提升更加推动了建筑行业的自动化发展,因此建筑活动中渗透了互换性。通过借助传统方式影响下的工厂化、标准化的系统技术,变革生产的方式,以使得施工的效率在一定程度上得到提高。
5.3土木工程的施工技术逐渐向生态化发展
经济的不断发展也使得人们越来越关注到环境问题。实现土木工程节能发展的重要体现就是在施工建设阶段注重对环境的保护,避免环境的污染与破坏,这样能降低能耗,促进自然与建筑的融合。
结语:土木工程是一项综合性较强的工程,它涉及内容多、专业性强,而且其施工技术的强弱决定了其质量和安全性。我们探讨和展望其技术创新与未来发展的方向和趋势,不断改进施工的技术,联系具体实际,不断推动土木工程的更好的发展。
参考文献:
[1] 杜国锋,赵彦. 土木工程施工系列课程立体教学模式的探索[J]. 高等建筑教育. 2006(02)
[2] 赵俊鸿. 论土木工程施工课程的实践教学[J]. 科技信息(学术研究). 2007(05)
由于近些年来,相关的国内外学者借助于模型试验、理论分析以及数值模拟等方法,进而针对土木工程结构的相关性能进行了细致的分析与探讨,也取得了有价值的科研成果以及一定程度的研究进展。除此之外,针对土木工程自身的结构特性,进而准确的评价受到损伤结构的可靠性以及损伤特性,由此一来,能够很好的对土木工程结构的损伤情况与修缮情况做出正确的判断,与此同时,这些问题也是现阶段土木工程结构即将面临的重要课题。当前,针对土木工程结构损伤诊断方面的诸多亟待解决的难题,本文提出了几种有效的解决办法,与此同时,这几种解决方法的应用越来越广泛。总之,针对受损土木工程结构做出正确的诊断以及识别,是解决此类问题的重点。与此同时,针对可能出现的损伤特性进行深入研究以及分析,并将其受损结构进行安全度评估,已经逐渐成为土木工程结构探讨的一个全新的领域。
1国内外损伤识别与诊断方法现状
现阶段,土木工程结构损伤识别在机械领域的应用极为广泛。人们很早就开始针对齿轮以及连杆等一系列零件组成的大型机械进行结构的故障诊断。直到上世纪中叶,结构无损检测技术得到不断的发展。上世纪末开始,人工智能、信息技术以及计算机技术等学科的知识,逐渐被应用在结构损伤检测与诊断领域。随着一系列的技术不断的创新与应用,使得土木工程结构损伤诊断分析变的简便与准确。目前,针对土木工程结构来说,在建筑物建成初期的出现损伤频率相对不高,且其危害程度远不如机械工程,与此同时,能够在一定程度上允许带损伤工作,因此,相比之下,土木工程的结构损伤检测技术不够成熟,很大一部分技术处于结构可靠性评估阶段。众所周知,上世纪初期是土木工程结构损伤检测探索阶段,其工作重点是针对结构缺陷的修理方法以及分析的探讨。到了上世纪中期就是结构损伤检测诊断的发展阶段,其工作重点是针对相应的结构检测方法的探讨,与此同时,出现了物理检测、无损检测以及有损检测等检测方法。上世纪后期以来,土木工程结构的损伤检测诊断技术趋于成熟,并相应的制定了标准与规范,与此同时,强调了综合评价,以至于土木工程结构的损伤识别与诊断工作,逐渐朝着智能化的方向发展。众所周知,现阶段我国的土木工程结构损伤识别与诊断仍处于起步阶段,发展时间较短,只是随着抗风研究以及结构抗震的不断发展,才不断基于安全鉴定以及可靠性评估进行土木工程结构损伤检测诊断领域的分析。现阶段,经过国内外许多相关学者逐渐借助于可行的方法,继而针对土木工程结构损伤进行诊断以及识别。众所周知,最近几十年以来,国内外已经逐渐在结构损伤识别与诊断技术领域开展了严密的分析。像Kunihiko等借助于有限元计算模型产生的样本训练BP神经网络模型,从而明确的识别已知相应的条件下结构的损伤程度以及状态;Mannan等深入研究了用实测结构频响函数来诊断损伤。Yu等借助于动力反应研究的相关方法,并进一步借助于摄动理论的特征值来检测结构的损伤。Chen等借助于人工免疫模式识别结构损伤,并针对损伤的厉害程度进行相应的分类。Xie将SVM用于复合结构的损伤识别中,分析结果显示支持向量机方法具有较高的识别精度。Leonardo等借助于变分方法评估大型空间结构的损伤。Curadelli等借助于对结构进行损伤识别,对结构阻尼的测试。
2结构损伤识别与诊断方法
通常情况下,结构损伤识别与诊断工作大致分为以下几个阶段:预测结构的剩余使用寿命;确定结构损伤的程度;确定结构损伤的位置;确定结构是否存在损伤。一般的,借助于结构损伤识别与诊断方法运用数据处理技术以及测试技术进行整体检测。其在很大程度上是基于结构的损伤以及整体失稳的发生都会导致结构动力性能的变化,并借助于固有频率降低以及诊断结构刚度减小等,从而进一步准确的判断结构损伤的实际状况。
2.1局部检测技术
通常情况下,局部检测技术主要包括射线法、声发射法、目测法、回弹法、脉冲回波法以及发射光谱法等。一般的,上述的这些技术能够用来准确的检查相应部件的裂缝位置。与此同时,在整个结构检测的过程中,通常借助于以下几种技术,并结合使用来共同识别结构的损伤状态。总之,其检测方法通常情况下有以下几种:射线检测技术,即利用射线对结构损伤情况进行相应的检测,从而识别结构缺陷的位置以及形状,进而可以准确的判断出结构损伤的实际情况;超声波检测技术,借助于脉冲波自身通过不同种类的介质能够产生反射的特性,与此同时,参照波在不同的介质材料中,相应的衰减程度不尽相同,由此能够针对材料中的不同种类的缺陷进行识别;声发射法,即用发射器将发射的弹性波信号转换为电信号,并把电信号经过处理之后得到相应的特征参数,由此一来,能够在一定程度上推测结构材料缺陷的位置。
2.2整体检测技术
2.2.1动力特性识别法
众所周知,大纲结构发生损伤之后,其刚度以及质量等参数会在一定程度上发生改变,进而极大的影响其自身的动力特性发生相应的变化。与此同时,动力自身特性的改变能够在一定程度上当作结构损伤发生的标志,并以此标志识别结构的损伤,并准确的诊断结构的损伤程度。
2.2.2模型修正与系统识别技术
现阶段,系统识别法以及模型修正法是借助于模型构造优化约束条件以及动力测试方法,并且在一定程度上修正结构的阻尼、刚度以及质量等特性,以至于其测试获得的结构响应基本等于最大响应,并逐渐将修正后的基线模型矩阵以及模型矩阵进行比较,以此完成针对结构损伤的识别与诊断。与此同时,该方法在处理子结构模型以及划分结构单元上具有诸多优点,但因为测试参数不敏感、测量噪声强与模型误差大等因素,也使的该方法在结构损伤诊断过程中受到了一定的约束。除此之外,现阶段模态试验测得的模态信息还不够成熟和完备,因此,在很大程度上引起了特征方程求解中的不是很稳定。
2.2.3神经网络技术
目前,人工神经网络技术主要是借助于模拟人体神经机理,进而进行分析与研究客观事物的方法。人工神经网络技术兼具自我学习功能以及计算机并行计算能力,与此同时,该技术还具有强大的容错性,并且善于扩散、综合以及联想,借助于神经网络算法的墨水识别能够很好的解决模式损失以及高噪声等问题,使其已经成为了一项土木工程结构损伤识别与诊断的有效工具。人工神经网络技术的原理是借助于研究结构在各种不同状态下的相应反应,从而相应的提取出结构的特征值,进而以神经网络输入向量当作结构损伤敏感的参数,再相应的输出结构的不同损伤状态,并逐渐有序的建立起输出损伤状态以及输入参数之间的特征关系,与此同时,训练后的神经网络有着模式分类能力,能够在一定程度上反映出结构损伤的模式。除此之外,人工神经网络技术的自身特性决定其具备强非线性的映射能力,从而极大的适合于非线性模式分类以及识别,人工神经网络技术和模型修正法相比,前者的适用范围更加广泛。
2.2.4遗传算法技术
上世纪中期,提出了遗传算法技术,该方法在一定程度上是参照达尔文进化论中优胜劣汰,适者生存的原则,从而找寻其中的最优者,与此同时,能够用此方法进一步得到满足要求的最优解。通常情况下,遗传算法不需要借助于连续性的信息,一般的,只需要计算各目标解,并借助于共同搜索多个线索的方式,从而对目标解进行优化,总之,遗传方法适用性强,且操作简单。因此,能够在信息量相对较少的情况下,从而借助于遗传算法来判定结构损伤程度以及位置,就算是结构的模态信息偶尔丢失了,借助于遗传算法也会发挥其损伤诊断以及识别能力,进而不会对结果产生影响。
[作者简介]朱守芹(1981- ),女,山东沂南人,河北建筑工程学院土木工程系,讲师,硕士,研究方向为新型结构材料、结构抗震;毕全超(1981- ),男,吉林农安人,河北建筑工程学院土木工程系,讲师,硕士,研究方向为土木工程专业力学课程、土木工程新材料、结构抗震;赵文娟(1981- ),女,山西太原人,河北建筑工程学院土木工程系,讲师,硕士,研究方向为道路与桥梁。(河北 张家口 075024)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)24-0142-01
一、引言
力学是研究力对物体作用的科学。首先,它是所有自然科学的组成部分,近代科学的发展发端于牛顿对力学定律的阐明,牛顿在建立经典力学过程中创造的现代自然科学方法论不仅奠定了科学大厦的基础,而且始终贯穿着整个自然科学的研究,指导着各门自然科学的发展。其次,力学又是众多应用科学特别是工程科学的基础,它是人类改造自然的工具。当代许多的重要工程技术,如宇航工程、土木工程、机械工程、海洋工程等都是以力学为基础的,在这些工程中遇到的许多重大技术难题都是力学问题。不仅如此,力学的定量建模方法还广泛应用到经济、金融和管理等其他领域。因此,力学已从一门基础科学发展成以工程技术为背景的应用基础学科,当今几乎所有的工程技术领域都离不开力学,它已渗透到工程技术的各个领域。
力学同时也是一种思维方法,其严谨的推导过程,也为我们对工程实践的认知起到了关键的作用。力学按照其研究对象的不同可以划分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支,对于一般高校的土木工程专业来说,只学习其中较为基础的与实际工程联系紧密的理论力学、材料力学、结构力学、水力学、弹塑性力学等。
应用型人才培养模式作为部分高校人才培养的目标,其力学课程体系的设置也应与其他模式有所不同。作为土木工程专业的重要专业基础课,为适应应用型人才培养体系及经济社会的发展,力学课程也需要适应时代,进行改革与创新。
二、力学课程改革对土木工程学科的意义
对于高等学校土木工程专业的学生培养来说,力学课程更是具有不可忽视的作用,它既是我们分析解决实际工程问题的出发点,更是我们学习其他课程的基础,为相关专业课程的学习打下扎实的理论基础。例如,在“钢筋混凝土结构”的讲述中,为什么悬臂构件的受拉钢筋要置于截面上侧,这就是力学要解决的问题。悬臂梁在竖直向下荷载(自重等)作用下,弯矩上侧受拉,所以受拉钢筋要置于截面上侧。这仅仅是力学课程基础的一个缩影,在土木工程专业的专业课教学中,始终有力学知识为其提供理论支持。
力学与土木工程的关系表现在两个方面:一方面,力学学科在土木工程领域具有十分重要的作用,力学学科在土木工程中的应用体现为各种工程化的方法及力学原理及结论的应用。如,受拉筋的配置要根据杆件的弯矩情况来进行确定,梁的预起拱高度要根据梁在荷载作用的挠度计算来确定等。实际工程中很多规范性的结论,都是由力学原理及结论得出的。在我们解决实际问题的时候,表面上看是通过查询相关规范,按规范设计和施工,其实其本质却是在设计和施工的过程中“应用”力学原理去解决问题。学不好力学,就搞不好结构,这是一个亘古不变的真理。
另一方面,随着土木工程行业的不断发展,土木工程向力学提出了越来越多新的需求,这些需求前面已有提及。概括起来讲,首先体现为各种理论问题的进一步探讨,如非线性问题受到越来越多的重视,耦合动力学问题的研究逐步深入,新材料、新结构的力学问题研究等。这些新需求还同时体现为理论模型的精确建立、求解方法的实用化和工程化。例如,很多工程试验在理论上已经做了很深入的研究,但是落实到具体的实验上可能由于客观条件的限制不能完成,比如说危楼的加固效果检测等,然而可以利用虚拟仿真的技术,利用有限元软件对其进行具体的分析,就可使得问题得以解决。
三、应用型人才培养体系下的力学课程体系改革
力学课程是土木工程专业的专业基础课,为其他课程提供理论基础。为更好地培养应用型土木工程人才,可针对具体的专业方向、针对具体的培养目标,在课程体系上结合培养目标进行改革。
1.从总体上把握力学课程的内容安排,弱化理论,加强实践。应用型人才的培养应注重学生动手实践能力的培养,在力学理论课程中也应有所体现。很多力学定理的推导和证明过程都是较为烦琐的,学生理解起来很困难,掌握这些原理对解决一般工程实际问题的意义不大,所以可在课程体系中删去。例如“结构力学”中虚功原理的证明过程就可以删去,只介绍其结论。弱化一些理论证明部分的内容,只注重学生分析问题、解决问题能力的培养。
2.在课程内容设置上,应注意前后连贯、协调、不重复。例如简单单跨梁的计算,在“材料力学”和“结构力学”中都涉及,为了区分课程的重点,做到前后协调,需要将其具体划分清楚,在“材料力学”中介绍了,在“结构力学”中就不必再详细介绍其计算。
3.结合工程实际编写教材内容,突出应用型培养目的。传统的力学课程里面,力学计算主要是针对已有力学模型的抽象计算,怎样将实际工程中的具体问题简化为可计算的力学模型即建模问题涉及较少,因此当遇到工程实际问题时,大部分学生不知道怎样进行力学分析,所以,应在课程设置中结合实际工程解决这个问题。
此外,为突出应用型人才的培养,课程的设置必须结合工程实际,突出工程观点,把解决实际问题的能力作为授课的重点贯穿于教学之中,结合第二课堂、毕业设计,选择有工程背景的实际问题,锻炼学生分析问题、解决问题的能力。
4.紧跟科技发展速度,不断更新课程内容。针对当前出现的新型结构形式,在课程的设置上也要跟上潮流,其结构形式及受力分析,要不断地随着经济社会的发展而更新。传统的建筑结构类型多为杆系结构,所以基础力学多以杆系结构为主要研究对象,对板壳结构和实体结构的研究相对较少。但是在经济社会高速发展的今天,出现了多种新型结构并已应用于实际工程,例如国家游泳中心“水立方”的根据细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计而成的膜结构,但是在高校力学课程的教学中却没有体现,只有部分在专业课中简单介绍过。这些新型结构的基本力学原理应在基础力学的课程教学中介绍,好让学生更好地了解这些结构形式,将来更好地在实践中运用。
5.结合专业方向,有侧重地设置其课程内容。土木工程专业的力学类课程包括理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学等基础课程。由于当前土木工程专业涵盖了建筑工程、交通土建、城镇建设、矿井、隧道等专业领域,成为一个宽口径的专业,而传统的课程体系中所针对的工程实例大多数以建筑工程方向为主,所以在新的形势下,我们必须要在课程中增加其他具体方向的工程实例,为非建筑工程方向的学生结合实际学好这门课程而努力。例如,路桥(交通土建)方向的结构力学中,就应该增加“结构力学”中影响线一章的比重并设置与道路桥梁实际工程相关的例题,因为路桥的受力问题除了静力荷载作用外,移动荷载对其影响非常大。
四、结束语
理论探讨是广泛的、超前的,工程应用则是具体的、实用的,理论与工程的结合是有益于双方的事情,将对力学学科及土木工程学科的发展都起到推进作用。我们所要做的,就是在理论联系实际的过程中不断发展新理论、新技术、新方法,然后在实践的过程中去改进及创新,为力学学科、土木工程学科的发展作出贡献。
土木工程的建设由来已久。 由原来的伐木采石,模仿天然掩蔽物建造居住场所,到现在的美轮美奂的超高层建筑、雄伟的水利水电工程和超高超长跨度的桥梁,土木工程经历了一个漫长的发展历程。 在这个漫长的发展历程中,无论是土木工程结构的理论方法、力学分析、施工手段, 还是土木工程的地基基础处理, 都有了非常大的突破和发展。
二十一世纪的今天随着经济的日益发展和人民生活水平的日益提高,人们对土木工程的发展提出了新的要求。 因此,详细探讨二十一世纪土木工程发展新方向显得十分必要。
一、土木工程发展历史
1、古代土木工程
公元前 5000 年开始至 17 世纪中叶时期, 称为古代土木工程阶段。土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动,后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料,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,为人类文明作出了伟大的贡献,甚至在目前还被广泛采用。历经漫长的古代大型土木工程的发展,土木工程建设内容更加丰富,建设工具有了新的发展,同时人们积累了丰富的土木工程建设的经验,为大型土木工程建设的发展打下了坚实的基础。
2、近代土木工程
产业革命的开始是近代土木工程发展的开端。随着近代工业的发展,人类的生活需求也不断增长,这些不仅反映在吃穿行上,还反映在房屋建筑及市政工程方面。而电力的应用,使高层建筑实用化成为可能;电气照明、给水排水、供热通风、道路桥梁等市政设施与房屋建筑结合配套,开始了市政建设和居住条件的近代化;在结构上要求安全和经济,在建筑上要求美观和适用。
随着大型土木工程近代工业化的进一步发展, 在 19 世纪中叶为满足科学技术发展和分工的需要,土木和建筑开始分成为各有侧重的两个单独学科分支。工程实践经验的积累促进了理论的发展。材料力学、静力学、运动学、动力学等学科逐步形成,各种静定和超静定桁架内力分析方法和图解法得到很快的发展。这为大型土木工程建设的理论提供了很好的交流平台,有利于促进土木工程建设理论的进一步发展。 理论上的突破,反过来极大地促进了工程实践的发展,这样就使近代土木工程这个工程学科日臻成熟。
第一次世界大战以后,近代土木工程发展到成熟阶段。 这个时期的一个标志是道路、桥梁、房屋等大规模建设的出现。另一个标志是预应力钢筋混凝土的广泛应用。
3、现代土木工程时期
第二次世界大战的结束刚好是现代土木工程发展的开端。第二次世界大战结束后,社会生产力出现了新的飞跃,现代主义运动取得了全面胜利。 现代科学技术突飞猛进,土木工程进入一个新时代。 在近 40 年中,前 20 年土木工程的特点是进一步大规模工业化,而后 20 年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。
首先,现代主义的高层建筑在理论计算方面有了新的发展,高层建筑结构的分析计算已基本告别传统的手工计算而采用计算机程序计算,基本上都采用三维空间结构分析计算程序。
其次,高层建筑由于对抗震、抗风的要求高,且建筑多样化,层数、
高度日益提高。再者,现代主义的高层建筑反对外部包装、建筑含义和历史风格,强调形式追随功能和技术,技术上升到艺术层次。
二、土木工程理论、材料及技术的发展
通过多年来实践探索,土木工程的发展日臻完善。在科学理论方面,理论研究精密化,计算力学、结构动力学、动态规划法、网络理论、随机过程论、滤波理论的成果,随着计算机的普及而渗进了土木工程领域。 结构动力学也已发展完备,荷载不再是静止的和确定性的,而被作为随时间变化的随机过程来处理。 静态的、确定的、线性的、单个的分析,逐步被动态的、随机的、非线性的、系统与空间的分析所代替。 电子计算机使高次超静定的分析成为可能,进而使得高层建筑中框架-剪刀墙体系、 筒中筒体系空间工作和大跨度的桥梁得以实现。 大跨度建筑的形式层出不穷,薄壳、悬索、网架和充气结构覆盖大片面积,满足种种大型社会公共活动的需要。 从材料特性、结构分析、结构抗力计算到极限状态理论,在土木工程各个分支中都也得到了充分发展。 理论研究的日益深入,使现代土木工程取得了许多质的进展。
在工程材料方面,标号为 500~600 号的混凝土已在工程中普遍应用,而轻质、高强化的混凝土成为大跨、高层、结构复杂的工程的新要求。 高强钢材与高强混凝土的结合使预应力结构得到较大的发展,先张法和后张法的预应力混凝土屋架、吊车梁和空心板在工业建筑和民用建筑中广泛使用。 同时铝合金、镀膜玻璃、石膏板、玻璃钢等工程材料以现代科学技术的进步为背景发展迅速,为大跨、高层、结构复杂的工程建设提供了全新的支持。
在施工技术方面,种种现场机械化施工方法发展得特别快。 同步液压千斤顶,滑模,直升机安装天线,用一群小提升机同步提升大面积平板的升板结构等一系列施工方法广泛应用。 此外,钢制大型吊装设备与混凝土自动化搅拌楼、输送泵等相结合,形成了一套现场机械化施工工艺,使传统的现场灌筑混凝土方法获得了新生命,在高层、多层房屋和桥梁中部分地取代了装配化,成为一种发展很快的方法。
精密化的理论研究、全新的工程材料和先进的施工技术,使得大跨、高层、结构复杂的大型土木工程的建设成为可能。
三、土木工程发展新方向
飞速的经济发展, 使得大城市及超级大城市的数量急剧上升,人们对空间的概念日趋强烈,寸土寸金普遍成为人们的共识。 因此为了满足人们对日益发展的空间需求,高层、超高层建筑的建设得到普遍重视。 同时高层、超高层建筑的建设也是解决人们空间日趋紧张问题的重要途径。
飞速经济的发展不仅仅是空间需求的问题,更有电力、能源等多方面的需求。 大型水利水电工程的建设,大型矿山资源的开发,石油、天然气等重要能源的运输等都成为影响经济发展的重要因素。 因此,大型公益土木工程的修建,显得极为重要。