土木工程发展及未来趋势

土木工程发展及未来趋势学院：土木工程专业：建筑与土木工程姓名：刘振奎学号：201620920218目录1.摘要·························12.土木工程的定义及特点·················33.土木工程的发展····················54.土木工程历史三次进步·················75.土木工程的现状····················106.土木工程未来发展趋势·················127.土木工程可持续发展··················138.结语·························149.参考文献·······················141.摘要：土木工程作为一个大的学科门类，从一开始，就发展一直很好，近年来随着工程技术和工程材料的进步，明显对土木工程的发展起到了很大的推动作用，但是在发展的过程中，由于全球化各种因素的影响，也对土木工程的未来发展也提出了更高的要求，接下来，我们就一起看看土木工程的发展及探究未来土木方向的发展趋势。关键词：土木工程发展历史未来Abstract:Civilengineeringasarangeofdisciplines,fromthebeginning,thedevelopmenthasbeenverygood,inrecentyearswiththeengineeringtechnologyandmaterialprogress,obviouslyonthedevelopmentofcivilengineeringhasplayedasignificantroleinpromoting,butintheprocessofdevelopment,duetotheglobalizationofvariousfactors,butalsoforthefuturedevelopmentofcivilengineeringisalsoputforwardhigherrequirements,next,welookatthedevelopmenttrendofthedevelopmentofcivilengineeringandcivilexplorethefuturedirection.KeyWords:CivilengineeringDevelopmenthistoryFuture2.土木工程的定义及特点：（1）土木工程的定义土木工程作为一门学科，称为土木工程学。它是运用数学、物理、化学等基础科学知识，力学、材料等技术科学知识以及工程技术知识来规划、设计、修建各种建筑物和构筑物的一门学科。国务院学位委员会在学科简介中为土木工程所下的定义是：“土木工程”（CivilEngineering）是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象，即建造在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等专业技术。土木工程，在英文中称为“CivilEngineering”，直译为“民用工程”，这个专用名次是为了把它和军事工程（MilitaryEngineering）区别开来。土木工程研究民用的永久性建筑，而军事工程则研究军用的临时性建筑。土木工程更加确切的定义是：它是研究那些要求固定的建筑物和构造物的设计与施工的。事实上，这个定义包括：房屋、水坝、隧道、桥梁、运河、卫生系统和运输系统的各种固定部分——公路、机场、港口设施以及铁路路基。（2）土木工程的一般特点：①土木工程所提出的课题是特殊的，因为所有的建筑物和建筑物都是独特的，难以有一个建筑物（构筑物）与另一个是完全相同的。②土木工程的范围非常官方，它包括建筑工程、桥梁工程、公路与城市道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、海洋工程等。③土木工程是一种与人民的衣食住行密切相关的工程。④土木工程是一门历史悠久的学科，但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断更新、不断发展。3.土木工程的发展土木工程的发展可以划分为三个阶段：古代（公元前5000年－16世纪末）、近代（17世纪中叶－20世纪40年代）和现代（20世纪中叶以后）1、古代土木工程⑴房屋建筑：①黄河流域的木骨泥墙房屋（仰韶房屋），房屋的平面有矩形和圆形两种。②长江流域的干阑式建筑。⑵塔建筑：埃及金字塔为石材，中国古代塔建筑多为木结构加砖墙建成。⑶桥梁建筑：赵州桥⑷水工建筑：都江堰2、近代土木工程⑴理论方面：①1683年意大利伽利略“关于两门新科学的对话”首次用公式表达了梁的设计理论②1687年英国牛顿总结了力学三大定律，为土木工程奠定了力学分析基础③1825年法国纳维在材料力学、弹性力学和材料强度理论的基础上，建立了土木工程中结构设计的容许应力法。⑵材料方面：①1824年英国J.阿斯普丁（Asptin）发明了波特兰水泥②1856年转炉炼钢获得成功，维钢筋混凝土结构和钢结构打下充分的物质基础③1886年美国杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件，后又用它制作楼板④1930年法国弗涅希内将高强度钢丝用于预应力混凝土，克服了因混凝土徐变造成所施加的预应力完全丧失的问题。于是，预应力混凝土在土木工程中得到广泛应用。⑶工程方面：①1875年法国J.莫尼埃（Monier）主持建造第一座长16m的钢筋混凝土桥。②1886年美国芝加哥用框架结构建成一座高达9层的保险公司大厦，被誉为现代高层建筑的开端③1889年法国巴黎建成高300m的艾菲尔（Eiffel）铁塔，使用熟铁近8000t之多④1825年英国斯蒂芬森英格兰北部托克顿和达灵顿直接修筑了世界第一条长21km的铁路。⑤1863年英国伦敦建成世界第一条地下铁道⑥1779年英国用铸铁建成跨度维30.5m的拱桥⑦1890年英国爱丁堡建成福斯桥，该桥为两孔主跨达521m的悬臂式桁架梁桥，桥面在水上45m，总耗钢50000t。这样，现代桥梁的3种基本形式（梁式桥、拱桥、悬索桥）相继出现⑧1931－1942年德国修筑长达3860Km的高速公路网4．土木工程历史三次进步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。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。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。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。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。从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有、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。建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几M、几十M发展到钢结构的百M、几百M，直到现代的千M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。十九世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。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，因而用途更为广阔。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。5.土木工程的现状中国现状（1）房屋建筑随着我国城市化的进程加快，中国的城市建设也在逐步的发展中，在市内的占地可用资源也越来越少，人口的大幅度增长与城市土地资源的逐步减少是一个强烈的对比，所以，这也是高层建筑为何发展如此之快的原因，高层建筑的占地资源较小，可利用资源却很多，使得加快了城市化的脚步。随着高层建筑的不断增加，这是中国经济快速发展的成果体现，同时也加大了中国的经济在发展中的负担。（2）道路交通经济快速发展与公路的大力建设是相互制约的，所以，在土木行业里公路的发展是非常重要。国家想要发展就必须先发展经济，我国很多方面的快速发展都是依赖经济，所以，经济的快速发展也是社会进步的基础。加强道路的发展能够改善产业的整体结构、带动附属产业的快速发展、保障人口的质量、转变城乡结构方式、减少城乡差距、加快城市化进程、在整体提高人们生活质量的同时也加快了发展的脚步。相比以前来讲，我国目前的交通状况和经济发展都有了质的提高，但一部分地区仍然存在运输设施及设备满足不了国民经济高速发展的需要，也有一部分地区由于经济发展欠佳，道路建设也相对滞后，因此，我国经济建设和交通运输的发展存在不协调性，这种现象会对我国人口质量产生影响不利于我国社会主义和谐社会的建设和发展。世界现状随着19世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始使用，以及20世纪20年代后期预应力混凝土的制造成功，建造摩天大楼、大跨度建筑和跨海峡1000m以上的大桥成为可能。目前，世界上最高建筑是中国台北的101大厦，总高度为508m。最高的楼房为迪拜哈利法塔828M。世界跨度最大的悬索桥是日本的东线明石海峡悬索大桥，跨度为1990m；最长的斜拉桥是日本的多多拉桥，桥主跨有890m，预计在不久的将来中国的苏通长江公路大桥将刷新这一世界纪录。最大跨度的拱桥是中国上海的卢浦大桥，跨度为550m。世界高速公路总里程最长的国家为美国，其总长为81105公里。最高的大坝为高285m的瑞士大狄克桑斯坝。最高的电视塔为加拿大高549m的多伦多塔，其次为莫斯科塔，高537m。6.土木工程未来发展趋势在社会进步的同时，我们对社会资源的消耗也逐步加大，但是可利用的资源是非常有限的，所以，怎样将资源进行合理配置，提供给越来越多的人们，利用最少的资源得到最大的发展是非常重要的。土木以后的发展是要沿着低消耗、集约式的方向发展，走可持续发展道路，建设和谐社会。（1）向高空延伸根据相关资料现实，目前世界上人工最高的建筑是波兰的长波台钢塔，其高度为646m，作为世界上最高的人工建筑，其承载能力是十分巨大的。这将是未来土木工程建筑领域发展的趋势，高空的距离是无限的，因此，只要技术允许的条件下，建筑物不断向高空发展是切实可行的一种策略。这种高层建筑可以集工作、休闲、娱乐、商业、购物等一系列功能，这就大大节约了土地资源，为城市的发展节省了土地。而我国在此方面的展望是，在上海附近拟建一栋高达1250m的仿生大厦，居民可以达到十万人左右，这将是我国土木工程建筑史的一块里程碑，将在世界人工建筑领域中堪称奇迹。（9）向海洋拓展地球可以称作为一个“水球”，地球上有百分之七十的面积是海洋，而陆地面积仅占百分之三十，因此，在技术条件允许的前提下，充分利用海洋资源是非常必要的，是人类不断向外扩展过程中的一个创举。海洋比陆地情况更为复杂，但其巨