自然观与土木工程的持续发展与应用

自然观与土木工程的持续发展与应用内容摘要：从辩证唯物自然观的创立中就是随着各个科学领域的发展而渐渐的创立于发展起来的，土木工程也是发展之一，然后到系统自然和生态自然观都是主要讲的是整体问题，土木工程中的建筑设计，工程施工，工程进度，工程造价，也是一个系统一个整体而不是单独的没有联系的。关键词：自然观系统自然观生态自然观可持续发展建筑设计工程施工工程进度工程造价1、辩证唯物主义自然观的创立与土木工程自然辩证法学科的形成和发展是与自然界演化和发展史、人类认识自然和改造自然的历史以及自然科学技术的发展史密切相关的，它是人类对几千年来自然科学技术成就和哲学思想发展的优秀成果的进一步科学概括、合理继承和发展的结果。资本主义生产的迅速发展，为近代后期自然科学研究提供了实验手段、材料和经济条件，使近代后期自然科学得到较全面、迅速的发展。天文学、地质学、物理学、化学、生物学等都有一系列的重大突破。这个时期的科学研究也由近代前期以搜集材料为主的经验自然科学加以整理、加工经验材料为主的理论自然科学过渡，使人类对自然事物奥秘的认识向纵深方向发展，并且把从前被机械论自然哲学看成是孤立的事物联系起来，让静止的事物运动起来，一切不变的观念被一切皆变的新观念所代替。“在自然科学中，由于它本身的发展，形而上学的观点已经成为不可能的了。”适应近代后期自然科学技术发展的需要，辩证唯物主义自然观便应运而生。古代土木工程的历史跨度很长，它大致从旧石器时代（约公元前5000年起）到17世纪中叶。这一时期的土木工程说不上有什么设计理论，修建各种设施主要靠经验。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，是土木工程历史上的第一次飞跃。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。一般认为，近代土木工程的时间跨度为17世纪中叶到第二次世界大战前后，历时300余年。在这一时期，土木工程逐步形成为一门独立学科。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。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。现代土木工程适应各类工程建设高速发展的要求，重大工程项目将陆续兴建。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。从能量守恒和转化定律的发现，细胞学说的创立，生物进化论的创立，近代自然科学的这三大发现，以雄辩的科学事实，深刻地揭示了自然界的辩证发展的性质：无机物之间、无机物和有机物之间是有联系的，有机生命界是有联系的，自然界的一切都是有联系的，都有自己产生、发展和变化的历史。土木工程也是在不断变化和发展着的。2、系统自然观和土木工程处于一定的相互关系中并环境发生关系的各个部分的总体，一般认为：运动变化着的若干部分，在相互作用之中组成的具有某种确定功能的整体谓之“系统”。任何一个系统必须有两个以上的要素构成；“系统”在于“系”，即系统内部诸要素之间、系统要素与整体之间的相互关系。从土木建筑的一个房屋建筑就可以看出，从地基到基础，从基础到地下结构，从地下结构到地上结构，再从柱子到梁，到板，到屋顶，每个要素之间，要素和整体之间都是有关系的不是分割的独立的，所以在土木建筑的工程中任何一个环节出问题的话有可能就不能进行竣工验收，所以我们应当遵循这个规律而不能违背，这样只会带来不必要的麻烦。自然系统的辩证关系中的结构和功能的辩证关系在房屋建筑中的体现为：结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用，能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且要经济合理。具体说来，结构应具有以下几项功能：(1)安全性。在正常施工和正常使用的条件下，结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏；在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。例如，厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时，均应坚固不坏，而在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但应保持结构的整体稳定而不发生倒塌。(2)适用性。在正常使用时，结构应具有良好的工作性能。如吊车梁变形过大会使吊车无法正常运行，水池出现裂缝便不能蓄水等，都影响正常使用，需要对变形、裂缝等进行必要的控制。(3)耐久性。在正常维护的条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求，也即应具有足够的耐久性。例如，不致因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等而影响结构的使用寿命。安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性。总的来说建筑必须满足以上的功能，从建筑的设计到建筑结构的确定要经过很长的方案确定。从自然观的整体性体现出建筑结构中的任何问题都不能出现，否则就会影响整体的功能，虽然有层次结构但是基础的决定最终的，所以越是基础的我们应当越要重视。建筑的设计会影响到施工方案的选择，施工方案的选择就会影响施工进度，施工进度的改变就会影响到造价，所以任何一个环节都会影响到整个项目工程。3、生态自然观和土木工程生态自然观是系统自然观在人类生态领域的具体体现，是辩证唯物主义自然观的现代形式之一；阐述了马克思、恩格斯的生态思想是生态自然观的理论来源；揭示了当代全球性的“生态危机”是生态自然观确立的现实根源和生态科学基础；论述了生态自然观的基本思想及其对实现可持续发展、生态文明的重大意义英国生态学家Tansley于1935年首先提上来的，指在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。它把生物及其非生物环境看成是互相影响、彼此依存的统一整体。生态系统不论是自然的还是人工的，都具下列共同特性：（1）生态系统是生态学上的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。（2）生态系统内部具有自我调节能力。其结构越复杂，物种数越多，自我调节能力越强。（3）能量流动、物质循环是生态系统的两大功能。（4）生态系统营养级的数目因生产者固定能值所限及能流过程中能量的损失，一般不超过5~6个。（5）生态系统是一个动态系统，要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。建筑中的粘土砖问题粘土砖最古老的状态是实心粘土砖。这是世界上最古老的建筑材料之一，从陕西秦始皇陵到北京明清长城，它传承了中华民族几千年的建筑文明史。但是，烧制实心粘土砖的原材料来自可耕地，据资料显示，我国烧制粘土砖每年损毁的良田达70万亩。除了破坏耕地外，实心粘土砖的另一危害是大量消耗能源。有关部门提供的数字显示，每烧一立方米的实心粘土砖需要耗费120公斤的煤。烧砖的过程中产生大量的二氧化碳也严重污染环境。由于实心粘土砖的危害如此之大，国务院在2003年开始“禁实”，就是禁止传统的实心粘土砖的生产。随之出现了一种过渡产品，称为“粘土烧结多孔砖”，它在粘土中加入了粉煤灰，经过坯料制备、真空挤出成型、干燥、焙烧制成的砖，通俗点讲就是在原来的实心砖上压了很多孔洞，具有重量轻、强度高的特点，最主要的是，它可以减少粘土的使用量。粘土烧结多孔砖作为过渡产品，最终的目的是为完全不使用粘土作原料的更新一代的产生作准备。4、生态自然观以及土木工程的持续发展纵观人类的发展史,大致可以将其分为四个发展阶段:史前文明、农业文明、工业文明、现代文明。在不同的社会发展时期人类社会活动对大自然干预的程度不同,因而产生的环境问题亦不同。但总的趋势是随着生产力的不断提高,人们改造自然能力的增强,生态环境受到破坏的程度亦愈深,而受到污染破坏的环境又成为社会发展新的制约。尤其是近现代,这个矛盾日益突出,为此各国、各级政府纷纷加大了环境保护投资,制定一系列环境法律、法规,加强环境管理,同时大力开展环境科学研究,进行环境污染治理和发展低污染、无污染的工艺技术,改变原有的经济发展模式,使环境污染得到有效控制,环境质量有了明显改善,人类正是经过不断反思、探究与实践，才提出了生态的可持续发展，使我们的生态环境能长久的发展。从生态的自第一次资产阶级工业革命以来，人类在工业化、城市化和现代化的进程中取得了前所未有的成就，也尝到了环境污染、生态破坏和资源能源危机的苦果，而酿成这种苦果的一个重要原因是人类没有正确处理和协调好人与自然的关系，干了许多违背自然生态规律的蠢事。我国在二十世纪五、六十年代“大跃进时期”和“十年动乱时期”，盲目推行毁林毁草开荒、围湖围海造田和打虎灭雀等征服大自然的运动，在“人定胜天”、“人有多大胆，地有多高产”等唯意志论的支配下，搞什么“开荒开到山顶，种田种到湖底”和“大炼钢铁”，结果造成了植被覆盖率降低、水土流失严重、生物多样性锐减、环境污染加剧、生态环境恶化、自然灾害频繁等一系列严重后果。近几十年来，尽管党和国家采取了一系列保护生态环境、保护野生动植物的措施，退田还林还草，治沙治水治山，但由于欠账过多、积重难返、治理污染艰难和恢复生态缓慢，至今仍然没有从根本上扭转环境污染和生态破坏恶化的趋势。实践和教训使人们认识到，谁违背大自然的规律谁就会遭到大自然的报复，自然生态失衡即生态平衡受到破坏的根本原因是人与自然关系的失衡，只有正确处理和协调好人与自然的关系，遵循自然生态规律，才能实现经济、社会和环境的可持续发展。土木工程是一个比较大、复杂的行业，它包括高层建筑、大跨建筑、公路、铁路、隧道、桥梁、水利工程、特种结构等。在如此庞大的行业前制定一套可行的可持续发展线路是非常困难的，但是如果将其分解细化，再针对每一小部分实施相应的可持续发展规划，就会变得更加容易。笔者认为，无论是建筑，还是其他土木工程，无非包括三个部分：工程设计阶段；施工管理阶段；拆除阶段。所以要实行土木工程的可持续发展，就分别针对此三个阶段制定相应的规划便可。4.1、土木工程设计环节的可持续发展土木工程设计是对工程项目所需的技术、经济、资源和环境等进行综合分析和论证，编制工程项目设计文件的活动。设计在技术上是否可行、工艺是否先进、经济是否合理、设备是否配套、结构是否安全可靠等，都将决定工程项目建成后的功能和使用价值，同时，其设计方案对环境的关注程度直接影响到工程实体在施工、运行与最终拆除和循环利用的各阶段对环境的影响。因此，研究土木工程设计阶段的可持续发展，对今后的设计工作具有极大的指导作用。工程设计中，不仅要考虑建筑结构的牢固性、外观的美观性，还要考虑工程所在地的生态、地理、人文环境等特征，在设计各个环节要将生态环境考虑在内。在工程经费许可下，尽量选择有可持续发展的场址、高效的能源与材料的利用率、节能高效的施工技术、对周围环境与生态危害小的设计方案。一项大的土木工程，要经过初步设计、技术设计与施工图设计三个步骤，这三部设计，都需要不同专业的设计人员，这容易导致在设计过程中，设计人员自顾自设计，没有考虑其他设计方案，造成成没有必要的材料与能源的浪费，同时会对生态环境危害加大。所以，在设计过程中，设计人员要加大沟通、交流与学习，是设计规范统一，对可持续发展的工程实际运用进行探讨。同时协调好各种功能的要求，使新研究成果得到充分利用。4.2、土木工程施工与管理的可持续发展土木工程施工是将设计意图付诸实施，建成最终产品的过程。施工阶段同样是我们可持续发展应重视的一个环节。在施工过程中，不可避免地会给生态系统带来破坏，对人居环境带来污染和不利影响。例如，施工中挖掘地面土壤，转运砂、石、水泥等建造材料时产生的扬灰和粉尘，造成大气粉尘污染；设备的安装、运行及转运造成的噪音污染；施工过程中的建造和拆除所产生的废弃物占填埋废弃物总量的较大比重；施工运输会与工地附近或经过工地的交通发生冲突，等等。而具有可持续发展思想的施工过程，将采取积极有效的措施，避免、缓解或减小施工过程中对生态环境的各种影响。在土木工程施工中落实可持续发展思想是可持续的土木工程业的重要体现，对可持续发展的实现具有重要意义。下面