土木工程行業(yè)發(fā)展前景探析.doc

土木工程行業(yè)發(fā)展前景探析 李亮 （延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西西安710100） 摘要：在邁入21世紀(jì)以后，伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，土木工程獲得了極大的進(jìn)步和提高，為人類社會(huì)營造了非常優(yōu)越的物質(zhì)條件.本文探討了土木工程行業(yè)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì). 關(guān)鍵詞：土木工程；空間開發(fā)；進(jìn)步；方向 ：TU7：A：1673-260X（xx）02-0039-03 從人類發(fā)展的過程我們可以了解到，土木工程建設(shè)就是人類同自然在進(jìn)行斗爭的過程，然而與此同時(shí)土木工程建筑也獲得了長足的發(fā)展與進(jìn)步，土木工程建設(shè)這個(gè)行業(yè)在我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)過程中成為了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè).隨著科技進(jìn)步和社會(huì)需求的不斷提升，對(duì)建筑物面積、功能、形狀等方面的技術(shù)要求越來越規(guī)?；?、多樣化和復(fù)雜化，對(duì)所采用的建材、設(shè)備、建筑構(gòu)造技術(shù)和施工技術(shù)也一直在不斷提高，建筑行業(yè)的節(jié)能、信息控制、生態(tài)化等技術(shù)也逐漸與建筑技術(shù)相結(jié)合而尋求多元化發(fā)展，形成了建筑行業(yè)新技術(shù)與新能源的復(fù)合載體.在現(xiàn)代化建筑行業(yè)，特大跨度建筑、超高層和超大跨度橋梁是大型繁瑣布局的主要形式，這樣一來，這種大型繁瑣布局核心的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)也就成為了衡量一個(gè)國家建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志.綜上所述，技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新應(yīng)用在土木工程中的同步發(fā)展在建筑行業(yè)的發(fā)展過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，只有了解了土木工程行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),才能夠在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中開創(chuàng)出土木工程學(xué)科的新篇章. 1土木工程的必要性 土木工程科目很龐大，它與生活是緊密相連的，其意義很大，歷史長久，提升較快.當(dāng)今社會(huì)是信息社會(huì)，力學(xué)的提升，建材的不斷更換，土木工程技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步也在更加完善，突飛猛進(jìn).土木工程是一項(xiàng)綜合式的藝術(shù)，包含了很多方面，有著社會(huì)性、實(shí)踐性、綜合性多個(gè)屬性，同人類社會(huì)的成長密切相關(guān)，形影不離，對(duì)人類的發(fā)展做出了極大的貢獻(xiàn).到現(xiàn)今為止，土木工程可劃分成建筑類、鐵路類、道路類、橋梁類、結(jié)構(gòu)給水排水類、港口類、水渠類、環(huán)境類等工程，不計(jì)其數(shù)，提升空間十分寬廣，有著十分可觀的未來. 就拿橋梁工程舉例來說，隨著橋梁工程類型的不斷創(chuàng)新,主跨跨度的一次次突破，橋梁工程的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步，尤其是斜拉撟的復(fù)興成為了橋梁工程發(fā)展的又一個(gè)閃光點(diǎn).20世紀(jì)首屈一指的橋梁代表作主要有日本的時(shí)石海峽大橋(1991m懸索橋)、丹麥的海帶橋(1624m懸索橋)、多多羅大橋(890m斜拉橋)、法國諾曼底橋(856m斜拉橋)等等.國內(nèi)一大批大跨橋梁的建成標(biāo)志著我國大跨度結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)達(dá)到了新的高度，躋身世界先進(jìn)行列，這批大跨結(jié)構(gòu)橋梁主要有：楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等.迄今為止，國內(nèi)已建1000米以上大橋3座、800m以上大橋8座、600m以上大橋15座、400m以上大橋40座，這些都證明了我國的土木工程建筑行業(yè)得到了長足的發(fā)展. 2土木工程發(fā)展現(xiàn)況 如今,土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)主要匯集在高層建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、研發(fā)建造地下項(xiàng)目等工程中,使高層建筑建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段.與此同時(shí)，伴隨著各種新設(shè)備、新技術(shù)、新施工方式，以及新工藝的不斷涌現(xiàn)和實(shí)踐運(yùn)用，尤其是多種跨學(xué)科和自動(dòng)化技術(shù)的廣泛運(yùn)用，人類進(jìn)行的土木工程建筑所創(chuàng)建的面積不斷擴(kuò)大，所創(chuàng)建的高層建筑數(shù)量也在迅速增多,并且在高度層面上也在不斷地提高,從而使中國在建設(shè)高層建筑領(lǐng)域內(nèi)的科技水平也在不斷進(jìn)步并躋身世界領(lǐng)先行列，同時(shí)國內(nèi)土木建筑行業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也實(shí)現(xiàn)了土木工程的可持續(xù)發(fā)展.在大多數(shù)情況下地震荷載和風(fēng)荷載是影響設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的控制性元素,每項(xiàng)大型工程的復(fù)雜體系結(jié)構(gòu)在抗震抗風(fēng)等有關(guān)問題和設(shè)計(jì)原理方面都獲得了人們的廣泛關(guān)注.現(xiàn)今最普遍的課題便是探討風(fēng)荷載與地震荷載設(shè)計(jì)原理作用、大跨度大面積橋梁工程抗震和抗風(fēng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等.與此同時(shí),以柔性結(jié)構(gòu)來防御地震，這種以柔克剛想法進(jìn)一步體現(xiàn)在控制結(jié)構(gòu)震動(dòng)技術(shù)方面的科學(xué)中,與現(xiàn)代震動(dòng)技術(shù)相聯(lián)系的一系列問題正逐漸向智能控制、自主適應(yīng)和減震吸震等方向的技術(shù)不斷拓展和開發(fā)，土木建筑行業(yè)最基本的結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)和災(zāi)害控制等調(diào)研工作也正在進(jìn)行且逐漸地強(qiáng)化.隨著土木工程的跨時(shí)性進(jìn)步，社會(huì)人口數(shù)目的不斷增多,不同種類的空間資源也越來越短缺，為處理土地資源和空間資源的短缺問題,土木工程慢慢開始發(fā)展地下工程，對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和建設(shè),且逐漸使其成為科學(xué)處理以上問題的有效方法.如今世界規(guī)模最大的地下街工程便是東京地下街,其深度是100m左右，而中國大多數(shù)的一線城市也漸漸構(gòu)建了地鐵服務(wù)體系并步入了具體的項(xiàng)目動(dòng)工階段，地下空間的建筑技術(shù)取得了非常巨大的進(jìn)步和發(fā)展.現(xiàn)今，國內(nèi)絕大多數(shù)城市地下空間工程建設(shè)的重點(diǎn)方式包括暗挖、明挖、盾構(gòu)、蓋挖、注漿、凍結(jié)和沉管法等等，此類技術(shù)也漸漸地步入了國際領(lǐng)域的先進(jìn)行列，地下空間的建筑工程開發(fā)實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐環(huán)節(jié)的不斷進(jìn)步.土木建筑行業(yè)的技術(shù)提升同時(shí)也促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力技術(shù)的普遍應(yīng)用，其影響已擴(kuò)大到大型預(yù)應(yīng)力儲(chǔ)液池、高層和多層建筑、斜拉橋和連續(xù)橋結(jié)構(gòu)、堆棧、管樁、預(yù)應(yīng)力地錨等多項(xiàng)預(yù)應(yīng)力應(yīng)用構(gòu)造方面.同時(shí)預(yù)應(yīng)力技術(shù)也漸漸成了大型公共建筑、開間住宅的重點(diǎn)使用技術(shù),很好地處理了高、大、新、重建筑工程的建造設(shè)計(jì)問題,且展現(xiàn)出了獨(dú)有性的影響力. 目前，國際上排名前10位的最高建筑有高382.2m的馬來西亞PlzazRakya,高381m的美國紐約帝國大廈，高417m和415m的原美國紐約世界貿(mào)易中心,高452m的吉隆坡石油雙塔樓，高442m的芝加哥Sears塔樓,高374m的香港中環(huán)廣場(chǎng)大廈,高368.5m的香港中國銀行大廈,高347.5m的高雄T&C塔樓,高346.3m的芝加哥Amoco大廈及上海浦東金茂大廈. 通常來說,人們總是習(xí)慣于使用安全系數(shù)作為土木工程標(biāo)準(zhǔn)的客觀評(píng)價(jià),實(shí)際上，其僅僅是由精準(zhǔn)性信息實(shí)現(xiàn)的定值所獲取的,并未綜合性地考慮到相關(guān)設(shè)計(jì)變量之中所包含的變異性,其特定的某一安全系數(shù)數(shù)值在各種項(xiàng)目工程中所代表的意義不一定相同.所以根據(jù)現(xiàn)實(shí)土木工程中所包含的很多不確定性，對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)的可靠度衡量評(píng)估和力學(xué)解析也十分關(guān)鍵，也就是說土木工程應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行可靠度有關(guān)原理的應(yīng)用探討. 3土木工程在未來的發(fā)展空間 3.1土木工程虛擬技術(shù)將被大面積的應(yīng)用 傳統(tǒng)土木工程探索過程中人們僅僅能使用特殊的符號(hào)、平面圖紙進(jìn)行更多信息的傳送，此類方式常被接收信息者的知識(shí)結(jié)構(gòu)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)等所束縛和阻礙.隨著土木工程項(xiàng)目在新時(shí)代中復(fù)雜程度日益強(qiáng)化，這樣的溝通方式變得更加困難，所以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)漸漸出現(xiàn)，并通過在工程建設(shè)中的大量、交叉交流創(chuàng)建了新的實(shí)踐方式且開拓了其應(yīng)用前景.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重點(diǎn)是把多媒體技術(shù)、電腦技術(shù)、傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，將抽象的符號(hào)和圖紙科學(xué)地轉(zhuǎn)變成人們的直觀立體感受，是一種人機(jī)交互的新型科技，這種技術(shù)為人們創(chuàng)建了貼近實(shí)際、身臨其境的仿真性的虛擬環(huán)境，人們就如同在現(xiàn)實(shí)世界之中一樣.在日后的土木工程領(lǐng)域中，這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)不但會(huì)被使用在各類項(xiàng)目工程的投標(biāo)招標(biāo)領(lǐng)域中，也會(huì)通過仿真虛擬環(huán)境把施工方式和過程都良好地體現(xiàn)出來.同時(shí)它在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中對(duì)施工、核算等復(fù)雜過程的仿真模擬也具備了良好的優(yōu)勢(shì).可通過三維圖形計(jì)算機(jī)技術(shù)來將可視化計(jì)算做完，通過改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行直觀地觀察，有助于縮減施工設(shè)計(jì)空間，選取更好的策劃方案來獲取最好的工期和最有用的能源，從而有效且精準(zhǔn)地掌握土木工程的整體建造水準(zhǔn)和質(zhì)量. 3.2建筑工業(yè)化 在中國改革開放后，快速提升的新型技術(shù)改善了建筑業(yè)的機(jī)械化水平，特別是在重點(diǎn)工程建造中獲得了很大程度的提升.但不能否認(rèn)的是，相比于其他的工業(yè)部門仍然停留在較為落后的階段.所以建筑業(yè)的工業(yè)化是中國建筑發(fā)展的必然走向.應(yīng)不斷的拓展新建材、新工藝和新技術(shù).同時(shí)應(yīng)創(chuàng)建科學(xué)的能滿足于社會(huì)化大生產(chǎn)方式和新時(shí)代社會(huì)需求的管理制度和科學(xué)體制，來實(shí)現(xiàn)區(qū)域化、專業(yè)化、統(tǒng)一化和跨領(lǐng)域的施工組織模式. 3.3環(huán)境工程的進(jìn)步 走進(jìn)新世紀(jì)后，環(huán)境問題已逐漸成為了社會(huì)生活的主題，氣候條件的變化更是給人們的生活工作帶來了更大的影響.為了更好地創(chuàng)建和諧社會(huì)，走可持續(xù)發(fā)展路線，土木工程和環(huán)境工程需要不斷磨合和交互影響，努力形成一體整合發(fā)展.另外，我們已無法忽視的城市綜合癥、冰川融化、氣候變遷、土地沙漠化以及各種環(huán)境要素的污染等問題都已成為與人們的生活水平和生存質(zhì)量密切相關(guān)的負(fù)面條件，這些問題自然也同土木工程建設(shè)緊密相連.土木工程建造當(dāng)中特別是大型甚至超大型工程建造對(duì)環(huán)境的影響都將成為土木工程師首要考慮且亟待解決的難題. 3.4空間的開發(fā)運(yùn)用 隨著城市的快速進(jìn)步，城市規(guī)模在持續(xù)增大，城市人口也在持續(xù)增多，大多數(shù)城市都面臨著不同程度的生存空間擁擠、交通密集、用地短缺等一系列嚴(yán)重的問題，對(duì)人們的居住生活產(chǎn)生了很大的影響，同時(shí)也是現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的最大阻礙.所以，為了處理好這一系列難題，土木工程的提升趨勢(shì)也在逐漸向高空與地下發(fā)展.按照不完全統(tǒng)計(jì)，中國現(xiàn)已建造了高于20層的高層建筑10000多棟，高于100m的建筑500多棟.通過不斷地營建高層建筑，大大地緩解了人們的居住問題，更大幅度地使用了空間. 人們可通過建造高層建筑來利用高空空間，那是否能通過某個(gè)渠道來利用更大的太空空間呢？實(shí)際上早在1984年，美籍華裔博士林銅柱就勇敢地提出了在月球上加工水泥并創(chuàng)建混凝土構(gòu)件來構(gòu)建太空實(shí)驗(yàn)站的想法.雖然這一想法在現(xiàn)今的條件下很難實(shí)現(xiàn)，但這并不表示在不久的的未來就不會(huì)實(shí)現(xiàn).這就是說，土木工程在往后的活動(dòng)場(chǎng)所也許會(huì)超過地球的范圍拓展至太空. 相比于高空，地下空間也是土木工程發(fā)展的遠(yuǎn)景之一.城市地下空間也具備了很好的發(fā)展空間，一旦取得合理地研發(fā)，對(duì)于節(jié)省土地能源乃至減緩城市交通壓力都有著不可估量的影響.因此，地下空間的開掘和應(yīng)用，是現(xiàn)今城市開發(fā)的必然趨勢(shì).在中國的一些大型城市如北京、上海、廣州等，都創(chuàng)建了相對(duì)完整的地鐵干線，大大地舒緩了交通壓力. 地下空間項(xiàng)目的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)已在如火如荼的進(jìn)行，現(xiàn)今世界最大的地下街是日本東京八重洲地下街，共3層,建筑面積70km2；最深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區(qū)地下商業(yè)街，深度在70100m；最大的地下娛樂中心是蘇格蘭Varis-su市地下娛樂中心，戰(zhàn)時(shí)可掩蔽1.1萬人.與此同時(shí)，國內(nèi)也有大約20個(gè)城市進(jìn)行了地鐵系統(tǒng)的規(guī)劃和施工建設(shè). 海底建筑也在快速增長，實(shí)際上，中國的香港澳門一直在推進(jìn)填海造地工程，以此來擴(kuò)大城市建設(shè)與工業(yè)生產(chǎn)用地，而日本的青函海底隧道的中部不但建立了車站，也建造了博物館. 3.5高性能新型建材的開發(fā)與使用 毋庸置疑，鋼結(jié)構(gòu)將是以后大型建筑結(jié)構(gòu)的主流模式.與此同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、可塑性、韌性以及可焊性等方面的發(fā)展也取得了進(jìn)步.以美、日、俄為首的很多國家已著手把屈服點(diǎn)高于700N/mm2的鋼材劃入范例.高性能混凝土以及其它新式復(fù)合建材也會(huì)向輕質(zhì)量、高強(qiáng)度、較好韌性與工作性能方向提升.如鋁合金和玻璃纖維增強(qiáng)塑料的產(chǎn)生和應(yīng)用，便是現(xiàn)今土木建材進(jìn)步的良好典范. 總體而言，中國現(xiàn)今仍是一個(gè)發(fā)展中國家，即使土木工程取得了較快的發(fā)展，可是經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)備等各方面條件都不能完全滿足于人們的需求，