第二講 土木工程的發(fā)展史及與人類生存的關(guān)系

2.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史在公元前5000年新石器時(shí)代，雖然還沒(méi)有“土木工程”這個(gè)概念，但已經(jīng)出現(xiàn)原始的土木工程活動(dòng)，如仰韶文化遺址中發(fā)現(xiàn)的用木骨泥墻筑成的居室等，因此，可以說(shuō)土木工程是一個(gè)古老的學(xué)科。同時(shí)從土木工程的含義中也可以看到，只要人類存在就必然有土木工程活動(dòng)，因此土木工程又是一個(gè)長(zhǎng)盛不衰的學(xué)科。土木工程的發(fā)展分為古代、近代和現(xiàn)代三個(gè)階段。階段劃分的依據(jù)是根據(jù)建造材料、建造理論和建造技術(shù)的進(jìn)步出現(xiàn)了根本性的突破，形成了劃時(shí)代的特征。12.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史古代土木工程（公元前5000年的新石器時(shí)代到17世紀(jì)中葉）這一時(shí)期土木工程的特征：建筑材料以天然材料為主，如土、石、木、草、竹等，輔以磚、瓦、青銅、鐵等。建筑理論主要是長(zhǎng)期建造經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)建造技術(shù)以手工工具為主，如斧、鑿、鉆、鋸等，也發(fā)明了一些簡(jiǎn)單的施工機(jī)械。22.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史古代土木工程（公元前5000年的新石器時(shí)代到17世紀(jì)中葉）在房屋建筑方面始建于1406年，建成于1420年的北京故宮，是世界上現(xiàn)存最大、最完整的古代木結(jié)構(gòu)宮殿建筑群。公元前2世紀(jì)，已興建了大量以石拱結(jié)構(gòu)為主的建筑，古羅馬也出現(xiàn)了穹頂結(jié)構(gòu)，如希臘雅典衛(wèi)城、羅馬萬(wàn)神廟等。這一建筑藝術(shù)和建筑風(fēng)格被西歐各國(guó)進(jìn)一步發(fā)展，意大利的比薩大教堂、法國(guó)的巴黎圣母院以及文藝復(fù)興時(shí)期的佛羅倫撒大教堂和圣彼得大教堂都堪稱世界優(yōu)秀建筑之精髓。3北京故宮故宮(舊稱紫禁城)，建成于1420年，是明、清兩代的皇宮，是世界上現(xiàn)存最大、最完整的木結(jié)構(gòu)的古建筑群，占地72萬(wàn)m2，有房間8700余間，總建筑面積15萬(wàn)m2。故宮全部建筑由“前朝”與“內(nèi)廷”兩部分組成，四周有城墻圍繞。城四角有角樓。4雅典衛(wèi)城，是希臘最杰出的古建筑群，是綜合性的公共建筑，為宗教政治的中心地。雅典衛(wèi)城面積約有4平方千米，位于雅典市中心的衛(wèi)城山丘上，始建于公元前580年。衛(wèi)城中最早的建筑是雅典娜神廟和其他宗教建筑。雅典衛(wèi)城，是世界新七大奇跡之一，也稱為雅典的阿克羅波利斯，希臘語(yǔ)為“阿克羅波利斯”，原意為“高處的城市”或“高丘上的城邦”。雅典衛(wèi)城5羅馬萬(wàn)神廟萬(wàn)神廟是古羅馬建筑的代表作，它充分利用拱券技術(shù),使希臘柱式結(jié)構(gòu)與拱券創(chuàng)造性結(jié)合在一起，作為拱券式殿堂建筑,它是世界上最大的圓頂建筑之一。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上看，整個(gè)建筑是由門(mén)廊和神殿兩大部分組成的。前一部分是門(mén)廊,即由兩排柱(每排八根)支撐著一個(gè)半三角形額墻的門(mén)廊，寬33.5米，深18米。后部則是一個(gè)巨大的圓形神殿，穹頂直徑達(dá)43.3米，頂端高度也是43.3米。按照當(dāng)時(shí)的觀念，穹頂象征天宇。穹頂中央開(kāi)了一個(gè)直徑8.9米的園洞，可能寓意著神的世界和人的世界的某種聯(lián)系。從園洞進(jìn)來(lái)柔和漫射光，照亮空闊的內(nèi)部，有一種宗教的寧謐氣息。穹頂?shù)耐饷娓采w著一層鍍金銅瓦。建筑史家說(shuō)它“把古希臘的回廊移進(jìn)了室內(nèi)”的結(jié)果,這是羅馬神廟建筑中的典型的帝國(guó)風(fēng)格。6羅馬萬(wàn)神廟7比薩大教堂是意大利羅馬式教堂建筑的典型代表。位于意大利比薩。大教堂始建于1063年。教堂平面呈長(zhǎng)方的拉丁十字形，長(zhǎng)95米，縱向四排68根圓柱。縱深的中堂與寬闊的耳堂相交處為一橢圓形拱頂所覆蓋，中堂用輕巧的列柱支撐著木架結(jié)構(gòu)屋頂。比薩大教堂8巴黎圣母院約建造于1163年到1250年間，位于法國(guó)巴黎市中心，為歐洲早期哥特式建筑和雕刻藝術(shù)的代表。建造它全部采用石材，其特點(diǎn)是高聳挺拔，輝煌壯麗，整個(gè)建筑莊嚴(yán)和諧。雨果在《巴黎圣母院》比喻它為“石頭的交響樂(lè)”巴黎圣母院9佛羅倫薩大教堂也叫“花之圣母大教堂”，被譽(yù)為世界上最美的教堂，是文藝復(fù)興的第一個(gè)標(biāo)志性建筑，其圓頂直徑達(dá)50米，是世界第四大教堂，意大利第二大教堂。整個(gè)建筑群中最引人注目的是中央穹頂，僅中央穹頂本身的工程就歷時(shí)14年，頂高106米，穹頂?shù)幕砍拾私瞧矫嫘?，平面直徑達(dá)42.2米。佛羅倫薩大教堂10圣彼得大教堂圣彼得大教堂是羅馬基督教的中心教堂，位于梵蒂岡，總面積2.3萬(wàn)平方米，主體建筑高45.4米，長(zhǎng)約211米，是全世界第一大圓頂教堂。登教堂正中的圓穹頂部可眺望羅馬全城；在圓穹內(nèi)的環(huán)形平臺(tái)上，可俯視教堂內(nèi)部，欣賞圓穹內(nèi)壁的大型鑲嵌畫(huà)。112.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史古代土木工程（公元前5000年的新石器時(shí)代到17世紀(jì)中葉）在橋梁工程方面公元前3世紀(jì)我國(guó)已有鐵索橋和跨度達(dá)68m的木結(jié)構(gòu)橋梁——咸陽(yáng)渭河橋。公園6世紀(jì)建成的趙州橋，跨徑37.02米，券高7.23米，是當(dāng)今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋，該橋無(wú)論在結(jié)構(gòu)受力、藝術(shù)造型和經(jīng)濟(jì)上都達(dá)到了極高的成就。1991年被美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)譽(yù)為世界上第12個(gè)土木工程里程碑。12趙州橋安濟(jì)橋建于隋代（公元581－618年），由著名匠師李春設(shè)計(jì)和建造。安濟(jì)橋全長(zhǎng)為64.4米，距今已有1400年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。132.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史古代土木工程（公元前5000年的新石器時(shí)代到17世紀(jì)中葉）在水利工程方面公元前5～4世紀(jì)，在我國(guó)今河北省的臨漳，西門(mén)豹主持修筑了引漳灌鄴工程。公元前3世紀(jì)中葉，在今四川省灌縣，李冰父子主持修建了都江堰，解決了防洪、灌溉、水運(yùn)和供水等問(wèn)題，是世界歷史上最長(zhǎng)的無(wú)壩引水工程。公元7世紀(jì)初，隋朝開(kāi)鑿了世界歷史上最長(zhǎng)的南北大運(yùn)河，共長(zhǎng)2500km.14都江堰水利工程四川都江堰水利工程是全世界至今為止年代最久、唯一留存、以無(wú)壩引水為特征的宏大水利工程。都江堰沒(méi)有眾多水利工程所常見(jiàn)的雄偉大壩，只有一個(gè)酷似魚(yú)一樣的大堤縱臥江中，這條堤就被稱為“金剛堤”。堤的頭部就是都江堰的魚(yú)嘴；中后部是一個(gè)低矮的斜坡，叫飛沙堰；尾部是兩山之間狹窄的進(jìn)水口，形似瓶口，叫寶瓶口。這項(xiàng)工程主要由魚(yú)嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口進(jìn)水口三大部分構(gòu)成，科學(xué)地解決了江水自動(dòng)分流、自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水流量等問(wèn)題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國(guó)”。目前灌溉面積已達(dá)40余縣、超過(guò)一千萬(wàn)畝農(nóng)田。15

都江堰水利樞紐

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隋朝南北大運(yùn)河

172.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史古代土木工程（公元前5000年的新石器時(shí)代到17世紀(jì)中葉）在高塔方面高塔建筑可以說(shuō)是我國(guó)古代土木工程的驕傲。公元11世紀(jì)建成的山西應(yīng)縣木塔塔高67.3m，底層直徑30.27m，呈平面八角形，是我國(guó)現(xiàn)存最高最古的一座木結(jié)構(gòu)塔式建筑。該塔經(jīng)歷多次大地震，歷時(shí)近千年仍完好聳立，足以證明我國(guó)古代木結(jié)構(gòu)的精湛技術(shù)。18山西應(yīng)縣木塔19斗拱是我國(guó)古代建筑所特有的結(jié)構(gòu)形式，靠它將梁、枋、柱連接成一體。由于斗拱之間不是剛性連接，所以在受到大風(fēng)地震等水平力作用時(shí)，木材之間產(chǎn)生一定的位移和摩擦，從而可吸收和損耗部分能量，起到了調(diào)整變形的作用。應(yīng)縣木塔設(shè)計(jì)有近六十種形態(tài)各異、功能有別的斗拱，是我國(guó)古建筑中使用斗拱種類最多，造型設(shè)計(jì)最精妙的建筑，堪稱一座斗拱博物館。202.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史古代土木工程（公元前5000年的新石器時(shí)代到17世紀(jì)中葉）在其他方面春秋時(shí)期，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，廣泛采用夯土筑城。著名的萬(wàn)里長(zhǎng)城，它始建于2000多年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,秦朝統(tǒng)一中國(guó)之后建成萬(wàn)里長(zhǎng)城。明朝對(duì)長(zhǎng)城又進(jìn)行了大規(guī)模的整修和擴(kuò)建，東起鴨綠江，西至嘉峪關(guān)，翻山越嶺蜿蜒6700km。

西方留下來(lái)的宏偉建筑(或建筑遺址)大多是磚石結(jié)構(gòu)的。如埃及金字塔，建于公元前270年至公元前2600年間，其中最大的一座是胡夫金字塔，該塔基底為正方形，每邊長(zhǎng)230.5m，高約140m，用230余萬(wàn)塊巨石砌成。21萬(wàn)里長(zhǎng)城22埃及金字塔23世紀(jì)典型范例公元前50~公元前26世紀(jì)（1）浙江余兆河姆渡新石器時(shí)代遺址（公元前50-33世紀(jì)）（2）黃河流域仰韶文化遺址（公元前50~前30世紀(jì)）（3）西安半坡村遺址（公元前48~36世紀(jì)）（4）埃及吉薩金字塔（公元前27~26世紀(jì)）公元前5~公元前1世紀(jì)（5）希臘雅典衛(wèi)城（公元前5世紀(jì)）（6）春秋齊國(guó)土木工程專著考工記問(wèn)世（公元前5世紀(jì)）（7）萬(wàn)里長(zhǎng)城（公元前5~3世紀(jì)）（8）河北西門(mén)豹引漳灌鄴工程（公元前5~4世紀(jì)）（9）李冰父子主持修建都江堰工程（公元前3世紀(jì)）（10）羅馬用火山灰做膠凝材料（公元前2世紀(jì)）（11）羅馬建筑師特魯維建筑十書(shū)問(wèn)世（公元前1世紀(jì)）1~10世紀(jì)（12）羅馬萬(wàn)神廟（120~124)(13)徐州浮屠寺塔（2世紀(jì)）（14）圣索菲亞教堂（532年~537年）（15）隋朝南北大運(yùn)河及趙州橋（7世紀(jì)）10~16世紀(jì)（16）五臺(tái)山南禪寺、佛光寺正殿（8~9世紀(jì)）（17）宋朝李誠(chéng)營(yíng)造方式問(wèn)世（10世紀(jì)）（18）山西應(yīng)縣木塔（11世紀(jì)）（19）比薩大教堂、巴黎圣母院（11~13世紀(jì)）（20）北京故宮（14世紀(jì)）（21）羅馬圣彼得教堂（公元1506年~1626年）242.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史近代土木工程（從17世紀(jì)中葉－20世紀(jì)中葉的三百年間）主要特征：建造材料從天然材料為主轉(zhuǎn)向人造材料為主；建造理論從以總結(jié)長(zhǎng)期建造經(jīng)驗(yàn)向重視科學(xué)理論兼顧經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變；建造技術(shù)從手工工具為主發(fā)展為大規(guī)模使用施工機(jī)械，人們開(kāi)始使用大型機(jī)械建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或所處環(huán)境惡劣的土木工程。252.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史土木工程在理論、材料、施工領(lǐng)域出現(xiàn)的重要事件18世紀(jì)下半葉，以瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)為標(biāo)志的產(chǎn)業(yè)革命帶動(dòng)了近代土木工程的發(fā)展；1824年，英國(guó)人J.阿斯普汀(Asptin)發(fā)明了波特蘭水泥；1856年，轉(zhuǎn)爐煉鋼成功，為土木工程提供了充分而堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

近代土木工程（從17世紀(jì)中葉－20世紀(jì)中葉的三百年間）262.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史土木工程在理論、材料、施工領(lǐng)域出現(xiàn)的重要事件1638年，意大利伽利略用公式表達(dá)梁的設(shè)計(jì)理論；1660年，英國(guó)的虎克提出虎克定律；1687年，牛頓總結(jié)出力學(xué)三大定律，為土木工程奠定了力學(xué)分析的基礎(chǔ)；近代土木工程（從17世紀(jì)中葉－20世紀(jì)中葉的三百年間）272.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史土木工程在理論、材料、施工領(lǐng)域出現(xiàn)的重要事件1744年，瑞典的歐拉建立柱軸心受壓時(shí)的屈曲理論。1773年，法國(guó)的庫(kù)侖提出材料強(qiáng)度的概念和擋土墻土壓力理論。1825年，維納建立了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力分析法，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論提出了通用方法。近代土木工程（從17世紀(jì)中葉－20世紀(jì)中葉的三百年間）282.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史土木工程在理論、材料、施工領(lǐng)域出現(xiàn)的重要事件19世紀(jì)末，里特爾應(yīng)用極限平衡概念，提出了鋼筋混凝土設(shè)計(jì)理論；20世紀(jì)上半葉美國(guó)的克勞斯提出力矩分配法，促進(jìn)了剛架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用；奧地利的太沙基提出土的固結(jié)、側(cè)壓力、承載力等理論，奠定了土力學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)。近代土木工程（從17世紀(jì)中葉－20世紀(jì)中葉的三百年間）291824年英國(guó)工程師阿斯普丁（AsPdih）獲得第一份水泥專利，標(biāo)志著水泥的發(fā)明。水泥的發(fā)明為建筑工程的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，使其由陸地工程發(fā)展到水中、地下工程。水泥發(fā)明至今已有一百多年的歷史，它始終是用途最廣、用量最多的一種膠凝材料。阿斯普汀302.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史

在科學(xué)理論的指導(dǎo)下，土木工程的結(jié)構(gòu)體系發(fā)生了本質(zhì)性變化，出現(xiàn)了許多受力合理、結(jié)構(gòu)新穎、用料經(jīng)濟(jì)的新結(jié)構(gòu)。1825年，英國(guó)采用盾構(gòu)技術(shù)開(kāi)鑿泰晤士河底隧道；同年，英國(guó)的斯蒂芬(Stephenson)建成第一條長(zhǎng)達(dá)2lkm的鐵路。1863年，英國(guó)倫敦建成世界第一條長(zhǎng)7.6km的地下鐵道。1869年，美國(guó)建成橫貫北美大陸的鐵路；同年，蘇伊士運(yùn)河開(kāi)通。近代土木工程312.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史

在科學(xué)理論的指導(dǎo)下，土木工程的結(jié)構(gòu)體系發(fā)生了本質(zhì)性變化，出現(xiàn)了許多受力合理、結(jié)構(gòu)新穎、用料經(jīng)濟(jì)的新結(jié)構(gòu)。1886年，美國(guó)芝加哥建成第一座高達(dá)10層的家庭保險(xiǎn)公司大廈，被譽(yù)為是近代高層建筑的開(kāi)端。1889年，法國(guó)工程師居斯塔夫.埃菲爾主持建成高達(dá)300m的埃菲爾鐵塔，使用熟鐵近7000t之多,12000個(gè)金屬部件，250萬(wàn)只鉚釘。近代土木工程32泰晤士河隧道泰晤士河隧道是世界上第一條水底隧道，它也是第一條采用盾構(gòu)技術(shù)挖掘的隧道。33蘇伊士運(yùn)河是一條海平面的水道，在埃及貫通蘇伊士地峽，連接地中海與紅海，提供從歐洲至印度洋和西太平洋附近土地的最近的航線。它是亞洲與非洲的交界線，是亞洲與非洲人民來(lái)往的主要通道。蘇伊士運(yùn)河34芝加哥保險(xiǎn)公司大廈埃菲爾鐵塔352.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史1914年，巴拿馬運(yùn)河開(kāi)通。1885年德國(guó)奔馳汽車問(wèn)世,掀起了興建高速公路的熱潮，僅德國(guó)1931～1942年間就修建了長(zhǎng)達(dá)3860km的高速公路網(wǎng)。1928年法國(guó)工程師弗雷西(Freyssinet)研制成功預(yù)應(yīng)力混凝土,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)向大跨高層發(fā)展提供了保障；1937年美國(guó)在舊金山修建跨度1280m，全長(zhǎng)2825m的金門(mén)懸索橋，成為橋梁的代表性工程。1931年，在美國(guó)紐約建成的帝國(guó)大廈,102層，高378m，用鋼超過(guò)5萬(wàn)t保持世界紀(jì)錄達(dá)40年之久。近代土木工程36帝國(guó)大廈金門(mén)懸索橋372.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史這一時(shí)期，中國(guó)的土木工程也有了一定的發(fā)展：1909年，詹天佑主持興建了難度很大的京張鐵路，全長(zhǎng)200km，全程4條隧道，最長(zhǎng)的八達(dá)嶺隧道1091m；1929年，建成中山陵；1934年，在上海建成24層的鋼結(jié)構(gòu)國(guó)際飯店；1937年，建成全長(zhǎng)1453m的鋼結(jié)構(gòu)錢(qián)塘江大橋。在材料方面，1889年，在唐山建成了中國(guó)第一個(gè)水泥廠；1910年，開(kāi)始生產(chǎn)機(jī)磚。近代土木工程38京張鐵路連接北京豐臺(tái)，經(jīng)八達(dá)嶺、居庸關(guān)、沙城、宣化至河北張家口，全長(zhǎng)約200千米，1905年9月開(kāi)工修建，于1909年建成。是中國(guó)首條不使用外國(guó)資金及人員，由中國(guó)人自行完成，投入營(yíng)運(yùn)的鐵路。39世紀(jì)年份典型范例17世紀(jì)16381687意大利伽利略首先用公式表達(dá)了梁的設(shè)計(jì)理論牛頓三大力學(xué)定律問(wèn)世，奠定了土木工程力學(xué)分析的基礎(chǔ)18世紀(jì)174417731750之后歐拉建立了柱的壓屈公式庫(kù)倫（法）發(fā)表了建筑力學(xué)問(wèn)題及土壓力理論瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)引發(fā)了英國(guó)著名的蒸汽革命19世紀(jì)18241825186318691875188518861889阿斯普汀（英）發(fā)明了波特蘭水泥英國(guó)土木工程輝煌的一年：1.用盾構(gòu)技術(shù)開(kāi)鑿泰晤士河底隧道;2.斯蒂芬建立第一條長(zhǎng)21km的鐵路；3.特爾富德用鍛鐵建成跨度177km的威爾梅奈懸索橋英國(guó)倫敦建立第一條長(zhǎng)7.6km的地下鐵道美國(guó)建成橫貫北美大陸的鐵路；蘇伊士運(yùn)河開(kāi)通莫尼埃（法）建成第一座長(zhǎng)16米的鋼筋混凝土橋德國(guó)奔馳汽車問(wèn)世，帶動(dòng)了高速公路的發(fā)展，此后興起了世界范圍修建高速公路的高潮芝加哥建成第一座高達(dá)九層的保險(xiǎn)公司大廈，開(kāi)創(chuàng)了建設(shè)高層建筑的時(shí)代法國(guó)在巴黎建成高達(dá)300m的埃菲爾鐵塔；中國(guó)在唐山建成第一坐水泥廠20世紀(jì)19091914192819291931中國(guó)詹天佑主持修建京張鐵路，全場(chǎng)200km,沿程四條隧道，最長(zhǎng)的八達(dá)嶺隧道1091m巴拿馬運(yùn)河開(kāi)通工程師弗雷西內(nèi)（Freyssinet,法國(guó)），研制成了預(yù)應(yīng)力混凝土中國(guó)建成中山陵紐約建成高達(dá)378m,102層的帝國(guó)大廈，保持世界記錄40年之久402.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）主要特征：社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)土木工程提出日益復(fù)雜和高標(biāo)準(zhǔn)的要求。特征表現(xiàn)1.功能要求多樣化2.城市建設(shè)立體化3.交通運(yùn)輸高速化4.工程設(shè)施大型化412.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史1.功能要求多樣化（土木工程日益同它的使用功能或生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合）公共和住宅建筑物要求建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、采暖、通風(fēng)、供燃?xì)?、供電等現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備結(jié)合成整體。工業(yè)建筑物圍繞生產(chǎn)工藝在功能要求方面越來(lái)越高。并向大跨度、超重型、靈活空間方向發(fā)展。發(fā)展高科技和新技術(shù)對(duì)土木工程提出高標(biāo)準(zhǔn)要求。如核反應(yīng)堆、核電站；海洋工程等?，F(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）422.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史2.城市建設(shè)立體化20世紀(jì)中葉以來(lái)，城市建設(shè)有三個(gè)趨向：高層建筑的大量興起。地下工程高速發(fā)展。城市高架公路、立交橋大量涌現(xiàn)。現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）432.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史3.交通運(yùn)輸高速化高速公路的大規(guī)模修建鐵路電氣化的形成和大量發(fā)展長(zhǎng)距離海底隧道的出現(xiàn)現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）442.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史在房屋建筑方面1973年，美國(guó)芝加哥建成高達(dá)443m的西爾斯大廈，其高度比1931年建造的紐約帝國(guó)大廈高出65m左右。1996年，馬來(lái)西亞建成高450m的吉隆坡雙塔樓。1999年，臺(tái)北建造了高度達(dá)508m的臺(tái)北101大樓。2008年建成的上海環(huán)球金融中心高達(dá)492米。2010的迪拜塔高828m。由連為一體的管狀多塔組成，具有太空時(shí)代風(fēng)格的外形，基座周圍采用了富有伊斯蘭建筑風(fēng)格的幾何圖形——六瓣的沙漠之花。日本東京千年塔（只是構(gòu)思，還沒(méi)進(jìn)行建造）現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）45西爾斯大廈吉隆坡石油雙塔大樓46臺(tái)北101大樓金茂大廈上海環(huán)球金融中心47哈利法塔（迪拜塔）哈利法塔(迪拜塔)有160層，總高828米，比臺(tái)北101大樓足足高出320米。迪拜塔2004年9月21日開(kāi)始動(dòng)工，2010年1月4日竣工啟用。哈利法塔擁有56部電梯，速度最高達(dá)每秒17.4米，這是世界速度最快且運(yùn)行距離最長(zhǎng)的電梯。艾爾馬地產(chǎn)公司的銷售經(jīng)理納曼·阿塔拉說(shuō)：“這一設(shè)計(jì)將觸及技術(shù)所能達(dá)到的巔峰，在此之前沒(méi)有一座建筑能修那么高。人們不得不開(kāi)發(fā)能適應(yīng)這種高度的新型電梯。48日本東京千年塔49日本東京千年塔高約840米，外觀呈現(xiàn)圓錐形，1989年是由福斯特建筑事務(wù)所最早提出，用以解決東京開(kāi)發(fā)用地短缺和人口過(guò)剩問(wèn)題。按計(jì)劃，千年塔將建在距東京灣1.2英里處的海岸邊，有170層樓那么高，占地面積0.4平方英里，可用于商業(yè)和居住。千年塔可以容納6萬(wàn)人，有一條高速地鐵網(wǎng)，每次載客量為160人，保證當(dāng)?shù)鼐用裾３鲂?。千年塔每?3層都設(shè)有一個(gè)交通中轉(zhuǎn)站，公交系統(tǒng)連接這些交通樞紐，乘客可在這些中轉(zhuǎn)站上下車，或轉(zhuǎn)乘電梯和移動(dòng)人行道。千年塔的風(fēng)力渦輪機(jī)和安裝在上層的太陽(yáng)能電池板可以為整棟建筑提供可持續(xù)能源，是目前提出的最環(huán)保的理想城市設(shè)計(jì)方案之一。此建筑被構(gòu)思為一根巨大的“定海神針”，包裹在螺旋線形的金屬框架內(nèi)，矗立于游艇碼頭之中。502.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史在高塔工程方面2009年建成的廣州海心塔居世界第一，610m;位居第二的為1975年建成的多倫多電視塔（為三肢抱中心圓構(gòu)成的Y形截面預(yù)應(yīng)力混凝土電視塔）高549m，第三則屬1967年建成的高537m的莫斯科電視塔；1995年建成的上海電視塔“東方明珠”，高468m，位居第四；現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）51522.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史在橋梁工程方面1998年，日本建成的明石海峽大橋，主跨長(zhǎng)1991m;1997年丹麥建成的大海帶橋懸索橋，主跨長(zhǎng)1624m；1995年，法國(guó)諾曼底斜拉橋，主跨長(zhǎng)856m；1999年，我國(guó)建成的江陰懸索橋，主跨長(zhǎng)1385m；1993年，我國(guó)建成的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋，主跨長(zhǎng)1490m；1999年，日本建成的多多羅斜拉橋，主跨長(zhǎng)890m。現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）53丹麥大海帶橋日本明石海峽大橋法國(guó)諾曼底大橋日本多多羅大橋542.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史在高速鐵路建設(shè)方面1964年，日本建成了行車時(shí)速達(dá)210km的新干線高速鐵路。1981年，法國(guó)建成巴黎到里昂的高速鐵路，如今已形成以巴黎為中心、輻射法國(guó)各城市及周邊國(guó)家的鐵路網(wǎng)絡(luò)。英國(guó)的高速鐵路（APT模式）：主要采用由擺式車體的車輛組成的動(dòng)車組。2004年，上海建成了時(shí)速達(dá)412km的磁懸浮高速列車?，F(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）55日本新干線高速列車法國(guó)高速列車

英國(guó)高速擺式列車上海磁懸浮高速列車562.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史

現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）在長(zhǎng)距離海底隧道方面由日本和丹麥自20世紀(jì)60年代率先啟動(dòng)的跨海工程，引發(fā)了世界各國(guó)興建海底隧道的熱潮。日本于1985年完成了穿越津輕海峽長(zhǎng)達(dá)53.85km的青函海底隧道，埋深100m；1999年，貫通英吉利海峽的隧道長(zhǎng)50.5m，埋深45m。572.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）穿越日本津輕海峽的青函海底隧道（1985年）長(zhǎng)達(dá)53.85km；貫通英吉利海峽的英法海海底隧道長(zhǎng)達(dá)50.5km，于1993年通車，該工程由兩條直徑為7.6m的火車隧道和一條直徑為4.8m的服務(wù)隧道組成，用35分鐘即可從歐洲大陸通過(guò)英吉利海峽到達(dá)英國(guó)本土。58英吉利海峽隧道又稱英法海底隧道或歐洲隧道，是一條把英國(guó)英倫三島連接往歐洲法國(guó)的鐵路隧道，于1994年5月6日由英國(guó)女王伊麗莎白二世和法國(guó)總統(tǒng)密特朗正式剪彩通車。它由三條長(zhǎng)約50km的平行隧洞組成，總長(zhǎng)度148km，是目前世界上最長(zhǎng)的海底隧道。英吉利海峽隧道592.1土木工程發(fā)展簡(jiǎn)史現(xiàn)代土木工程（20世紀(jì)中葉至今）在高壩工程方面，我國(guó)建設(shè)了許多水電站，三峽水電站的發(fā)電容量高達(dá)1820KW，創(chuàng)世界紀(jì)錄。在高度方面，正在建設(shè)的雅礱江錦屏水電站為世界之最，壩高305m;瀾滄江的小灣水電站壩高292m,也為世界之最。在大跨度空間結(jié)構(gòu)方面，也有許多極具現(xiàn)代氣息的建筑。如1998年英國(guó)倫敦千年穹頂；2004年南京奧林匹克體育中心；1996年美國(guó)亞特蘭大佐治亞穹頂；1997年中國(guó)建成的上海體育場(chǎng)；1993年日本福岡體育場(chǎng)。60長(zhǎng)江三峽水電站大壩高程185米，蓄水高程175米，水庫(kù)長(zhǎng)600多公里，安裝32臺(tái)單機(jī)容量為70萬(wàn)千瓦的水電機(jī)組，現(xiàn)為全世界最大的水力發(fā)電站。61錦屏一級(jí)水電站大壩設(shè)計(jì)壩高305米，為目前世界上已建、在建和設(shè)計(jì)中最高的雙曲薄拱壩。62整個(gè)建筑為穹廬形，12根100米高的鋼桅桿直刺云天，張拉著直徑365米，周長(zhǎng)大于1000米的穹面鋼索網(wǎng)。室內(nèi)最高處為50多米，容積約為240萬(wàn)立方米。它的屋面材料表面積10萬(wàn)平方米，僅為1毫米厚的膜狀材料，卻堅(jiān)韌無(wú)比，據(jù)說(shuō)可承受波音747飛機(jī)的重量。同時(shí)它有卓越的透光性，可充分利用自然光。倫敦千年穹頂63上海體育場(chǎng)建筑外型采用具有國(guó)際先進(jìn)水平的馬鞍型、大懸挑鋼管空間層蓋結(jié)構(gòu)，覆以賽福龍涂面玻璃纖維成型膜。層蓋最長(zhǎng)懸挑梁達(dá)73.5米，為世界之最。上海體育場(chǎng)64世紀(jì)年份典型范例備注20世紀(jì)19731974197619851993199619971994~1997芝加哥西爾斯大廈（sears)大廈搞443米，首次突破紐約帝國(guó)大廈的高度戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)建成四條跑道，年吞吐量5000萬(wàn)人次多倫多電視塔建成，高549米至今仍居世界之首日本青涵海底隧道建成通車英吉利海峽海底隧道通車，全長(zhǎng)50.5km,處于海平面下100m深度馬來(lái)西亞吉隆坡雙塔樓建成，高450m上海建造鋼結(jié)構(gòu)環(huán)球大廈，高460m,居當(dāng)時(shí)全球之首中國(guó)京九鐵路建成通車,全長(zhǎng)2000km21世紀(jì)1993~20092002~200520042001~20062006-20082003~20082003~20072006~2050三峽工程西氣東輸開(kāi)始通氣，全長(zhǎng)4167km臺(tái)北101大廈,樓高508米，地上101層，地下五層，是目前最高的摩天大樓青藏鐵路開(kāi)始修建，全長(zhǎng)1100km首都機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建，年吞吐量6000萬(wàn)人次世界上最長(zhǎng)的跨海大橋杭州灣跨海大橋中國(guó)國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）世界上最大的鋼結(jié)構(gòu)體育場(chǎng)南水北調(diào)工程共調(diào)水448億立方米由于21世紀(jì)新上馬的工程很多，而且在第一第三章大多做了詳細(xì)的介紹，在這不在贅述656667

2005年12月23日出版的全球深具影響的美國(guó)《時(shí)代周刊》評(píng)選出中國(guó)十座最具有創(chuàng)意的新建筑?！稌r(shí)代周刊》認(rèn)為，中國(guó)目前上演著世界上最繁榮的建筑創(chuàng)意。中國(guó)正在成為創(chuàng)新建筑的溫床，從精致透明的劇院到用水調(diào)節(jié)室內(nèi)冷熱溫度的住宅。在中國(guó)急速發(fā)展的建筑熱潮，已經(jīng)不只是單純?cè)谙氖澜绲匿撹F供應(yīng)量,它正在為當(dāng)今最頂尖建筑及工藝技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)舞臺(tái)。2.2中國(guó)的十大新建筑奇跡682008年，當(dāng)全球的觀眾都打開(kāi)電視，觀看北京奧運(yùn)會(huì)的時(shí)候，吸引人們視線的，將不僅僅是世界上最快、最強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)員們，而正在我國(guó)建設(shè)的一代新型建筑也將吸引世人的目光。今天介紹的建筑是世界認(rèn)為最令人心動(dòng)的中國(guó)十大新建筑奇跡，而這些建筑將在我國(guó)的兩大城市－－北京和上海建成。69國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）設(shè)計(jì)：瑞士建筑家赫爾佐格和德穆隆

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體育場(chǎng)的建筑一直都在延續(xù)著它最初的設(shè)計(jì)，就是羅馬體育場(chǎng)。北京奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)正嘗試著對(duì)古典的體育場(chǎng)進(jìn)行重新思考。瑞士建筑師為這個(gè)有著91000個(gè)座位的建筑結(jié)構(gòu)提供自然通風(fēng)——可能是至今最大的環(huán)保型體育場(chǎng)。為了完成這個(gè)壯舉，他們獨(dú)創(chuàng)了一個(gè)未完全密封的殼，但同樣能為觀眾和運(yùn)動(dòng)員遮風(fēng)擋雨。體育場(chǎng)的外觀好像一個(gè)鳥(niǎo)巢，是由不同的小分支組成的。每一個(gè)分開(kāi)的空間，從休息室到飯店，都是由一個(gè)獨(dú)立的單元組成的，這樣就有可能實(shí)現(xiàn)自然空氣的流通。71國(guó)家游泳中心（水立方）設(shè)計(jì)：PTW和OveArup72人們稱之為“水立方”國(guó)家游泳中心也是為08年北京奧運(yùn)服務(wù)的體育場(chǎng)所，她的外觀很有震撼力，輕質(zhì)的特富隆板，把建筑改造成一個(gè)高能效的溫室一樣的環(huán)境。太陽(yáng)能被用來(lái)為游泳池的水加熱，這樣可以重復(fù)使用經(jīng)過(guò)兩次過(guò)濾、逆水洗過(guò)的泳池水，而從前一般都當(dāng)做廢水扔掉了。

多余的雨水也被收集起來(lái)存儲(chǔ)在地下水箱，以后充盈泳池。波浪形的外部框架，造就了泡沫形狀的外部景觀，這是一個(gè)非常復(fù)雜的工程系統(tǒng)，它的理論基礎(chǔ)是都柏林三一學(xué)院的兩位物理學(xué)家對(duì)肥皂泡的結(jié)構(gòu)特征的研究。這個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，能夠幫助建筑抵抗幾乎任何一種地震的破壞。73國(guó)家大劇院設(shè)計(jì)：法國(guó)人保羅·安德魯

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在天安門(mén)附近，以玻璃和鈦為材料，建筑面積為490485平方英尺（約45584平方米），就像是浮在一個(gè)人工湖上。

這座建筑聳立于中國(guó)首都的繁華大街和古建筑群中。國(guó)家大劇院里面有一個(gè)2416個(gè)座位的歌劇院，一個(gè)2017個(gè)座位的音樂(lè)廳，還有一個(gè)1040個(gè)座位的小劇院。到了晚上，它的半透明的外立面將使得路人看到里面的表演，突出了劇院公眾化的本性。75東海大橋（上海/洋山島）

建設(shè)單位：中國(guó)中鐵大橋局集團(tuán)，上海第二建筑工程公司，上海城市建筑集團(tuán)。2005年12月正式開(kāi)通76東海大橋工程是上海國(guó)際航運(yùn)中心洋山深水港區(qū)一期工程的重要配套工程，為洋山深水港區(qū)集裝箱陸路集疏運(yùn)和供水、供電、通訊等需求提供服務(wù)。東海大橋總長(zhǎng)約為31公里。大橋按雙向六車道加緊急停車帶的高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，橋?qū)?1.5米，設(shè)計(jì)車速80公里/小時(shí)。

為保證在臺(tái)風(fēng)和大浪來(lái)襲時(shí)的行車安全，東海大橋設(shè)計(jì)成S形。據(jù)《上海日?qǐng)?bào)》報(bào)道，造橋的費(fèi)用已達(dá)12億美元，此橋?qū)⑹鞘澜绲诙L(zhǎng)的跨海大橋。08年建成的以上海為起點(diǎn)將近22英里（36公里）長(zhǎng)的杭州灣跨海大橋，是世界第一長(zhǎng)跨海大橋。77杭州灣跨海大橋78杭州灣跨海大橋是一座橫跨中國(guó)杭州灣海域的跨海大橋，全長(zhǎng)36公里，成為繼美國(guó)的龐恰特雷恩湖橋和青島膠州灣大橋是目前世界上最長(zhǎng)的跨海大橋后世界第三長(zhǎng)的橋梁。大橋在設(shè)計(jì)中首次引入了景觀設(shè)計(jì)的概念。景觀設(shè)計(jì)師們借助西湖蘇堤“長(zhǎng)橋臥波”的美學(xué)理念，兼顧杭州灣水文環(huán)境特點(diǎn)，整座大橋平面為S形曲線，總體上看線形優(yōu)美、生動(dòng)活潑。從側(cè)面看，在南北航道的通航孔橋處各呈一拱形，具有了起伏跌宕的立面形狀。79CCTV新址設(shè)計(jì)：荷蘭雷姆·庫(kù)哈斯80

庫(kù)哈斯設(shè)計(jì)的中央電視臺(tái)大樓，看起來(lái)好像一座摩天大廈突然沖過(guò)去準(zhǔn)備翻個(gè)筋斗。新中央電視臺(tái)總部大樓的設(shè)計(jì)，顛覆人們心目中摩天大樓的概念。而且由于它違反了北京的建筑設(shè)計(jì)規(guī)定，經(jīng)過(guò)一個(gè)特別審查小組批準(zhǔn)。這組由兩座斜高樓組成的建筑，沒(méi)有應(yīng)用建筑工程的承重和橫向負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)體系，每一座都在頂部和底部有90度的傾斜，以形成連綿不斷的環(huán)狀。

工程師所提出的解決方案，是制造“管狀”的支撐。這種不規(guī)則的“斜肋構(gòu)架”，體現(xiàn)了管狀支架的力量分布。由奧雅納公司的雷姆·庫(kù)哈斯和奧雷·舍人設(shè)計(jì)的這座央視新樓，重新定義了摩天大樓的概念。81北京當(dāng)代MOMA（LINKEDHYBRID）設(shè)計(jì)：斯蒂芬·霍爾

82當(dāng)代MOMA將為2,500人提供700間公寓，面積160萬(wàn)平方英尺，堪稱大型可持續(xù)性住宅的典范。世界上最大的地?zé)峤禍睾凸┡到y(tǒng)，讓這個(gè)由八幢樓組成的小區(qū)，保持恒定的溫度，每幢樓的第二十層，都有小餐館、干洗店等服務(wù)中心，相互連接，形成一個(gè)“圈”，把八幢樓也連在一起。一組雙層管把水從地下100米處抽上來(lái)，在樓層之間循環(huán)。

效果：這個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)冬季時(shí)是一個(gè)大型散熱器，夏季便是降溫系統(tǒng)。不用鍋爐供熱，不用空調(diào)送涼。廢水回收是另一特色，過(guò)濾廚房水槽和洗臉池的廢水，拿來(lái)沖衛(wèi)生間。83北京國(guó)際機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)：Foster&Partners84在2004年到2009年之間，中國(guó)將建造108個(gè)機(jī)場(chǎng)——包括世界上最大的一個(gè)：北京新國(guó)際機(jī)場(chǎng)（三號(hào)航站樓），由Foster&Partners設(shè)計(jì)，新機(jī)場(chǎng)的整個(gè)建筑超過(guò)100萬(wàn)平方英尺，比美國(guó)五角大樓還大。2008年年客流量將達(dá)到5500萬(wàn)人次，成為世界上最繁忙的機(jī)場(chǎng)之一。為保證機(jī)場(chǎng)的可持續(xù)性，新的環(huán)境控制系統(tǒng)減少了碳的排放量，天窗在東南角，減少了太陽(yáng)的熱量，保持室內(nèi)的涼爽。

85上海崇明東灘生態(tài)城（DongtanEcoCity）總體規(guī)劃：Arup，一期2010年完工。86

上實(shí)集團(tuán)開(kāi)發(fā)的這座東灘生態(tài)城，面積與曼哈頓不差上下，2040年全部完工以后，將成為世界上第一個(gè)完全可持續(xù)的國(guó)際性城市。與曼哈頓一樣，她也座落在一個(gè)島上－－中國(guó)第三大島崇明島。長(zhǎng)江上的東灘，離繁華的上海城咫尺之遙。

2010年上海世博會(huì)開(kāi)幕之前，生態(tài)城的第一期工程可落成，將成為50,000居民的溫馨家園，且是可持續(xù)的家園。今后五年要完成的目標(biāo)是：水凈化設(shè)施，廢物管理和可再生能源利用。道路基礎(chǔ)設(shè)施將把這片原先是農(nóng)田的區(qū)域與上海連通。87上海國(guó)際金融中心大廈設(shè)計(jì)：KohnPedersenFoxArchitects88上海環(huán)球金融中心位于上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)。該工程是以森大廈株式會(huì)社為中心，聯(lián)合日本、美國(guó)等40多家企業(yè)投資興建的項(xiàng)目。該工程地塊面積3萬(wàn)平方米，建筑占地面積1.44萬(wàn)平方米，總建筑面積38.16萬(wàn)平方米，地上101層，地下3層，建筑主體高度達(dá)492米，是以辦公為主，集商貿(mào)、賓館、觀光、會(huì)議等功能于一體的綜合型大廈，總投資約為11億美元。上海環(huán)球金融中心屋頂高度達(dá)492米，超過(guò)了目前屋頂高度世界第一的中國(guó)臺(tái)北101大廈（實(shí)體480米）。其在100層、距地面472米的觀光天閣，也是世界上人所能到達(dá)的最高高度，超過(guò)了目前世界第一觀景平臺(tái)的加拿大CN電視塔（447米）。89建高樓最大的困難之一，是樓的結(jié)構(gòu)要能承受住大風(fēng)。建筑師們用自己的創(chuàng)意，解決了這個(gè)問(wèn)題，在樓頂加一個(gè)四方形的設(shè)計(jì)，以減小風(fēng)的吹襲。這個(gè)開(kāi)放的區(qū)域不僅能幫助大樓減弱搖擺的幅度，它本身還將成為世界上最高的室外觀景臺(tái)－－－站在第100層樓上，從未有過(guò)的高度，會(huì)讓你不自覺(jué)地眩暈。90長(zhǎng)城下的公社91

長(zhǎng)城下的公社，是由12名亞洲杰出建筑師設(shè)計(jì)建造的私人收藏的當(dāng)代建筑藝術(shù)作品。2002年應(yīng)邀在威尼斯雙年展第八屆國(guó)際建筑展上展出。這個(gè)項(xiàng)目的策劃人和投資人張欣女士“因其大膽的創(chuàng)新精神，積極推動(dòng)12名亞洲建筑師設(shè)計(jì)建造出極富當(dāng)代精神的私人住宅”而一舉榮獲威尼斯雙年展“建筑藝術(shù)推動(dòng)大獎(jiǎng)”。同時(shí)，用木材和硬紙板制作的參展模型也被法國(guó)巴黎的蓬皮杜藝術(shù)中心收藏，是該中心收藏的第一件來(lái)自中國(guó)的永久性收藏藝術(shù)作品。92

就算“公社”不依傍于長(zhǎng)城這一古代奇跡之側(cè)，仍不減其本身就是奇跡的風(fēng)采。這里的房屋，分別由12位最頂尖的亞洲建筑師設(shè)計(jì)。創(chuàng)意人是一對(duì)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商夫婦，張欣與潘石屹，他們給每座建筑的預(yù)算是1百萬(wàn)美元。以神戶地震避難所設(shè)計(jì)一舉成名的日本建筑師坂茂，設(shè)計(jì)了里面的“家具屋”，材質(zhì)是通常用于組件家具的三合板，中國(guó)設(shè)計(jì)師張永和，設(shè)計(jì)了分裂形狀的“土宅”，一個(gè)箱子形狀的四方住房，從中間一分為二，然后像扇子一樣展開(kāi)。932.3土木工程與人類生存的關(guān)系

從土木工程的定義可以看出，土木工程的基本任務(wù)是建造滿足人類物質(zhì)和精神生活需要的各種工程設(shè)施。1992年聯(lián)合國(guó)召開(kāi)的全世界環(huán)境與發(fā)展首腦會(huì)議通過(guò)的《21世紀(jì)議程》中，確定了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，該方針的宗旨就是在滿足當(dāng)代人類發(fā)展需要的同時(shí)，為后代留下一個(gè)可以持續(xù)利用的資源環(huán)境。說(shuō)明土木工程不但與當(dāng)前的發(fā)展有關(guān)，而且與人類的生存有關(guān)。942.3土木工程與人類生存的關(guān)系

現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了影響人類生存的幾大不良后果：①圈用耕地和破壞森林、植被；②污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡；③過(guò)度開(kāi)發(fā)資源；④浪費(fèi)能源；⑤誘發(fā)各種災(zāi)害。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，要避免出現(xiàn)這些不良后果，關(guān)鍵是各級(jí)政府特別是中央政府要提出適合國(guó)情的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，制定一系列切實(shí)可行的政策。土木工程師也應(yīng)該負(fù)起自己的責(zé)任，在每一項(xiàng)土木工程的實(shí)施中均實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的方針和政策。95土木工程與資源

資源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自然界固有的資源按大類分為：礦物資源、水資源、森林資源、土地資源、動(dòng)植物資源等等。這類資源都是有限的，必須合理和有效地使用，同時(shí)還必須創(chuàng)造新的資源。土木工程對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們生活具有深刻的影響，建造的工廠、礦山、鐵路、公路、橋梁、機(jī)場(chǎng)、碼頭、水利設(shè)施、商場(chǎng)、辦公樓、文體場(chǎng)館、住宅、醫(yī)院、學(xué)校等工程統(tǒng)稱為國(guó)家的基本建設(shè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有很大比例，也是占用資源最多的領(lǐng)域。2.3土木工程與人類生存的關(guān)系96建筑材料以混凝土、砌體、鋼材和木材為主，這些材料的制作都要開(kāi)采礦物資源和砍伐森林資源?！?1世紀(jì)議程》確定了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針后，建材工業(yè)提出了提倡生產(chǎn)和使用“綠色建材”的思想。綠色建材指采用清潔衛(wèi)生的生產(chǎn)技術(shù)，少用天然資源和能源，大量使用由工業(yè)或城市廢棄物生產(chǎn)的無(wú)毒害、無(wú)污染、無(wú)放射性、有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康保護(hù)的建筑材料。

土木工程與資源2.3土木工程與人類生存的關(guān)系97綠色建材應(yīng)有如下特征：

生產(chǎn)建材時(shí)所用原料盡可能少用天然資源，大量使用尾礦和其他廢棄物。采用低能耗制造工藝和無(wú)環(huán)境污染的生產(chǎn)技術(shù)。在產(chǎn)品配置和生產(chǎn)過(guò)程中，不得使用甲醛、鹵化物溶劑或芳香族碳?xì)浠衔?；產(chǎn)品中不含有汞及其化合物的顏料和添加劑。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是以改善生產(chǎn)環(huán)境、提高生活質(zhì)量為宗旨，即產(chǎn)品不僅不損害人體健康，而且有益于人體健康，產(chǎn)品具有多種功能。產(chǎn)品可循環(huán)或回收利用，無(wú)污染環(huán)境的廢棄物。2.3土木工程與人類生存的關(guān)系98鋼材與其他材料相比，較為符合綠色建材的標(biāo)準(zhǔn)，因此1997年建設(shè)部頒發(fā)的《中國(guó)建筑技術(shù)政策》(1996年~2010年)中明確提出了發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的要求。2005年7月20日公布的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議批準(zhǔn)的《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》，對(duì)我國(guó)建筑用鋼的發(fā)展提出了指導(dǎo)性意見(jiàn)。2006年上海市勘察設(shè)計(jì)行業(yè)協(xié)會(huì)和上海市金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合提出了“以鋼代木，保護(hù)地球生態(tài)資源；以鋼代混凝土，促進(jìn)綠色環(huán)保建筑”的口號(hào)。2.3土木工程與人類生存的關(guān)系992.3土木工程與人類生存的關(guān)系土木工程與能源

能源是維持人類生存和社會(huì)發(fā)展的保障。人類使用的能源中最主要的是電力，目前大多數(shù)為火力發(fā)電，需要使用煤和石油等礦物資源。因此，為了人類的生存和社會(huì)的發(fā)展，需要節(jié)約能源和發(fā)展新能源。土木工程所耗費(fèi)的能源出自兩個(gè)方面，一方面是土木工程所用建造材料在生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能源，另一方面是土木工程建造完畢后，使用期間耗失的能源。與土木工程有關(guān)的能耗占總能耗相當(dāng)大的比例，節(jié)約能源大有可為。1002.3土木工程與人類生存的關(guān)系

混凝土、混凝土砌塊和鋼材是土木工程主要使用的建造材料，而混凝土是由砂、石子和水泥組成。水泥和鋼的生產(chǎn)會(huì)耗用大量能源，生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢氣還會(huì)污染大氣，因此均應(yīng)想方設(shè)法減少能耗和污染源。除了在建造材料生產(chǎn)中改進(jìn)生產(chǎn)工藝外，土木工程在建造材料使用中也大有可為。例如在配制混凝土?xí)r摻加電廠廢料粉煤灰；采用空心砌塊或采用由粉煤灰和礦渣制成的硅酸鹽砌塊，以降低水泥用量、減少能耗和減輕環(huán)境污染；鋼材可以采用高強(qiáng)度鋼或高效的截面形式和結(jié)構(gòu)體系以減少鋼材的用量，同樣可以減少能耗和減輕環(huán)境污染。土木工程與能源1012.3土木工程與人類生存的關(guān)系土木工程使用期間能源的耗失是建筑的隔熱保溫。為了減少能源的耗失，提倡建設(shè)節(jié)能建筑，即能有效利用能源、并能用新型能源取代傳統(tǒng)能源的建筑，如采用太陽(yáng)能技術(shù)、地?zé)?、風(fēng)力發(fā)