論建筑可持續(xù)發(fā)展

1、第一章 緒 論1.1 引言土木工程與人們的日常生活密不可分。隨處可見的高樓大廈、四通八達的道路交通、姿態(tài)優(yōu)美的各式橋梁，堅實如堡壘般的水利設施等，是我們生活不可缺少的一部分。進入新世紀后，在經(jīng)濟高速發(fā)展的形勢下，我們又將迎來新的一次基礎(chǔ)設施建設高潮。上個世紀末開啟的三峽工程建設，主體工程在新世紀雖己建成，可相應的附屬工程建設還是一個比較漫長的過程。尤其是2008年北京奧運會的成功申辦，引發(fā)了北京及其周邊地區(qū)乃至全國興建體育場館和相應基礎(chǔ)設施的浪潮。經(jīng)濟建設的高速發(fā)展是一把雙刃劍，它給我們帶來了巨大財富的同時也引起了生態(tài)環(huán)境的惡化。中國經(jīng)濟的高速發(fā)展是以大規(guī)模的能源消耗為代價的，大片的草原和耕地

2、被開墾、大片森林被砍伐，儲量有限的石油、煤炭等自然資源被開采等等，引發(fā)了江河流域大面積的水土流失，珍稀物種的消失、氣候異常和空氣的嚴重污染、礦產(chǎn)資源的匱乏等一系列嚴重問題。 上述情況不僅僅是我國經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境惡化的真實寫照，也同樣反映了發(fā)達國家在過去的發(fā)展過程中所遇到的和其他發(fā)展中國家現(xiàn)在所面臨的問題。一系列環(huán)境問題的出現(xiàn)，使人類不得不回首以往走過的路，重新審視自己所作所為給子孫后代帶來的影響，于是可持續(xù)發(fā)展的概念應運而生。1972年，在瑞典斯德哥爾摩召開的聯(lián)合國人類與環(huán)境大會中，將“發(fā)展”由“單純的經(jīng)濟增長”引申為“經(jīng)濟增長中的數(shù)量與質(zhì)量的改善”，提醒人們應該關(guān)注人類與自然資源之間存在的問題

3、。直至1987年，布倫蘭特報告中才正式提出“可持續(xù)發(fā)展”的概念、準則和行動綱領(lǐng)，并且迅速得到公認。1992年世界環(huán)發(fā)大會在巴西里約熱內(nèi)盧召開，各國首腦經(jīng)過爭論，最后通過了21世紀議程，可持續(xù)發(fā)展被列為各國今后發(fā)展的必選模式。自此，可持續(xù)發(fā)展成為了時代的最強音。 結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的世界潮流，作為土木工程從業(yè)人員，我們應在大規(guī)模經(jīng)濟建設中，把可能出現(xiàn)的各種工程環(huán)境問題，如水資源減少、水質(zhì)惡化、地面沉陷、水土流失、坍方、滑坡、建筑物融沉、開裂等諸多災害，消滅或減輕在萌芽之中，使建設工程造福于人類，使生活環(huán)境得以持續(xù)發(fā)展和改善。因此，土木工程可持續(xù)發(fā)展問題成為一個很值得探討和研究的問題。1.2 土木工程

4、的歷史與現(xiàn)狀土木工程是工程分科之一，是一個古老的學科。它是指采用工程材料如土、石、磚、木、混凝土、塑料和各種金屬等修建房屋、道路、鐵路、橋涵、隧洞、河、港、特種結(jié)構(gòu)和市政衛(wèi)生工程等等的生產(chǎn)活動和工程技術(shù)。隨著工程建設和科學技術(shù)的發(fā)展，土木工程又逐漸分成一些專門學科，例如專門研究工程材料或建筑材料的分科，有關(guān)修建房屋建筑的建筑工程，有關(guān)修建路橋的交通工程，有關(guān)修建河、港、水壩、灌溉渠道的水利工程等等。真正的有歷史記載的重大工程，應該是從秦朝李冰修筑都江堰開始。此外，秦始皇修建并在明代經(jīng)過修繕的萬里長城，氣勢磅礴雄偉，是世界上偉大的工程之一。隋朝李春建造的趙州橋，無論在材料使用、結(jié)構(gòu)受力、藝術(shù)造型

5、和經(jīng)濟上都達到極高的成就，是世界上最早的敞肩式拱橋，1991年被美國土木工程師學會選為世界第12個土木工程里程碑。世界上第一座高層建筑為約建于公元120年的也門霍姆丹宮，20層，約高100米，它采用沙、細石和鉛溶在一起砌石建成。我國戰(zhàn)國時期已經(jīng)有了郵驛，為驛馬通行而開辟的驛道，秦始皇統(tǒng)一全國后修建驛道、直道，以加強全國陸路交通，這是我國大規(guī)模人工修建道路的開始。隨著社會的發(fā)展，土木工程需要更好的材料，波特蘭水泥誕生了，鋼材在建筑中的應用也是19世紀中葉的事情。1872年在紐約建造了第一所鋼筋混凝土房屋。鋼材和混凝土兩種材料在工程中的應用，使建造大跨度橋梁和高層建筑以及其他大型土木工程成為現(xiàn)實，

6、實現(xiàn)了土木工程領(lǐng)域的第一次飛躍。1928年預應力混凝土制造成功，實現(xiàn)了此領(lǐng)域的第二次飛躍。至此，世界土木工程進入了一個飛速發(fā)展的時期。 改革開放后，我國的經(jīng)濟建設突飛猛進，土木工程方面也得到了很大的發(fā)展。目前國內(nèi)最高的高層建筑為1998年建成的上海金茂大廈（鋼結(jié)構(gòu)），高420米。它的建成徹底改變了我國高層建筑原來的落后面貌，在高層建筑造型的多樣化上，在建筑多功能使用上，在結(jié)構(gòu)的改革上，在新材料和新技術(shù)的采用上，在合理組織施工方面，在抗震分析、抗震控制試驗研究和計算機程序應用上，均達到國際先進水平。我國最長的懸索橋是1999年建成的主跨為1385米的江陰橋，排名世界第五，使我國的懸索橋建設達到了

7、國際先進水平。我國已成為擁有斜拉橋最多的國家，在世界10大著名斜拉橋排名榜上，中國有6座，跨度在600米以上的斜拉橋世界上僅有6座，中國占了4座。1.3 可持續(xù)發(fā)展人類生存繁衍的歷史可以說是人類社會同大自然相互作用、共同發(fā)展和不斷進化的歷史。遠古時期，人類過著采集與狩獵的原始生活，此時人類只能被動地適應自然，遠沒有能力支配、改造、征服自然。這一時期，人與自然融為一體，和諧共處。當時人類智力水平比較低下，可持續(xù)發(fā)展思想尚未萌芽。農(nóng)業(yè)文明人類歷史上的一個重要轉(zhuǎn)折，此時人類逐漸能夠利用自身的力量去是改變自然、影響自然，以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的城市社會開始出現(xiàn)。這一時期，人與自然的關(guān)系發(fā)生了重要轉(zhuǎn)變，人類為了獲

8、取食物，大片的草原被開墾，大片森林被砍伐，但由于當時的人口密度小，人類生活方式以農(nóng)牧為主，活動范圍有很大的局限性，所以雖然不少地區(qū)環(huán)境不時遭到破壞，但整體上人類對自然界的破壞與沖擊很小，人類仍然能與自然和諧共處。在這一階段，可持續(xù)發(fā)展思想初見端倪，以我國的理論成果最具代表性。春秋戰(zhàn)國時代，中國就有保護正處于產(chǎn)卵期的鳥獸魚鱉的“永續(xù)利用”的思想和封山育林定期開禁的法令。西漢時期四時月令五十條是一份以詔書形式向全國頒布的法律。進入工業(yè)社會以后，人類與環(huán)境的關(guān)系發(fā)生了重大變化。“駕馭自然、做自然的主人”的思想擴散開來，鼓舞人們?nèi)フ鞣匀?。在這一時期，人類丌始了對大自然的大肆開發(fā)、掠奪與破壞。與此同時

9、，科學技術(shù)的迅猛發(fā)展帶來的技術(shù)革新又為人類征服和改造自然提供了條件。社會的進步與文明，人均壽命的延長，人口出生率的增長，導致世界人口數(shù)量大幅度增加，加重了地球的承載負荷；城市數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益擴大，使礦產(chǎn)資源、森林資源、水資源等源源不斷流入城市，而提供資源的地區(qū)環(huán)境退化，同時，城市環(huán)境惡化，垃圾堆積如山，空氣煙霧彌漫，地下水資源被污染等等。到了本世紀30年代以后，人類在領(lǐng)略到工業(yè)革命帶來的豐碩成果時，也認識大自然報復的威力，不斷有環(huán)境惡化的事件發(fā)生。大面積森林被砍伐導致森林面積不斷減少、大量礦產(chǎn)資源的開發(fā)導致土地嚴重退化、土地荒漠化面積不斷擴大、生物多樣性銳減、水土流失逐年加重、溫室氣體含

10、量不斷增加、全球氣候變化日趨明顯等等。一系列環(huán)境問題的出現(xiàn)，使人類開始了不斷地反思。1.4 土木工程中存在的可持續(xù)發(fā)展問題土木工程活動是人類作用于自然生態(tài)環(huán)境最重要的生產(chǎn)活動之一，也是消耗自然資源最大的生產(chǎn)活動之一。工程材料的生產(chǎn)、加工、運輸與建成后維持功能必須的資源，以及工程在使用與拆除過程中產(chǎn)生的廢棄物的處理和排放等都對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大影響。因此，土木工程作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，我們既要大力發(fā)展，以滿足經(jīng)濟、社會發(fā)展的需要，又要注重環(huán)境保護、資源節(jié)約，推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。1.4.1 土木工程材料的可持續(xù)發(fā)展問題眾所周知，我國改革開放以后的經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展是以高能耗和環(huán)境污染為代價的。我國

11、的鋼材、水泥產(chǎn)量居世界領(lǐng)先水平，鋼材自2002年居世界第一，水泥己連續(xù)19年居世界第一，現(xiàn)占世界總產(chǎn)量的40。大量低強度建筑材料的生產(chǎn)和使用使得我國的礦產(chǎn)資源被大量消耗，生態(tài)環(huán)境遭到了嚴重破壞。上述一系列問題的出現(xiàn)，就要求我們在土木工程材料方面采取一定的改革措施，以符合可持續(xù)發(fā)展的宗旨。高強度混凝土、高性能混凝土、輕質(zhì)混凝土和綠色混凝土、智能化混凝土以及高強度鋼材將成為未來工程材料的發(fā)展方向。1.4.2 土木工程設計階段的可持續(xù)發(fā)展問題對于一項大的土木工程，一般要經(jīng)過初步設計、技術(shù)設計和施工圖設計三個階段。初步設計階段主要是對工程提出可行性論證，并進行選址，做出規(guī)劃，提出最佳方案。對其中的個體

12、工程，例如對某一建筑物或構(gòu)筑物，應根據(jù)建設任務，通過調(diào)查研究，綜合考慮其功能要求、投資數(shù)額、材料供應、環(huán)境及地質(zhì)水文條件、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、設備、動力及施工等因素，做出初步設計，其內(nèi)容應包括擬建工程的方案圖、說明書和概算。技術(shù)設計的內(nèi)容為協(xié)調(diào)編制擬建工程各自有關(guān)工種的圖紙、說明書和概算。在初步設計和技術(shù)設計的文件經(jīng)過送審并批準后，作為進行施工圖設計必備的依據(jù)，進行施工圖設計，內(nèi)容包括確定全部工程的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，設備等掘此施工的圖紙、說明書、計算書和預算書。 縱觀土木工程設計的三個階段可以發(fā)現(xiàn)，其中的各個環(huán)節(jié)都可能涉及到可持續(xù)發(fā)展的問題。初步設計階段，如何根據(jù)建設任務，進行全面的調(diào)查研究，協(xié)

13、調(diào)好各種功能的要求，在一定的投資數(shù)額范圍內(nèi)將結(jié)構(gòu)作的更好，在盡可能多得使用新型綠色高性能工程材料的前提下做到材料的供求平衡，詳細了解工程建設范圍內(nèi)所有可能涉及的環(huán)境及地質(zhì)水文問題，預見后續(xù)工作可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)，設備、動力及施工等各方面的問題，最終確定擬建工程的具體方案；技術(shù)設計階段，如何協(xié)調(diào)各有關(guān)工種之間的關(guān)系，使各工種之間能夠密切配合，協(xié)調(diào)編制出擬建工程所需的各有關(guān)工種的相關(guān)文件；施工圖設計階段，新研究成果所帶來的現(xiàn)有規(guī)范落后的問題要求我們及時對現(xiàn)有規(guī)范進行統(tǒng)籌修訂，并研究開發(fā)優(yōu)化設計軟件，積極開展優(yōu)化設計工作，以使工程結(jié)構(gòu)真正的達到“安全、經(jīng)濟”。1.4.3 土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展問題

14、施工階段的主要工作概括來說就是做好施工準備工作和進行工程施工。施工準備工作的內(nèi)容是：取得工程施工的法律依據(jù)，調(diào)查研究各種與工程施工有關(guān)的原始資料，施工條件及建設單位的要求，掌握工程的特點及關(guān)鍵，統(tǒng)籌合理地安排施工力量和施工現(xiàn)場，從計劃、技術(shù)、物資、資金、勞力、設備、組織、現(xiàn)場以及外部施工環(huán)境等方面為擬建工程的順利施工建立一切必要的條件，并對施工中可能發(fā)生的各種風險和變化進行預測并作好應變準備。在施工準備工作一切就緒后，在設計圖紙和相關(guān)合同文件的約束下，就可進行工程施工，在施工進行過程中，對施工進度、成本、質(zhì)量與安全進行控制，同時不斷的對預先制定的相關(guān)組織設計文件進行校正，最終完成整個工程的施工

15、，交付使用。在施工過程中，不可避免的會給生態(tài)系統(tǒng)帶來破壞和不利的影響。例如：施工運輸會與工地附近或經(jīng)過工地的交通發(fā)生沖突；設備的運轉(zhuǎn)會造成噪聲污染；施工中挖掘和干擾工地地面土壤暴露之后更容易受天氣的影響，造成大氣粉塵污染；建造和拆除所產(chǎn)生的廢棄物占填埋廢物總量的較大比重等等。此外，施工階段的安全問題也不容忽視，工程施工人員管理不規(guī)范、施工人員自作主張不嚴格按照安全要求進行施工等因素導致不應該發(fā)生的嚴重事故在實踐中屢次發(fā)生。而具有可持續(xù)發(fā)展思想的施工過程，可針對工程建設對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的各種負面影響，并根據(jù)現(xiàn)場的情況，積極地選擇與采取適當?shù)拇胧?，盡可能地減小和消滅這些不利影響，并采用科學的管

16、理方式加強對工程施工人員的管理，努力提高施工人員的安全意識，使施工過程中可能產(chǎn)生的事故消滅在萌芽狀態(tài)之中。1.4.4 木工程使用與拆除階段的可持續(xù)發(fā)展問題土木工程投入使用后，將消耗大量的能源，產(chǎn)生大量的廢棄物，外界人為和自然因素對結(jié)構(gòu)的性能不斷產(chǎn)生影響，結(jié)構(gòu)的使用壽命也在不斷減少，最后達到結(jié)構(gòu)生命的終結(jié)。因此，在這一過程中，我們?nèi)绾巫龊媒档腿藶榈哪茉聪?、提高資源的利用率、創(chuàng)造良好的使用環(huán)境、應對自然因素影響的工程腐蝕現(xiàn)象、做好土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測工作、加強結(jié)構(gòu)的維護保養(yǎng)，延長結(jié)構(gòu)的生命周期等工作，對于土木工程可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略來說，具有明顯而深遠的意義。土木工程生命終結(jié)后，要對其進行報廢拆除。

17、在結(jié)構(gòu)的報廢和拆除階段，均會產(chǎn)生大量的粉塵、噪聲和振動，對周圍環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響，同時還會產(chǎn)生大量的廢棄物。因此，在這一過程中，如何制定周密的拆除計劃、控制建筑拆除對環(huán)境的影響，對拆除廢棄物進行綜合利用，對土木工程可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略來說，同樣具有明顯而深遠的意義。1.5 研究土木工程可持續(xù)發(fā)展的目的和意義土木工程對國家的經(jīng)濟建設和人民生活的影響非常明顯。而可持續(xù)發(fā)展作為世紀最受全世界人們關(guān)注的話題涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，因此，土木工程可持續(xù)發(fā)展的目的和意義理所當然就成為了大家關(guān)注的焦點。筆者認為，研究該問題的主要目的和意義主要有以下幾點：一、研究土木工程材料的可持續(xù)發(fā)展問題，重視土木工程綠色

18、、高性能材料的研發(fā)工作，及時地將研發(fā)結(jié)果推廣應用到實際工程中去，這樣可以減少在原材料采用、生產(chǎn)制造、使用過程、廢料處理過程中對地球環(huán)境的不利影響，對人類的生存和健康起到有利的作用，從長遠的觀點看，有利于子孫后代的可持續(xù)發(fā)展。二、研究土木工程設計階段的可持續(xù)發(fā)展問題，對今后的設計工作具有極大的指導作用。指導我們?nèi)蘸蟮某醪皆O計工作在一定的投資數(shù)額范圍內(nèi)能更好地滿足各種功能的要求、采用的材料更環(huán)保，工程建造中和建造后與周圍的環(huán)境條件更適應；技術(shù)設計階段，能夠協(xié)調(diào)好多方面因素影響下的建筑、結(jié)構(gòu)、施工三者的關(guān)系，使三者能夠密切配合，相互協(xié)調(diào)；重視施工圖設計階段所涉及的幾大現(xiàn)有規(guī)范的統(tǒng)籌修訂工作，重視優(yōu)化

19、設計軟件的研究開發(fā)，以及優(yōu)化設計工作在實際工程中的開展，以便工程結(jié)構(gòu)真正的達到“安全、經(jīng)濟”。三、研究土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展，可以指導施工過程中，如何根據(jù)現(xiàn)場的情況，積極地選擇與采取適當?shù)拇胧?，減小不可避免的因素給生態(tài)系統(tǒng)帶來的破壞和不利影響，減少給周圍環(huán)境造成不便和麻煩，并采用科學的管理方式加強對工程施工人員的管理和提高施工人員的安全意識，使土木工程施工過程做到可持續(xù)發(fā)展。四、研究土木工程使用及拆除階段的可持續(xù)發(fā)展，可以指導工程的維護和加固工作，使結(jié)構(gòu)的使用壽命延長、減少各種不可預知因素引起的結(jié)構(gòu)破壞所帶來的人身和財產(chǎn)損失，對工程結(jié)構(gòu)建好投入使用后的健康度進行跟蹤監(jiān)測，積累數(shù)據(jù)，為今后

20、的設計、旋工以及維護工作提供參考，拆除工作制定周密的計劃和對廢棄物進行綜合利用，可減少工人的勞動強度，提高工作效率，減小不利因素對環(huán)境的影響。對土木工程可持續(xù)發(fā)展的上述幾個方面進行系統(tǒng)的研究，并將研究成果中的可持續(xù)發(fā)展思想貫穿到土木工程材料、設計、施工、使用以及拆除的過程之中去，不斷地營造出名副其實的“綠色工程”，對我們國家乃至整個人類社會的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量！第二章 可持續(xù)發(fā)展的概念與內(nèi)涵2.1 可持續(xù)發(fā)展的概念從來沒有哪一個概念像可持續(xù)發(fā)展概念那樣，在全球范圍內(nèi)有如此廣泛的探討和各式各樣的定義與解釋。它的概念作為可持續(xù)發(fā)展理論與實踐的核心，人類的認識在特定的社會、經(jīng)濟、文化和自然背景條件下

21、經(jīng)歷了一個漫長的過程?？沙掷m(xù)發(fā)展的概念源于生態(tài)學，最初應用于林業(yè)和漁業(yè)，指的是對于資源的一種管理戰(zhàn)略：如何僅將全部資源中合理的一部分加以收獲，使得資源不受破壞，而新成長的資源數(shù)量足以彌補所收獲的數(shù)量。經(jīng)濟學家由此提出了可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)量的概念，這是對可持續(xù)性進行正式分析的開始。很快，這一詞匯被用于農(nóng)業(yè)、工礦和生物圈，而且不限于考慮一種資源的情形。2.2 可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵 不同的學者對可持續(xù)發(fā)展概念的理解千差萬別，但不可否認，其目的是為了尋求環(huán)境和自然資源可承受的、生態(tài)和經(jīng)濟可協(xié)調(diào)的持續(xù)發(fā)展模式，從而形成了當前理論界的經(jīng)濟發(fā)展觀、回歸自然觀、人本主義發(fā)展觀、社會發(fā)展觀、生態(tài)發(fā)展觀、協(xié)調(diào)發(fā)展觀等幾種觀

22、點。 綜合上述幾種觀點以及可持續(xù)發(fā)展的概念可以看出，“可持續(xù)發(fā)展”主要涉及到兩個方面的概念，一是“可持續(xù)”，二是“發(fā)展”。下面，我們就分別從這兩個方面對可持續(xù)發(fā)展的概念進行闡述，并最終揭示可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵。2.2.1 可持續(xù)性郝爾曼戴利認為可持續(xù)性需滿足三個條件：一是使用可再生資源的速度不超過其再生速度；二是使用不可再生資源的速度不超過其可再生替代物的開發(fā)速度；三是污染物的排放速度不超過環(huán)境的自凈容量。摩翰穆納辛格則認為，可持續(xù)性應該是一種穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不隨時間衰退，是一個可以無限的保持永恒存在的狀態(tài)。經(jīng)濟學家則強調(diào)經(jīng)濟的可持續(xù)性，認為可持續(xù)發(fā)展是維持經(jīng)濟福利的生態(tài)基礎(chǔ)，或者認為可持

23、續(xù)性是在維持動態(tài)服務和自然質(zhì)量的約束條件下，經(jīng)濟發(fā)展凈收益的最大化。另外有的學者從人類學的角度作了高度概括地總結(jié)，認為可持續(xù)性是動態(tài)的、人類的經(jīng)濟體系同更大的、動態(tài)的、但通常變化較慢的生態(tài)系統(tǒng)之間的一種關(guān)系。在此關(guān)系下，人類生命可以無限延續(xù)；人類個體可以充分發(fā)展；人類文化可以發(fā)展。但是為了不破壞生命支持系統(tǒng)的多樣性、復雜性及其功能，人類活動的影響應該保持在一定范圍之內(nèi)。其他解釋還有，可持續(xù)性是指留給后代人不少于當代入所擁有的機會：可持續(xù)性是指使用一種有機生態(tài)系統(tǒng)或其他可再生資源在其可再生能力的范圍內(nèi)。 綜合以上觀點，可以說人們已經(jīng)認識到可持續(xù)性牽涉到生物地球物理的、經(jīng)濟的、社會的、文化的、政治

24、的等各種復雜因素的相互作用。因此，要給可持續(xù)性一個精確的定義是相當困難的。2.2.2 發(fā)展發(fā)展這種人為改變環(huán)境的行動以使環(huán)境能夠更有效地滿足人類的需求，既是必須的，但又必須立足于自然界的可再生資源能夠無限期滿足我們當代人和后代人的需求以及對于不可再生資源的謹慎節(jié)約使用上。對我國以及大多數(shù)發(fā)展中國家，發(fā)展的內(nèi)涵應至少包括四個方面：經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展、資源環(huán)境發(fā)展和生態(tài)發(fā)展。2.2.3 可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的涵義理解因人而異。但歸納起來，有以下三點應該是一致的：(1)既然是發(fā)展，那么必然要有經(jīng)濟的增長，生活質(zhì)量的提高和社會的進步；(2)發(fā)展不以犧牲環(huán)境為代價，要實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境與資源協(xié)調(diào)一致發(fā)展；（

25、3）社會經(jīng)濟發(fā)展應與生態(tài)發(fā)展相協(xié)調(diào)一致，社會經(jīng)濟的發(fā)展應以生態(tài)承載能力為基礎(chǔ)。第三章 土木工程材料的可持續(xù)發(fā)展3.1 引言土木工程材料是指土木工程中使用的各種材料及其制品，它是一切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。所有的建筑物、橋梁、道路等都是由各種不同的材料經(jīng)設計、施工建造而成的，它在我國的現(xiàn)代化建設中占有極其重要的地位。因此，正確選擇和合理使用土木工程材料，對整個土木工程的安全、實用、美觀、耐久及造價有著重大的意義。人們開始對新的建筑材料進行研發(fā)，尋找既能滿足材料性能的要求，又不破壞環(huán)境，而且還能夠改善環(huán)境的“可持續(xù)發(fā)展”材料?！熬G色材料”是在1988年國際材料學科研討會上首次提出的，隨后在1992年聯(lián)

26、合國召開了環(huán)境與發(fā)展大會，并于1994年設立了“可持續(xù)產(chǎn)品開發(fā)”工作組。各國紛紛制定了“綠色建材”的性能標準。國內(nèi)的土木工程材料的技術(shù)工作者們也致力于新材料的開發(fā)，并取得了一系列的研究成果。下面，我們就從傳統(tǒng)的土木工程材料說起，進而引申到工程材料的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究。 3.2 土木工程材料發(fā)展現(xiàn)狀 土木工程材料可按不同原則進行分類。根據(jù)材料的來源分，可分為天然材料及人造材料；根據(jù)其功能分，可分為結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料、防水材料、絕熱材料等。隨著人類的進步和社會的發(fā)展，更有效地利用地球有限的資源，全面改善及迅速擴大人類工作與生存空間勢在必行，未來土木工程必將需要在各種苛刻的環(huán)境條件下，實現(xiàn)多功能化，

27、甚至智能化，滿足愈來愈高的安全、舒適、美觀、耐久的要求，土木工程材料在原材料、生產(chǎn)工藝、性能及產(chǎn)品型式諸方面均將面臨可持續(xù)發(fā)展和人類文明進步的嚴酷挑戰(zhàn)。今后，在原材料方面，要最大限度地節(jié)約有限的資源，充分利用再生資源及工農(nóng)業(yè)廢料；在生產(chǎn)工藝方面，要大力引進現(xiàn)代技術(shù)，改造或淘汰陳舊設備，降低原材料及能源消耗，減少環(huán)境污染：在性能方面，要力求輕質(zhì)、高強、耐久、多功能及結(jié)構(gòu)功能（智能）一體化；在產(chǎn)品型式方面，要積極發(fā)展預制技術(shù)，逐步提高構(gòu)件化、單元化的水平。當前具有自感知、自調(diào)節(jié)、自修復能力的土木工程材料的開發(fā)研制以及各種機敏或智能材料在土木工程中應用的研究正在蓬勃開展。3.3 生態(tài)建材3.3.1

28、生態(tài)建材的特性及定義不同的研究者對生態(tài)建材有不同的理解，一般認為，生態(tài)建材應具有以下三大特性：一、生態(tài)建材應具有先進性，它既可以拓展人類的生活領(lǐng)域，又能為人類開拓更廣闊的活動空間；二、生態(tài)建材應具有環(huán)境協(xié)調(diào)性，它既能減少對環(huán)境的污染危害，從社會持久發(fā)展及進步的觀點出發(fā)，使人類的活動范圍和外部環(huán)境盡可能協(xié)調(diào)，又在其制造過程中最低限度地消耗物質(zhì)與能源，使廢棄物的產(chǎn)生和回收處理達到最小，產(chǎn)生的廢棄物能被處理、回收和再生利用，并且這一過程不產(chǎn)生污染； 三、生態(tài)建材應具有舒適性，它既能創(chuàng)造一個與大自然和諧的健康生活環(huán)境，又能使人類在更加美好、舒適的環(huán)境中生活。綜合具備上述三種特性的建筑材料就構(gòu)成了生態(tài)建

29、材。也就是說，具有上述特征的建筑材料或工藝技術(shù)可稱為“生態(tài)建材”或“建筑材料的生態(tài)環(huán)境化技術(shù)”。3.3.2 生態(tài)建材研究的意義生態(tài)建材研究的意義主要有以下兩點：傳統(tǒng)建材的創(chuàng)新與生態(tài)環(huán)境的改善已刻不容緩。生態(tài)建材追求的不僅是具有先進的使用性能，而且是從材料的制造、使用、廢棄直到再生的整個生命周期中必須具備與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性及舒適性。因此生態(tài)建材實質(zhì)上就是賦予傳統(tǒng)建材優(yōu)異的環(huán)境協(xié)調(diào)性和舒適性的建筑材料，或者指那些直接具有凈化和修復環(huán)境功能的新型建材。樹立可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建材觀第一，重視對生態(tài)經(jīng)濟的研究和實踐，開發(fā)和應用可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，為實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供理論基礎(chǔ)、經(jīng)濟模式和技術(shù)支持。發(fā)展知識經(jīng)

30、濟和生態(tài)經(jīng)濟（也稱循環(huán)經(jīng)濟）是世紀之交人類社會的兩大趨勢。前者要求加強經(jīng)濟過程中智力資源對物質(zhì)資源的代替，實現(xiàn)經(jīng)濟活動向知識化轉(zhuǎn)化，其主要技術(shù)載體是以信息技術(shù)和生物技術(shù)為主導的高新技術(shù)：后者要求以環(huán)境友好的方式利用自然資源和環(huán)境容量，實現(xiàn)經(jīng)濟活動的生態(tài)化轉(zhuǎn)向，其技術(shù)載體就是可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，或稱生態(tài)環(huán)境無害化技術(shù)、生態(tài)環(huán)境友好技術(shù)?？梢娚鷳B(tài)經(jīng)濟本質(zhì)上是一種循環(huán)經(jīng)濟，是相對于傳統(tǒng)的線性經(jīng)濟而言的，它旨在建立一種以物質(zhì)循環(huán)流動為特征的經(jīng)濟，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所要求的環(huán)境與經(jīng)濟雙贏，即在資源環(huán)境不退化甚至得到改善的情況下實現(xiàn)經(jīng)濟持續(xù)增長的戰(zhàn)略目標。發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟是當前可持續(xù)發(fā)展建設中的一項緊迫任務，也是

31、建設生態(tài)城市的重要途徑。要按照生態(tài)經(jīng)濟原理來布置新產(chǎn)業(yè)，尤其是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)（知識經(jīng)濟也存在著“生態(tài)”問題）和第三產(chǎn)業(yè)，調(diào)整淘汰老產(chǎn)業(yè)，逐步減少人類對環(huán)境的“污染足跡”。第二，樹立生態(tài)環(huán)境資本意識，依托市場，搞好資本運營，探索實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略新途徑。由自然資源、生命系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境所組成的自然資本，是一個國家、地區(qū)或城市的整體實力或綜合競爭力的重要內(nèi)容之一。生態(tài)環(huán)境是資本，良好的生態(tài)環(huán)境是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的一種重要的資本。實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的過程，就是不斷地積累、優(yōu)化、運作生態(tài)環(huán)境資本，使之不斷良性循環(huán)的過程。生態(tài)環(huán)境資本的提出給可持續(xù)發(fā)展實踐拓寬了思路，尤其是對山區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的指導作用，其

32、主要表現(xiàn)在探索解決環(huán)境問題的市場運作方法、扶持培養(yǎng)一批環(huán)保企業(yè)家、通過生態(tài)環(huán)境資本運營解決實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略財力投入不足等幾個方面。 第三，開發(fā)生態(tài)建材是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。當前“住宅裝修污染人居生態(tài)環(huán)境”的現(xiàn)象屢有發(fā)生，生態(tài)住宅已經(jīng)稱為人們關(guān)注的熱點。解決傳統(tǒng)建材的生態(tài)環(huán)境化問題迫在眉睫，開發(fā)生態(tài)建材是可持續(xù)發(fā)展的需要。然而，迄今為止的傳統(tǒng)建材生產(chǎn)使用廢棄的過程，可以說是一種將大量資源提前取出來，再將大量廢棄物排回到環(huán)境中去的惡性循環(huán)過程。因此，提出生態(tài)建材（或稱綠色建材、環(huán)境建材、健康建材）的概念，要求材料科學工作者要在觀念上發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變。樹立可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建材觀，就要求

33、在建筑材料的設計、制造中首先要從人類社會的長遠利益出發(fā)，以滿足人類社會的可持續(xù)發(fā)展為最終目標。在這個大前提下，考慮與建筑材料的生產(chǎn)、使用、廢棄密切相關(guān)的自然資源和生態(tài)環(huán)境問題，即如何從建筑材料的設計、制造階段就考慮到材料的再生循環(huán)利用，如何定量地評價建筑材料生命周期中的環(huán)境負荷并進而減小之，如何在建筑材料使用后盡可能完全地對材料和物質(zhì)進行再利用和再循環(huán)利用，以便使材料的生產(chǎn)、使用過程和地球生物圈達到盡可能協(xié)調(diào)的程度，從根本上解決資源益短缺，大量廢棄物造成生態(tài)環(huán)境日益惡化等問題，以保證人類社會的可持續(xù)發(fā)展。 3.3.3 生態(tài)建材的研究進展生態(tài)建材研究的目的是尋找在加工、制造、使用和再生產(chǎn)過程中具

34、有最低環(huán)境負荷的人類所需材料，以滿足人類生存和發(fā)展的需要。在理論上反思和總結(jié)人類在爭取生存和發(fā)展過程中所開發(fā)的建筑材料的合理性和科學性，進而將建筑材料的開發(fā)、制備、加工、使用和再生過程的材料的環(huán)境負荷與材料的性能和功能及環(huán)境的承受能力統(tǒng)一于一體，力求二者相互協(xié)調(diào)。這種思想的實質(zhì)是要求人們在使用建筑材料時要達到人、地和諧發(fā)展。 隨著全球環(huán)境意識的不斷提高，材料的研究也日益重視其與環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。西方的一些學者提出了建立“綠色材料和工藝”，并開發(fā)出有益于健康的良性環(huán)境材料和工藝，最大限度地對自然資源進行循環(huán)利用并開發(fā)副產(chǎn)品，使之具有與大自然相互平衡的能力。這是西方人對環(huán)境科學認識上的進步。20世紀

35、80年代以來，他們把材料科學定義為關(guān)于材料組成與結(jié)構(gòu)、制備與加工、性質(zhì)及使用性能之間相互關(guān)系的知識開發(fā)及應用的科學，并用組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能及合成與加工等要素來概括其內(nèi)容及相互關(guān)系。第四章 土木工程設計階段的可持續(xù)發(fā)展4.1 初步設計階段的可持續(xù)發(fā)展初步設計作為工程的概念設計階段，其設計方案對環(huán)境的關(guān)注程度直接影響了工程實體在施工、運行與最終拆除的各個階段對環(huán)境的影響。在保證工程安全性、便利性、舒適性、經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，在工程規(guī)劃設計的各個環(huán)節(jié)引入環(huán)境概念，是一個涉及多學科的復雜的系統(tǒng)工程。規(guī)劃設計時須結(jié)合當?shù)厣鷳B(tài)、地理、人文環(huán)境特征，收集有關(guān)氣候、水資源、土地使用、交通、基礎(chǔ)設施、能源系

36、統(tǒng)、人文環(huán)境等資料，力求做到工程與周圍的生態(tài)、人文環(huán)境的有機結(jié)合，增加人類的舒適和健康，最大限度提高能源和材料的使用效率，做到可持續(xù)發(fā)展。也就是說，把可持續(xù)發(fā)展的概念引入土木工程的初步設計階段，為土木工程提供了新的設計準則和方法。歸納起來，土木工程設計準則和方法主要包括以下五個方面： 工程與自然共生 應用減輕環(huán)境負荷的節(jié)能新技術(shù) 循環(huán)再生型工程 創(chuàng)造健康、舒適的使用環(huán)境 使工程融入歷史與地域的人文環(huán)境4.2 技術(shù)設計階段的可持續(xù)發(fā)展在工程的初步設計階段，已根據(jù)各項目方案對環(huán)境的影響關(guān)系、影響程度和影響重要度來評價與權(quán)衡，并綜合評價其他的經(jīng)濟性、高效性等有關(guān)方面，然后根據(jù)各自的權(quán)重，最終選擇最佳

37、的工程方案，即項目的立項階段完成。接下來要做的工作是如何將工程方案實現(xiàn)的問題。一個工程由“理想”變?yōu)椤艾F(xiàn)實”，除前期的建筑規(guī)劃和后期的工程施工外，巖土工程、結(jié)構(gòu)工程（包括橋梁與隧道工程）、防災減災工程及防護工程、市政工程、供熱、供燃氣、通風及空調(diào)工程等各方面設計圖紙的初步擬定、各工種之間的宏觀調(diào)配是必不可少的。上述工作的內(nèi)容和性質(zhì)各不相同，這就要求我們協(xié)調(diào)好它們之間的關(guān)系，在下一階段工作進行之前擬定好各部分工作的相關(guān)文件，為下一步進入施工圖設計階段做好準備，這一系列的工作就要在技術(shù)設計階段完成。技術(shù)設計階段一般僅出現(xiàn)在大型的土木工程項目中，因為大型項目中的建設過程復雜，建設分工也比較詳細，為了

38、更好地利用資源，在指定工期內(nèi)完成工程，這就要求各工序間要統(tǒng)籌安排，各工種間要協(xié)調(diào)作業(yè)。也就是說，技術(shù)設計階段的主要工作是協(xié)調(diào)好各有關(guān)工種之間的關(guān)系，使各工種之間能夠密切配合，編制出擬建工程所需的各有關(guān)工種的相關(guān)文件。該階段在整個工程中起到了承上啟下的作用，具體工作體現(xiàn)在以下幾個方面 巖土工程相關(guān)文件的擬定 結(jié)構(gòu)工程相關(guān)文件的擬定 防災減災工程及防護工程相關(guān)文件的擬定 市政工程相關(guān)文件的擬定 供熱、供燃氣、通風與空調(diào)工程相關(guān)文件的擬定 環(huán)境管理相關(guān)文件的擬定上述幾個方面的工作僅僅是要求在技術(shù)設計階段進行了解和規(guī)劃的眾多工作中的一部分，對此我們不再一一列舉。這里我們想要強調(diào)的是，對于一項大型土木工

39、程而言，這一階段的工作必不可少，做好該階段的工作，可以避免后續(xù)工作中遇到一些措手不及的問題，或是即使遇到問題也能夠做到有所準備、及時作出反應，從而順利完成整個工程，縮短時間，減少不必要的環(huán)境污染，真正做到可持續(xù)發(fā)展。 4.3 施工圖設計階段的可持續(xù)發(fā)展施工圖設計階段的工作主要是確定全部工程的尺寸、材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、設備等，據(jù)此繪制指導施工的圖紙、說明書、計算書和預算等。因此，施工圖設計階段的工作比較復雜和精細，材料的選擇、結(jié)構(gòu)的合理布置、構(gòu)造措施的采用、設備的具體安放等。土木工程設計過程中，規(guī)范具有舉足輕重的作用。在國內(nèi)，土木工程的各種規(guī)范、規(guī)程是工程設計、施工人員必須遵循的相關(guān)法律、法規(guī)；在

40、國外，規(guī)范對工程的約束作用相對國內(nèi)較小，但是一旦工程相關(guān)合同中表明要參考某規(guī)范，相應地，該規(guī)范對工程的設計、施工也具有一定的指導作用。由此可以看出，我國規(guī)范在土木工程行業(yè)中具有極為重要意義，根據(jù)最新研究成果及時更新相關(guān)規(guī)范的工作勢在必行。通常來說，我國的規(guī)范大約十年修訂一次，這種更新速度對于科學技術(shù)和基礎(chǔ)設施建設飛速發(fā)展的現(xiàn)狀來說，是非常緩慢的，不利于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。因此，我們要根據(jù)最新研究成果，及時更新相關(guān)規(guī)范，以便很好地利用它對工程的設計進行準確的指導，使土木工程設計更好地做到可持續(xù)發(fā)展。第五章 土木工程施工階段的可持續(xù)發(fā)展5.1 施工階段可持續(xù)發(fā)展的原則 施工階段的可持續(xù)發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展思想在工程施工中應用的主要體現(xiàn)，是可持續(xù)發(fā)展施工技術(shù)的綜合應用。它并不僅僅是指在工程施工中實施封閉施工，沒有塵土飛揚，沒有噪聲擾民，在工地四周栽花、種草，實施定時灑水等這些內(nèi)容，還包括了其它大量的內(nèi)容。它同設計階段一樣，涉及到可持續(xù)發(fā)展的各個方面，如生態(tài)與環(huán)境保護、資源與能源的利用、社會經(jīng)濟的發(fā)展等。5.2 我國施工階段可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在我國推廣，土木工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也越來越受到社會各界的重視，綠色工程設計、綠色工程施工作為在土木工程落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要手段，已經(jīng)為眾多的業(yè)內(nèi)人士所了解。但需要說明的是，綠色施工雖