浅谈对土木工程专业的认识
2020-03-02 16:20:53 来源：范文大全收藏下载本文
浅谈对土木工程专业的认识
什么是土木工程？中国国务院学位委员会在学科简介中定义：“土木工程就是建造各类工程设施的科学技术的总称，它即指工程建设的对象，几件在地上、地下、水中的各种工程设施，也只所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术”。可见土木工程的内容非常广泛，他和人民群众的日常生活密切而相关，在国民经济起着非常重要的作用。
1.材料推动土木工程发展
土木工程，顾名思义，即与土和木有关的工程，在中国古代哲学中，世界万物是有五大类物质组成的：金、木、水、火、土。而在几千年漫长的时间内，土木工程所用的材料，主要是五行中的“土”（包括岩石、沙子、泥土、石灰，以及由土烧成的砖、瓦和陶、瓷等）和“木”（包括木材、茅草、藤条、竹子等植物材料），古代常将大兴土木作为大搞工程建设的代名词。 作为一名材料专业的学生，我认为，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。除应用原有的粱、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、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米，直到现代的千米以上。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。
2.土木工程特点
建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识 ，以及电子计算机和力学测试等技术。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。
土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌，因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。
远古时代，人们就开始修筑简陋的房舍、道路、桥梁和沟澶，以满足简单的生活和生产需要。后来，人们为了适应战争、生产和生活以及宗教传播的需要，兴建了城池、运河、宫殿、寺庙以及其他各种建筑物。
许多著名的工程设施显示出人类在这个历史时期的创造力。例如，中国的长城、都江堰、大运河、赵州桥、应县木塔，埃及的金字塔，希腊的巴台农神庙，罗马的给水工程、科洛西姆圆形竞技场(罗马大斗兽场)，以及其他许多著名的教堂、宫殿等。
产业革命以后，特别是到了20世纪，一方面社会向土木工程提出了新的需求；另一方面，社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。因而这个时期的土木工程得到突飞猛进的发展。在世界各地出现了现代化规模宏大的工业厂房、摩天大厦，核电站、高速公路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道长隧道、大运河、大堤坝、大飞机场、大海港以及海洋工程等等。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。
土木工程是具有很强的实践性的学科。在早期，土木工程是通过工程实践，总结成功的经验，尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始，以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来，逐渐形成材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学，作为土木工程的基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。
在土木工程的发展过程中，工程实践经验常先行于理论，工程事故常显示出未能预见的新因素，触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理，在很大程度上仍然依靠实践经验。
土木工程技术的发展之所以主要凭借工程实践而不是凭借科学试验和理论研究，有两个原因：一是有些客观情况过于复杂，难以如实地进行室内实验或现场测试和理论分析。例如，地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化，至今还需要参考工程经验进行分析判断。二是只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。例如，建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等，工程的抗风和抗震问题突出了，才能发展出这方面的新理论和技术。
3.土木工程的分类
建筑工程 指通过对各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动所形成的工程实体。其中“房屋建筑”指有顶盖、梁柱、墙壁、基础以及能够形成内部空间，满足人们生产、居住、学习、公共活动等需要，包括厂房、剧院、旅馆、商店、学校、医院和住宅等；“附属设施”指与房屋建筑配套的水塔、自行车棚、水池等。“线路、管道、设备的安装”指与房屋建筑及其附属设施相配套的电气、给排水、通信、电梯等线路、管道、设备的安装活动。
高层建筑首先从美国兴起。1883年在芝加哥建造了第一幢砖石自承重和钢框架机构的，高11层的保险公司大楼。随着人口向大城市集中，随着城市用地的日趋紧张，以及电梯的
发明和应用，结构理论的突破，新型材料的不断问世，高层建筑开始大量出现，且建筑规模越来越大，建筑高度越来越高。1913年在纽约建成了高52层的伍尔沃思大楼，1913年在纽约建成了高102层，381米的帝国大厦。但是尽管当时已经采用了先进的钢框结构和劲性钢混凝土材料，都尚未创造出与新的建筑类型相适应的造型形式，人们造型观念还徘徊在中世纪高直建筑的形式中，因而新的结构类型被传统的造型形式所包裹，结构和造型为开始真正结合。
道路桥梁工程 路与人的关系是非常密切的，我们的身边，随时随刻都可以看到，城市与城市，城市与乡村，乡村与乡村之间及内部都是由道路连接在一起的。近年来，我国公路建设取得了较好的成绩。“十五”前三年,公路建投资占GDP比重保持在3.1～3.2%,投资额年均增长17%。
公路建设方面呈以下特点： 全国有一半以上的省份高速公路里程超过1000公里。新增公路通车里程4.6万公里,总里程达到181万公里; 其中新增高速公路4600公里,高速公路通车里程近3万公里。同江至三亚、北京至珠海、连云港至霍尔果斯、上海至成都四条国道主干线基本贯通,从而实现了“五纵七横”国道主干线系统第一阶段建设目标,即“两纵两横三个重要路段”的全部贯通。
20世纪以来，世界桥梁取得了骄人的成绩，各种大桥，高桥相继问世，如日本的明石海峡大桥（主跨1990米），瑞士Gunter大桥等等。近些年来，我国桥梁工程也步入了蓬勃发展时期。令人仰慕的有南京长江二桥、香港汲水门桥、江阴大桥、润扬大桥、三县洲独塔单索面斜拉桥等。
隧道及地下工程 当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。地下空间的利用也正由“线”的利用向大断面、大距离的“空间”利用进展。
我国地下空间的开发和利用始于60年代。1965年北京建设地下铁道。70年代，我国修建了大量地下人防工程，其中相当一部分目前已得到开发利用，改建为地下街、地下商场、地下工厂和贮藏库。90年代以来，我国城市地下的交通与市政设施加快了修建速度。上海地铁1号线，地铁2号线已相继开通。我国地下空间开发利用的网络体系已开始建设，多在地表至－30m以内的浅层修筑地下工程。可以预见随着经济的发展，我国地下工程将进入蓬勃发展的时期。
现代地下工程发展迅速，各种典型工程著名浩瀚。世界已有数百个城市修建了地下铁路。一些工业发达国家，逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管线等结为一体，成为多功能的地下综合体。
铁路工程 铁路工程最初包括与铁路有关的土木（路基、轨道、桥梁、隧道、站场）、机械（机车、车辆）和信号等工程。随着建设的发展和技术的进一步分工，其中一些工程逐渐形成为独立的学科，如机车工程、车辆工程、信号工程；另外一些逐渐归入各自的本门学科，如桥梁工程、隧道工程。现在铁路工程一词仅狭义地指铁路选线、铁路轨道、路基工程、铁路站场及枢纽。
4.土木工程之展望
众所周知，土木工程是人类在地球上从事的一项巨大的古老的工程技术活动，随着社会科学技术，经济，文化等各方面的不断发展，它在新世纪必将面临许多新兴的事物和挑战。作为一名刚刚接触土木工程的大学生来说，我认为他在新世纪里的发展和挑战包括以下几个方面：第
一、土木工程中的可持续发展问题；第
二、土木工程向地下空间的发展；第
三、绿色建筑在未来的高速发展；第
四、更加科学和合理的土木工程经营和运作。
土木工程中的可持续发展问题 土木工程是人类一项工程规模庞大的改造地球面貌的活动，这项活动不仅需要消耗大量的自然资源，而且可能影响和破坏自然生态环境。所以，土
木工程必须实施可持续发展战略。土木工程的可持续发展是人类社会和经济可持续发展不可缺少的组成部分。作为这项活动的主要参与者--土木工程师，理应有责任和义务在这项活动的全过程中以创新精神，加深研究并尽力实施可持续发展战略。
在我国，二十一世纪的土木建筑与环境的基本特征可进一步归纳为四个方面：第一，“土木建筑”注重对“信息资源”的获取，而“信息资源”涵盖了物质资源、能量资源和生态资源。正是这种涵盖为“土木建筑与自然资源环境”的最佳配置提供了可能。
5.土木工程之心得
随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展，中国将面临一个更大规模的建设高潮。可以说，我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期。而且这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注。作为跨世纪的一代，这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。同时，我们也深深感到，这是一个“机遇”与“挑战”并存、“合作”与“竞争”交织、“创新”与“循旧”相争的时代，如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势，开创具有中国特色、具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元，是对我们跨世纪一代人的严峻挑战。
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