土木工程未來的發展
摘 要:適應各類工程建設高速發展的要求,人們需要建造大規模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密設備現代化的建筑物,既要求高質量和快速施工,又要求高經濟效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動土木工程這門學科前進。
關鍵詞:土木工程;工程建設;建筑物;發展
一、現代土木工程的特點
適應各類工程建設高速發展的要求,人們需要建造大規模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密設備現代化的建筑物,既要求高質量和快速施工,又要求高經濟效益。這就向土木工程提出新的課題,并推動土木工程這門學科前進。它的發展趨向具體地表現在下述幾個方面。
1、建筑材料方面。高強輕質的新材料不斷出現。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開始應用。
2、工程地質和地基方面。建設地區的工程地質和地基的構造及其在天然狀態下的應力情況和力學性能,不僅直接決定基礎的設計和施工,還常常關系到工程設施的選址、結構體系和建筑材料的選擇,對于地下工程影響就更大了。
3、工程規劃方面。以往的總體規劃常是憑借工程經驗提出若干方案,從中選優。
4、工程設計方面。人們努力使設計盡可能符合實際情況,達到適用、經濟、安全、美觀的目的。
5、工程施工方面。隨著土木工程規模的擴大和由此產生的施工工具、設備、機械向多品種、自動化、大型化發展,施工日益走向機械化和自動化。同時組織管理開始應用系統工程的理論和方法,日益走向科學化;有些工程設施的建設繼續趨向結構和構件標準化和生產工業化。
二、未來土木工程的發展
1、指導理論的繼續發展。在可以預見的將來,土木工程工程技術理論的核心部分仍然是力學,新的分析方法和新的數值處理方法將是土木工程中力學的突破方向。力學也會突破宏觀框架,向微觀發展,控制論,虛擬現實等技術也在力學中加深影響。
城市規劃,建筑等相關學科進一步的交叉,融合,互相支持,互相服務。土木工程內部的次級學科也同時會在現實需要的推動下產生出新的學科,如對城市地下空間的大規模利用就使得新的地下規劃學科有了產生和發展的必要。不同次級學科的理論也會相互滲透,比如現在就有一些大型體育場館采用了類似橋梁的懸索結構。
2、工程實現的變化。土木建筑的最終目的是建設出合乎設計要求的工程構造物,從設計到成果中間需要一個很長的工程實現的過程。這也是土木工程一個重要的組成部分。
信息時代正在迎面走來,其他學科和其他方面的新觀點新技術,必然的也會影響到土木工程。并且為這一傳統學科注入新的活力。包括控制理論,施工技術,新材料,環境工程,經濟理論等等。
a、全過程信息化。信息化的特點將更深的滲透到未來的土木工程中,重點不僅僅限于CAD方面,也包含對工程進度的管理、運行中數據資料的收集,分析,整理;對建筑物結構,強度,可靠性的分析和相應對策的決策等。
全過程信息化對今后的土木建筑構造物的維護有很大的意義。比如可以使用植入的傳感器配合電子計算機實現對建筑全方位的實時的監控,及時掌握整個建筑物的狀態。我國現在正是基本建設的高潮,20~30年后,現在這些建筑物逐漸進入維護期。如果能在現在建造過程中就做好各種信息化準備工作,對今后維護也大有幫助。
信息化也成為專家系統技術的基礎。程序的解題能力不僅取決于它所采用的形式化體系和推理模式,而且取決于它所擁有的知識。要使一個程序具有智能,必須向它提供大量有關問題領域的高質量的信息輸入。
b、可持續發展和人性化。這兩個要求是與社會經濟的發展相適應的,社會的發展要求更加充分合理的利用資源,社會生活水平的提高也提高了對土木建筑設施人性化的要求。
整個土木工程過程是建立在對資源和能源的不斷消耗上的,在可持續發展成為整個社會的主題的時候,土木工程也必然的要面對這個問題。施工過程中也相當注重對周圍環境的影響。
c、主動控制技術。迄今,絕大部分的土木工程建筑都是被當作一個靜態的,被動的物體。對周圍環境的影響,如風動,溫度變化,突發事件等只能依靠自身的結構進行被動的抵御。顯得缺少靈活性和應變能力。今后土木建筑設施的一個發展方向之一就是主動控制技術在建筑構造物中的應用。運用計算機技術和模糊控制技術,以及一些預設的控制結構。使得建筑物能夠對各種環境因素做出適當的反應。
土木工程當今的發展是人類智慧的成果,土木工程是為了人類存在而存在。堅持可持續發展道路,努力創新,土木工程定會走向新的高峰!
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