1.1.1古代土木工程
古代土木工程的時間跨度很長,從公元前5000年的新石器時代到17世紀中期,距今約7000年。在建築施工、橋梁工程、水利工程、鐵塔工程等方面取得了輝煌的成就。許多古代文明流傳下來的傑作至今屹立不倒。例如,中國的長城和埃及的金字塔。趙州橋建於公元6世紀,是世界上最早的敞肩拱橋。被美國土木工程學會選為1991,作為世界12土木工程裏程碑。
1.1.2現代土木工程
現代土木工程的時間跨度從17世紀中葉到20世紀中葉約300年。這壹時期,建築材料由天然材料向人造材料轉變,建造理論也由總結長期建造經驗向重視科學、兼顧經驗轉變。在施工技術方面,壹些性能優異的大型機械伴隨著各種極其有效的施工方法的出現,使得人們開始建造結構復雜或者環境惡劣的土木工程。這壹時期建造的埃菲爾鐵塔、帝國大廈和金門大橋仍然是偉大的土木工程。
1.1.3現代土木工程
現代土木工程始於20世紀中葉。時至今日,土木工程在建築材料、結構理論和施工技術方面都取得了長足的進步。
在建築材料方面,高強混凝土、高強低合金鋼、高分子材料、鋼化玻璃越來越多地出現在建築中。在結構理論中,利用電子計算機強大的計算和繪圖能力,使力學分析計算的結果更加符合結果的實際情況,使結構設計更加可靠。對於建築技術來說,已經發展到機、電、計算機壹體化。在建設過程中,無論是上天、入地、爬山、下海,都不再是建設的障礙;隨著焊接技術的廣泛應用,鋼結構的發展進入了壹個新的階段。
現代土木工程創造的世界著名建築有:臺北國際金融中心、上海金茂大廈、馬來西亞吉隆坡石油大廈雙子塔、法國諾曼底斜拉橋等。
1.2了解土木工程現狀
今天的土木工程與其使用功能或生產技術的結合越來越緊密。
公共建築和住宅建築所需的建築、結構、給排水、采暖、通風、供氣、供電等現代技術和設備日益融為壹體。
工業建築要求恒溫、恒濕、微振動、防腐蝕、防輻射、防火、防爆、防磁、防塵、耐高(低)溫、耐高(低)濕,向大跨度、超重、彈性空間方向發展。
此外,大量高層建築拔地而起,地下工程高速發展,城市高架橋、立交橋大量出現,快速交通和大型水利工程逐步實現。
值得壹提的是,改革開放後,我國綜合國力大幅提升,具備了更大規模開發利用水資源的條件。比如三峽工程,南水北調工程,都是世界級的大型水利工程。
1.3對土木工程未來發展的認識
隨著我國改革開放的深入和經濟的快速發展,我國將面臨更大的建設高潮。可以說,隨著國民經濟的飛躍,我們正面臨著壹個土木工程大發展的偉大時期。而且,這樣優良的發展環境已經並將繼續受到西方國家的迫切關註。
作為跨世紀的壹代,這個大好形勢為我們提供了壹個前所未有的施展才華,沖擊國際水平的機會。同時,我們也深切感受到,這是壹個機遇與挑戰並存、合作與競爭交織、創新與因循守舊的時代。如何把握世紀之交土木工程的發展趨勢,開創具有中國特色和世界壹流水平的土木工程新時代,是對我們跨世紀壹代的嚴峻挑戰。
2.我的感受和理解:中國土木工程要走可持續發展之路。
中國的土木工程有其特殊性。
“中國是世界上人口最多的國家。壹個大資源除以654.38+0.3億就變得無足輕重,壹個小問題乘以654.38+0.3億就成了大問題。”劉思拉教授的話確實道出了我們國家的難處。中國的煤炭、石油、天然氣、水和森林資源總量居世界前列,但人均占有量卻低於世界平均水平。人口、能源、教育和汙染已成為我國面臨的四大嚴峻問題。走可持續發展道路刻不容緩。土木工程也必須立足長遠,走可持續發展的道路。
放眼全球,美國的現代化進程可謂先進,但目前的數據顯示,未來美國將投入654.38+0.6萬億美元來解決現有工程的不安全狀態,比如氯離子對建築物的腐蝕。作為當代土木工程師,在繼承前人輝煌成就的同時,也要從事故中吸取更多的教訓,在今後的工作中進行創新和改進,實現可持續發展。
2.1發展高科技,應用結構健康監測,實現可持續發展。
土木工程在實際使用中,會出現不同程度的損傷或性能退化,影響承載力和耐久性,甚至導致嚴重的工程事故,帶來重大的人員傷亡和經濟損失,產生嚴重的社會影響。因此,從建築物建成的那壹刻起,就要做好健康監測、修復和加固的準備。
2.2合理利用自然資源,註重現有土木工程設施的再利用,實現可持續發展。
“可持續發展就是在滿足當前需求的同時,不犧牲子孫後代,滿足他們的需求和能力”。
為了合理利用自然資源,土木工程師在土木工程的建設、使用和維護過程中應主動節約能源和土地,充分發揮現有土木工程設施的作用。
比如可以充分利用建築綠化,有效降低夏季灰磚墻表面溫度,從而減少空調的使用;可采用節能保溫多孔磚或復合墻體作為墻體材料,達到冬季保溫隔熱的效果;還可以利用太陽能、地下熱能等新能源,減少不可再生資源的消耗。
此外,現有建築的再利用也是可持續發展的重要手段之壹。在這方面,上海已經獲得了很多成功的經驗:大量閑置的廠房被改造成了展廳、寫字樓和藝術家工作室。這樣的改造再利用既符合現代使用要求,又節約能源,避免浪費,是壹種有效的方法。
2.3開發利用可再生資源和綠色資源,實現可持續發展。
世界上每年拆除的廢棄混凝土和工程建設產生的廢棄混凝土都會產生數量巨大的建築垃圾。我國建築工程每年產生建築垃圾4000萬噸,廢棄混凝土654.38+03.6萬噸,工作量大,環境汙染嚴重。另外,中國是近20年來世界上最大的水泥生產國,這本身就是壹個高資源消耗、高能耗、高環境汙染的行業。
與其他材料相比,鋼材和再生混凝土更符合綠色建材的標準,應大力發展此類綠色建材。
在這方面,日本愛知世博會給我們上了生動的壹課:在材料方面,世博會的各種建築材料看起來很高檔,但很多都是廢物利用。很多木塊都是用建築用的廢柴做的,到處擺放的椅子都是用碾碎的電視外殼做的。豐田館的內墻是由回收廢紙制成的。日本館這種長期的場館,既追求人與自然的和諧,又節省經濟開支。使用的大部分鋼材和木材都可以回收利用。同時,竹墻的優越性在愛知3-9月的炎熱夏季也是顯而易見的。竹子本身的性能大大降低了室內溫度,空調的使用也明顯減少。這讓我產生了很多思考:在建築材料選擇方面,在適當的地方應用天然可再生資源,節約開支,同時實現生態與建築的和諧可持續發展。為什麽不呢?
此外,在日本愛知世博會的長期場館中,為了減少熱負荷,繭形的日本館通過采用墻面綠化、生物降解塑料材料和間伐木材(森林中砍伐的細木)實現了環保功能。愛知世博會以“自然的智慧”為主題,展館采用大量現代科技成果建造,突出環保性和功能性,體現了人類對自然美的孜孜追求。而這也應該是土木工程師未來應該學習和發展的方向。在中國建築中,李國豪教授設計的楊浦大橋也是壹個經典。引橋的螺旋上升結構可節省數億元,是土木工程實現經濟可持續發展的典範。
當然,可持續發展絕不是壹味追求經濟,而是壹種最合理的中間狀態,既保證建築有足夠的創意,又追求完美的技術經濟指標,以最少的投入獲得最大的收益。我們還是要創造經典,但絕不能建立在浪費金錢,消耗更多的資源和精力上。當今建築界已經進入生態美學時代。關註文化、生態、工程和環境的關系,關註人性化、節能和可持續發展是當代工程師關註的焦點。
3.我們身邊的土木工程實例
我在上面提到了很多土木工程的例子,也描述了我對它們的壹些理解。接下來我想說說我對蘇通大橋的理解。
蘇通大橋連接著蘇州和南通兩座古城,如今正展現著它的雄姿。這座32.4公裏長的大橋是世界上第壹座在建的大橋。
據蘇通大橋建設副總指揮何平介紹,蘇通大橋由跨江大橋工程和南、北岸接線工程三部分組成。全線采用雙向六車道高速公路標準。大橋總投資約64.5億元,預計2008年底竣工。蘇通大橋的建設過程將克服壹系列世界性難題,創造四個世界之最。
最大主跨度。蘇通大橋是壹座斜拉橋。斜拉橋從20世紀50年代開始修建,世界上共有200多座斜拉橋。目前已建成世界最大跨度斜拉橋,主跨890米,香港昂船洲大橋主跨1018米,蘇通大橋主跨1088米,建成後將成為世界最大跨度斜拉橋。
最深的底子。蘇通大橋主墩基礎由131鉆孔灌註樁組成,長約120m,直徑2.5m ~ 2.8m,承載長度114m,寬度48m。它是世界上最大的橋梁樁基,也是埋深最深的。
最高的塔橋。目前建成的最高橋塔是多多羅大橋224米的鋼塔,蘇通橋塔是混凝土塔,高300.4米,比在建的香港昂船洲大橋還高6米,是世界上最高的橋塔。
最長的電纜。蘇通大橋最長斜拉索577米,最大重量59噸,比多多洛大橋長100米,是世界上最長的斜拉索。
交通部總工程師馮茂潤表示,蘇通大橋是世界上第壹座大跨度斜拉橋,將成為中國從橋梁大國向橋梁強國轉變的第壹座標誌性建築。
4.土木工程專業人員應具備的素質。
要成為壹名優秀的土木工程師,必須具備“四要素”,即知識結構、實踐技能、能力結構、綜合素質和創新意識。
知識結構包括:公共基礎知識、專業基礎知識和專業知識。
首先,優秀的土木工程師必須具備紮實的公共事務基礎知識,在熟悉自然科學的基礎上,良好的思想道德心理素質和人文社會科學基礎知識也必不可少。
其次,優秀的工程師還必須具備優秀的專業基礎知識。對工程數學、流體力學、巖土工程、結構工程有紮實的理解和較強的應用能力。
第三,要有深入的專業知識。無論是從事鐵路工程、隧道工程、地下工程還是建築工程,每個工程師都應該具備特定行業的高級專業知識。只有這樣,中國的土木工程事業才能走在世界前列。
土木工程離不開實踐。所以,工程師要有高超的實踐技能。比如:制圖技能、計算機應用技能、工程測量技能、結構檢測技能。
作為土木工程學院的本科生,我將在大學四年的學習中努力掌握計算機語言和編程技能,珍惜每壹次計算機實踐的機會,掌握大學物理實驗、材料實驗、結構實驗中壹般結構實驗的基本方法,初步具備結構檢驗的技能,做好技術實踐和課程設計,爭取在結構設計競賽中獲獎。
另外,工程師和科學家的區別在於,他們不僅受到自然規律的制約,還受到社會規律的制約。工程技術人員完成每壹個項目都是壹種“社會活動”,不可能壹個人在房間裏獨自完成。所以要有足夠的能力去應對社會,遵循社會規律。
在學習生活中,我會不斷提高自己的自學能力,從學習中提高自己的工程能力,從學生工作中提高自己的管理能力,逐步完善自己的知識結構,從中培養自己的科技開發能力,在表達能力和公關能力上多下功夫。
但是,這些技能並不構成真正為中國可持續發展做出貢獻的土木工程師。因為工程師最重要的是要有高尚的道德文化修養和思想素質。為了國家和民族的利益獻身於祖國的事業。為了國家的榮譽,我們可以有強烈的競爭意識。有辯證唯物主義的思維方法,有腳踏實地、嚴謹刻苦的工作作風。這樣才能成為壹名合格的中國土木工程師。
也要看到,我國土木工程事業與世界壹流水平還有壹定差距。比如中國的很多高層建築(包括上海環球金融中心),它們的工程設計幾乎都是由國外承擔的,它們的鋼材幾乎都是從國外進口的,它們的總承包工程也大部分是由國外承擔的。只有鋼結構的制作和安裝由國內單位承擔。要讓我們年輕壹代獲得完全自主的知識產權,實現工程建築的國產化,趕上國際水平!
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