土木工程建造技術范文

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土木工程建造技術

篇1

關鍵詞:土木工程 技術質量 發展

一、土木工程的概念及特征

1.概念

土木工程在我國有很早的發展歷史,中外學者對之都有一定程度的研究,由于各自的觀點及研究方向不同,學者們對其下的概念也并未統一。筆者在總結以往學者研究成果的基礎上,也有自己的見解。土木工程,顧名思義,實乃土、木二者結構所造工程之意。說得最直觀一點就是修房造屋、建橋鋪路。早期的土木工程用到的材料無非就是木、石、土三種材料,直到后來科技的發展,土木工程行業才引進了鋼筋混泥土以及高分子化學材料等。因此,筆者認為:土木工程是是指應用各種建筑材料所進行的建設工程的總稱,它不但包括整個勘察、設計、施工的過程,而且包括工程建設的成果,如公路、橋梁、樓房、地下設施等等。土木工程的發展,既方便了普通居民的生活,同時也方便了我國軍事領域各種設施的發展。在發展的過程中,土木工程也呈現出自己獨有的特征。

2.特征

(1)勘察、設計、施工過程的復雜性。一項工程在進行建造之前,需要進行工程建造地址的前期勘測工作,在這一階段需要反復勘測地址,考慮各種有利和不利因素,特別是遇到復雜地質條件時,勘測工作需要特別仔細,不得有半點馬虎大意。工程在進行施工之前,應當由專門的設計機構進行設計,設計主要是以圖形、模型和圖紙的方式展現出來。在設計階段,需要充分考慮建造物的承重結構、外形圖案以及避免惡劣天氣的方案,如避雷針的設計。一個優秀的建筑物,必然有一個特別好的勘測、設計和施工,三者缺一不可。

(2)選取建筑材料的獨特性。土木工程離不開材料的選取,特別是現代建筑行業的發展,傳統的材料已經不能滿足其需要。很多外形獨特,功能特別的建筑物對建筑材料的選取也有特別的要求,如隔音玻璃的使用、高強度輕薄型材料的使用以及超輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料的應用等等,無一不表明土木工程行業建筑材料選取的獨特性。然而,高質量的建筑材料必然要高昂的價格,同時,也并不是所有的高質量的建筑材料都適合所有的建筑物,因而,我們應當繼續探索,善于發現新生事物,使得土木工程行業能夠發展得更好。

(3)建筑對象的廣泛性。土木工程建造的對象特別多,主要包括陸地和海洋。陸地的建筑又分為地上和地下。地上主要有公路、鐵路、房屋、隧道以及峽谷之間的橋梁等等;地下的建筑如地下管道、管線、地下軍工廠、地下實驗場等等。土木工程海洋領域如圍海造田、海上橋梁、海底電纜及管道等等設施。無論是陸地還是空中,土木工程技術都發揮了應有的作用,可見,其對象非常的廣泛。

二、土木工程的歷史發展狀況

1.古代土木工程發展狀況

我國古代的土木工程比較發達,在時間上有一個很大的跨度,它起始于公元前5000年,直到17世紀中葉,這期間經歷了大約7000年時間。著名的萬里長城、都江堰水利工程、趙州橋等古建筑都是我國古代土木工程發展留下的寶貴遺產。雖然那時的發展水平有限,古建筑沒有應用到一點現代科技因素,但至今仍巍然屹立。它們的存在表明了我國古代土木工程行業發展水平之高,不只是在國內,即便與國際相比也毫不遜色。

2.近代土木工程的發展狀況

近代土木工程的大發展大致時間是17世紀中葉到20世紀中葉,大約歷經了300年時間。在這一發展期間,人們開始傾向于研究人造建筑材料并應用到建筑行業中來,人造材料的應用逐漸占據了主流地位,大有取代傳統材料之勢。隨著人造材料的大量應用,傳統的建造理念已經被徹底顛覆,人們不再迷戀于長期建造經驗,開始注重科學建造理念的培養。建造技術方面,大型機械設備開始應用,各種新的施工方法也開始應用,人們開始嘗試挑戰復雜的建筑環境,著名的埃菲爾鐵塔就是這一時期建成,直到今天依然是世界奇跡。

3.現代土木工程發展狀況

20世紀中葉是現代土木工程發展的起始時間。現代土木工程完全依托于現代科學技術的發展。各種新型建筑機械大量應用到建筑行業中來,如高分子化學材料、高強度鋼筋混泥土、高強低合金鋼等等應用非常廣泛。在設計構圖方面,大型計算機的運用增強了建筑設計運算和繪圖的能力,力學分析與計算更加科學化。高難度的施工作業已經不再是不可逾越的鴻溝,如高原凍土、海底隧道等在前人想都不敢想象的事情,如今變為現實。

三、土木工程未來發展前景

隨著科技不斷地進步,我國改革的浪潮勢如破竹。在科技與改革雙重作用下,我國的經濟突飛猛進,經濟的發展又推動了建筑行業的發展。展望未來,城市化的進程逐步加深,這為土木工程的發展提供了契機,我國將面臨空前的建設。在建設大潮下,如何站穩腳跟,并于國際接軌,是土木工程行業面臨的一大挑戰。作為新世紀的一代,我們能夠在這樣一個大環境中施展才干、向國際水平發起沖擊是十分幸運的。然而,如何把握世紀之交時土木工程學科的發展趨勢,開創具有中國特色、具有國際一流水平的土木工程學科的新紀元,是對我們跨世紀一代人的嚴峻考驗。隨著土木工程行業的發展,地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的,而人口增長的速度是不斷加快的。因此,人類為了爭取生存,會不斷地拓展土木工程的領域,未來土木工程發展的必然趨勢是:向高空、地下、海洋、沙漠、太空等領域發展。這樣的發展領域看似遙遠,實際非常的迫切。因為地球的承載能力是有限的,而人口不斷呈上升趨勢,人們為了生活必然要大興土木,長此以往,地球將超限,威脅人類的生存。為了緩解這一緊張態勢,人類不得不考慮向另外的方向發展。另外,由于自然災害頻發,對土木工程提出了新的課題,對于如何有效避免災害襲擊,成了土木行業的一大考驗。未來的土木工程不僅要求具備抗震、抗洪、抗風等性能,而且要求具備抗暴、抗海嘯、防火、防撞、防輻射等性能。相信隨著科技的發展,土木工程所面臨的難題都將迎刃而解。

參考文獻:

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1.1土木工程的管理體制不健全

土木工程具有施工周期長、勞動力需求量大、投資大、材料用量大以及設備耗用量大的特點,這就造成我國對土木工程實行的控制和管理工作變得比較復雜。再者,我國對于土木工程領域的研究不夠深入,導致我國在土木工程領域的發展并不盡如人意,而且自土木工程發展至今,仍然沒有建立起一套完善的管理體系,這就造成在土木工程的實施建設中涌現出的問題越來越多。

1.2施工技術落后

在現在的建筑過程中,傳統的施工技術仍在被大范圍的使用。地基是一個工程的建造基礎,它主要分為兩種極限狀態即承載能力極限和正常使用極限。而在具體的施工過程中,由于存在對建筑地基承載能力的不確定性,因此不能對地基建造的技術做出正確的選擇,可能會造成地基不均勻沉降的問題,給建造過程帶來很大的安全隱患。

1.3施工方施工環節控制力度不夠

某建筑公司在近幾年的的建筑活動中,主要采用的混凝土結構是框架結構、框架剪力墻結構和筒體結構,但是近年來建筑公司進行的鋼筋混凝土建筑工程的施工過程中出現了一些質量問題:鋼筋混凝土結構出現裂痕、混凝土表面結構凹凸不平、鋼筋在混凝土表面、梁柱結構軸線結構偏差大、混凝土結構上荷過早。由于施工方在施工環節的控制力度不夠,質量控制力度欠缺造成此類現象的產生。

2土木工程施工技術的創新策略

2.1完善土木工程的管理體制

完善的管理體制是土木工程施工技術快速發展的基礎,只有建立完善的管理體制,才能使土木工程施工技術擁有創新發展的潛力。技術工作人員要依靠科學的理論、技術指導提高土木工程的施工質量。在充分掌握現有技術的前提下,不斷完善對土木工程施工技術深層次的研究和創新研究。

2.2做好現場臨建規劃工作

比如,某市地下車庫建設,建設過程中需要臨時修建部分道路并做好場地衛護,施工現場需要做好全面的硬化處理工作。如臨時道路采用硬化厚度為15cm的商用混凝土,來滿足材料運輸的需要以及消防的需要;而在場區的其他區域則采用硬化厚度為8cm的商用混凝土,并采用2m高的高彩色壓型鋼板對現場進行圍擋,并在施工區建立一個臨時的施工和指揮中心。有利于工程施工過程中隨時對出現的施工問題進行處理。

2.3創新技術基礎,引進先進技術

隨著技術的不斷發展,越來越多的新技術被運用到實際的施工過程中,例如深基坑支擋技術的使用,有效的解決了高層建筑的質量問題。在深基坑技術中樁帽支檔作為其主要的運用,需要應用在深度比較深的地基中,用于保障和固定土壤,增加其穩定性。尤其是在一些土質相對疏松的地區,必須強制使用深基坑支檔技術,再輔助以澆灌定性技術加固臨時支架,使得承重墻和墻體內部鋼筋結構融為一體,對建筑起到更好的支撐作用,下面對一些新型創新技術進行簡單的介紹:首先是樁基技術。現代建筑工程中普遍使用混凝土灌注技術,因為混凝土具有承載力強的特點,再加上底部、側部壓力水漿注入使的樁側、樁地四周的抗壓能力加強,有效地防止了位置偏離的危險。另外,沉管樁、擴底樁等新技術的使用有效的防止了打樁力度不勻造成的樁柱損壞以及打偏之后造成的安全隱患。其次是深基坑支護技術。

土釘墻因為具有成本低、施工簡單的特點被廣泛應用在工程環境相對簡單的環境中。但是使用土釘墻時要注意土質松軟的土地不能使用,以免造成安全隱患。連續墻主要應用于工程操作相對嚴格的深基坑工程中,在高層建筑的建筑結構中,由于防水、防壓的建筑需要,外墻體一般采用封閉式的地下連接墻,這樣的墻體結構能夠更好的起到穩定的作用。最后是新型預應力技術的使用。體外預應力技術的發現和創新,越來越被建筑機構所重視,特別是在大型橋梁和大跨度建筑工程中的使用尤為重要。這項技術與傳統的預應力檢測技術正好相反,在使用這項技術時,要把預能力筋放置在或混凝土截面的外部,減小預能力摩擦損失。

3結語

篇3

[關鍵詞]實踐能力 建造師執業資格 培養模式

一、前言

隨著國家經濟體制改革深入,建筑業市場的開放和行業界限的打破,土木工程施工、監理等企業已由過去靠某一行業的單一經營模式,開始向面向市場的綜合經營模式方向發展,項目管理與國際接軌,使社會對專業人才的要求越來越高,土木工程行業迫切需要懂技術、會管理、適應性強、具有良好創新能力的高素質應用型人才。土木工程實踐教學效果,對教學質量的提高和人才培養目標的實現起著至關重要的作用,探索提高學生實踐和創新能力培養模式成為目前土木工程專業教學中的重點工作。

二、土木工程專業實踐能力培養的重要性

土木工程是一門實踐性很強的學科,土木工程的實踐教學是培養學生理論聯系實際、綜合運用所學專業知識,進行工程設計與施工、加強實踐應用能力訓練的重要環節,也是培養學生的工程創新能力、獨立分析和解決問題能力,全面提高學生綜合素質的重要實踐教學環節[1]。實踐教學要以社會需求為導向,以提高學生綜合能力為目標,以實際工程為背景、工程技術為主線,著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。因此,在實踐教學體系中要注重基本技能、創新能力訓練和基本素質的培養,使各個實踐教學環節、實踐教學內容、實踐教學方法和手段都能充分體現培養應用型人才的教學理念。

三、建造師執業資格對人才培養的要求

隨著建筑業向國際化、規范化發展,執業資格準入制度已經成為行業發展和國際化的必然趨勢。根據《建筑法》中的規定:從事建筑活動的專業技術人員,應當依法取得相應的執業資格證書,并在執業資格證書許可的范圍內從事建筑活動[2]。我國執業資格認證制度在不斷完善,土建行業工程技術人員不但需要精通專業知識和技術,還需要取得必要的執業資格證書。執業資格準入制度是國際化的要求,反映在土木工程教育中的要求為:學生一方面要學好理論知識,另一方面要按照執業規范化的要求來嚴格要求自己,最終達到專業資格要求。這就要求土木工程(施工及工程管理方向)專業教育要更好的與執業資格制度掛鉤,使該專業學生在畢業后能夠很快地適應社會需求,做到理論與實踐相結合,盡快成長為具備一定應用與創新能力的專業工程師,并與執業資格對人才培養要求相銜接。

四、實踐能力培養模式與建造師執業資格要求的差距

(1)建造師執業資格對學生實踐能力的要求

建造師是懂管理、懂技術、懂經濟、懂法規,綜合素質較高的復合型人才,既要有專業理論知識,也要有豐富的實踐經驗和很強的組織、管理能力。在培養工程應用型人才的指導方針下,以企業對人才素質能力要求為導向,以執業資格綜合素質為重點是實踐能力培養方案的重要依據。首先,建造師的四大模塊中體現了管理、技術、經濟和法規等方面不同層次的實踐能力,只有通過不同形式和層面的實踐活動,才能讓學生了解和體會知識在實際工程中的運用。其次,隨著北京建筑行業的不斷成熟,特別是金融危機以后,企業越來越希望大學畢業生具備一定的實踐能力,基本知識扎實,上手快,能夠到單位后馬上進入工作角色,這就需要學生在校期間必須擁有較強的外語和計算機應用能力,具備扎實的專業基礎和技術知識。作為建造師,溝通與合作的團隊精神也很重要,要求學生具有較強的社會責任感和團隊合作意識,同時又具備工程項目管理、綠色建筑施工、文明安全生產管理等良好素質,畢業后能夠從事國內外建筑工程施工項目的施工、經營管理、科技開發和科學研究等工作。

(2)實踐能力培養模式中存在的問題

根據教學指導委員會的培養方案,土木工程專業(施工與工程管理方向)的培養目標為“適應社會主義現代化建設需要,具備土木工程技術與工程管理相關的管理、經濟和法律等基本知識,獲得工程師的基本訓練,具有一定的實踐能力、創新能力的高級工程管理人才”。結合這一培養目標,全國各個高校以工程技術、經濟、管理、法律四大知識平臺課程的建設為基礎,展開了針對土木工程專業(施工與工程管理方向)人才培養的教學體系與課程體系的建設與研究。通過調研國內部分高校土木工程專業(施工與工程管理方向)課程的情況分析,可以看出目前課程體系缺乏完整統一的教學指導,平臺課程的知識體系不系統,特別是在教育部提出卓越工程師培養計劃后,工程管理人才的實踐能力及創新能力培養問題更加突出。目前,實踐教學內容陳舊、形式單一,教學方法和教學手段落后,缺乏自主性、創新性及針對性;傳統實踐教學環節基本上可由一個學生單獨完成,缺少必須靠一個團隊來完成的教學形式,使學生缺少團隊意識和合作能力的訓練;實訓基地的建設與管理相對滯后,院校與企業的聯系不夠緊密,導致實踐性教育嚴重缺位[3]。因此,充分利用學生在校期間的學習機會,搭建科學合理的實踐教學平臺,培養學生實踐能力,與建造師執業資格相銜接成為迫切需要解決的問題。

五、以建造師執業資格為導向的實踐能力培養

(1)加強實踐能力培養的教學計劃修訂

我院在培養工程應用型人才的指導方針下,根據教育部關于卓越工程師培養計劃的要求,以企業對人才的素質能力要求為導向,以建造師執業資格綜合素質為重點制定土木工程專業(施工與工程管理方向)的培養方案,其中,實踐教學環節是培養學生綜合運用知識、實踐能力和創新能力的關鍵環節。為了培養適應經濟全球化時代需要的、與建造師執業資格相銜接的、具有創新精神、工程實踐能力、創業能力的高素質人才,我院認真分析建造師執業資格四大支撐模塊知識點與實踐教學的聯系,在課程設置、專業知識體系構建、學生能力和基本素質培養等方面突出與建造師執業資格相銜接,滿足建造師執業資格對于人才培養的要求,進行了實踐教學計劃的修訂工作。如表1所示,實踐教學中的課程設置體現了建造師執業資格的四大知識模塊及相應能力培養。

表1:實踐教學中的課程設置

其中,原教學計劃中弱化了化學課程,而學生在學習建筑材料的相關課程和在工作中接觸到材料的化學性能時明顯缺乏必備的化學知識。其次,施工管理中缺乏污染控制方面的內容,從建筑材料的選擇到施工過程的污染控制,從建設過程到投入使用后室內環境的控制,無一不需要具備環境保護和污染控制專業知識的施工技術人員,各個高校的土木工程專業課程設置中,對學生環境保護和污染控制管理方面的訓練不足。另一方面,我國新建筑的建造高峰后,對原有建筑的檢測、評估和維修加固將成為建筑業的一個重要發展領域,近年來新興的無損檢測新技術將得到廣泛應用和發展,因此,在教學中融入并加強無損檢測技術成為我院在專業建設中考慮的重點。并且,制圖與識圖是土木工程技術人員表達設計意圖、交流技術、指導生產施工等必備的基本知識和技能,要求從業人員不但有建筑施工制圖、識圖的基本技能,而且還必須熟悉國家的相關標準規范。根據以上的專業調研和行業發展趨勢的分析論證,結合建造師執業資格的能力要求,我院在實踐教學培養計劃中體現出以下特色:①開設《工科化學與應用》、《建筑結構施工圖識讀》、《無損檢測技術》、《建筑節能技術》課程以及相應的課程試驗和課程設計;②開設“建筑污染控制與管理”專業選修模塊,將施工中的環境污染控制和安全管理融入專業教學中;③綜合所學專業知識,進行土木工程施工綜合設計。

(2)加強實踐教學基地建設,與建造師執業資格要求相銜接

為了提高學生的工程實踐能力,將理論知識與實際工程相結合,提高學生分析問題與解決問題的能力,為今后更好地服務社會打下堅實基礎,學生在完成專業基礎和專業必修課的基礎上,安排學生到實踐教學基地進行專業系統實踐,是很有必要的。我院土木工程專業實踐教學基地主要包括校內和校外實踐基地,校內實踐基地主要面向學生和教師開放,針對實踐教學環節中的驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗開展實踐工作,著重體現了建造師執業資格中技術模塊的能力要求。校外實踐基地主要是采取校企聯合的形式,將學生的認識實習、生產實習以及畢業實習中的一部分安排在建筑施工企業進行。為滿足用人單位對學生基本素質的要求,培養學生未來職業發展中基本實踐和創新能力,探索與建造師執業資格相銜接的實踐能力培養模式,我院與北京懷建集團、麒芳建筑職業培訓學校合作進行實踐教學。由于學生就業后將直接面向實際工程,而學生所學的知識是分散在每門課程里面,對一個學科來講是完整的,但對一個工程來講是局部的,使學生無法真正了解和掌握整個工程的完成過程,缺乏整體工程概念和團隊合作意識。因此,我院在實踐基地進行的教學過程中,以某個實際工程為背景,由學生組建項目部,按照培訓學校提供的實訓場地、實施方案、授課計劃等學習建筑施工過程中部分工序的操作方法、工程項目管理內容以及相關法規知識,使學生將課堂所學知識進行全面總結、融會貫通,并在實際工程中得到應用和理解,充分體現了建造師執業資格各個知識模塊的能力要求。

六、結語

針對土木工程專業實踐教學現狀,需要改變實踐教學的傳統思想和觀念,從教學內容、教學方法和教學手段等方面深入研究和探索,開辟新思路,構建適應新形勢的實踐教學模式。以建造師執業資格為導向的實踐能力培養模式,將重點關注學生的實踐能力和創新精神的培養,在認真分析建造師執業資格四大支撐模塊知識點與實踐教學之間聯系的基礎上,通過課程設置、專業知識體系構建、實踐教學基地建設等方面突出與建造師執業資格相銜接,培養適應經濟全球化時代需要、具有創新精神、工程實踐能力的應用型人才。

基金項目:北京工業大學教育教學研究項目(ER2011-B37)

[參考文獻]

[1]夏建中,吳建華.卓越土木工程師培養的實踐環節教學研究[J].浙江科技學院學報,2010(5).

[2]肖艷.執業資格準入制度與工程管理專業人才培養[J].高等建筑教育,2006,15 (1)

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關鍵詞:BIM技術;土木工程專業;實踐教學

一、土木工程專業實踐教學的現狀

目前,我國土木工程專業高等院校的人才培養方案中,實踐教學的基本模式普遍采用設置課程設計、實習和畢業設計三大模塊的方式來提高學生的實踐能力,然而實踐教學模式陳舊、實施過程形式化與工程實踐脫節嚴重。例如,土木工程專業課程設計有房屋建筑學、混凝土結構、鋼結構、施工組織及基礎工程等多個課程設計,雖涵蓋了主要核心課程,但設計題目與實施模式多年不變,學生很容易找到現成的范例照搬下來即可,可供學生自主發揮的空間有限,因此,學生投入的積極性不高。在實習方面雖有認識實習、生產實習和畢業實習三個環節,但實施過程流于形式。因此,對學生實踐能力的提高十分有限。而在畢業設計環節,學生畢業設計的題目類型不但過于陳舊,而且與目前工程中涌現出的建筑信息化管理、多專業協同設計等新技術、新理念脫節比較嚴重,學生用一學期時間去完成一個套路式的計算和設計過程,對提高專業實踐能力效果并不大。

二、BIM技術簡介

BIM是建筑信息模型(BuildingInformationModeling)的英文縮寫,是一種多維建筑信息模型集成技術[2],作為建筑工程物理特征和功能特性信息的數字化載體,可將二維圖紙轉變為三維數字化信息模型,從而模擬建筑物建設及運維全過程所具有的真實信息[3]。它具有信息的完備性、關聯性、一致性及可視化、模擬性、優化性,便于實現協同管理和成本、進度控制等諸多優勢。可應用于工程項目決策、規劃設計、建造施工、運維管理,甚至改建拆除等各個階段,其建筑數字化、信息化的思想正在對土木行業發展產生著深遠的影響。隨著BIM技術的興起,土木行業已經開始進入建筑信息化的發展階段,行業發展需要大批BIM技術人才,而在高校土木專業目前的人才培養體系中,并未設置系統的BIM技術教學與實踐體系,這顯然已經滯后于當前土木工程界發展的實際需求。因此,借助BIM技術可實現可視化表達和模擬建造的特點,研究基于BIM技術提高土木工程專業學生實踐能力的教學模式,具有積極的現實意義。

三、基于BIM技術的土木工程專業實踐教學探究

(一)將BIM技術融入設計類實踐教學環節

BIM技術知識較為復雜,且相關軟件較多,學習量較大,在基于BIM技術實踐教學改革的實施過程中,首先,應將BIM技術軟件的建模操作與建筑設計類課程設計結合起來。其次,將模型的深化設計及族功能的運用與結構設計類課程設計結合起來。最后,將BIM技術的模擬建造和優化管理技術與施工組織類課程設計結合起來,從而給學生較為系統的實踐訓練。例如,在房屋建筑學課程設計中,改變傳統的平面圖紙二維表達方式不夠精確直觀的弊端,采用BIM技術進行三維建模,讓學生結合三維模型來掌握房屋的空間組成、功能實現和構造知識,發揮BIM技術可視化、信息化管理的技術優勢。在混凝土結構、鋼結構、基礎工程等課程設計中,逐漸提高學生利用BIM技術族庫功能深化建模的能力。在土木工程施工組織課程設計中,可借助BIM施工模擬技術,進行項目場地布置和施工進度、項目成本管理的優化。通過學生循序漸進的學習,逐步掌握BIM技術的應用技能。到了畢業設計階段,學生可進行基于BIM技術的全過程設計,將建筑信息化貫徹完整的項目中,特別是可組建多專業學生構成的設計小組,實現多專業協同設計。

(二)結合BIM技術改革實習實踐環節

目前,土木工程專業學生的實習環節往往以參觀和參與一些輔工作為主,學生實習收獲十分有限。因此,必須結合BIM技術對土木工程專業的實習實踐環節進行升級改革,首先,以BIM虛擬仿真和三維可視化技術輔助學生高質量地完成認知性的實習實踐。其次,以BIM技術為工具,引導學生主動結合最新的BIM信息化理念親身參與工程項目的實踐過程。例如,在進行認識實習時,指導教師應對一些代表性的建筑建立起3D模型庫,在實習前引導學生結合建筑的3D模型進行初步分析,較好地了解建筑細節,然后再去實際建筑參觀。而在生產實習和畢業實習階段,學生在前面學習的基礎上,已經初步掌握了BIM技能,可作為工程技術人員發揮出其技能優勢,充分運用BIM技術工具,真正參與項目的建模、管理與方案優化等工作中,并在實習結束后依托校企共建的BIM實訓實踐基地持續跟進項目。

(三)建立BIM實訓實踐基地

在實際工程中,一個項目的建造少則半年,多則數年,而目前學生的實習環節大多為兩周至一個月的時間,學生實習往往只能參與工程的一個很短階段。因此,傳統實習效果非常有限,如能以BIM技術人才培養為契機,學校與企業合作建立長期穩定的BIM實訓實踐基地,對學生進行系統的BIM技術能力培養,使學生面向實際項目,長期關注一個項目的完整建造過程,并利用校企共建的實訓實踐基地真正參與項目建設過程中,企業在工程中遇到的問題及時發送給BIM實訓實踐基地,在校企雙方導師聯合指導下,發動以學生為主體的BIM實訓實踐基地的技術力量進行技術攻關,將解決方案及時反饋給工程建設單位,可使學生的實踐能力在實戰中得到有效的提高,為項目提供有價值的BIM技術咨詢服務。

(四)構建雙導師制的實踐教學師資隊伍

依托BIM實訓實踐基地,建立由校內專業教師和企業專家雙重指導的雙導師制度,學校定期選派專業教師到合作單位掛職鍛煉,提高教師對合作企業工程建設項目參與率,從中不斷增強專業教師理論聯系實踐能力,合作單位則向學校推薦企業專家擔任學生的兼職實踐指導教師。讓行業專家參與到土木工程專業的人才培養過程,充分調用校內外師資力量共同培養學生的實踐能力。

(五)積極組織學生參加BIM技能大賽

目前,在國家大力提倡BIM技術應用的大背景下,國內每年都會舉辦各種名目繁多規模各異的BIM技能大賽,特別是中國建設教育協會、中國勘察設計協會、中國房地產業協會、中國圖學學會等行業協會、學會及廣聯達科技股份有限公司、歐特克軟件(中國)有限公司等行業內有影響力的企業舉辦的高質量的全國性BIM大賽,對BIM技術的推廣起到了很好地促進作用。因此,通過學生參與比賽所進行的集訓與操練,大力提高學生學以致用的專業實踐能力。特別是在參加省級和全國大賽之前,可以以組織校內選拔賽的方式,動員學生全員參加。

篇5

關鍵詞:土木工程;現狀;發展

中圖分類號:S969.1 文獻標識碼:A文章編號:

引言

土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對國家的經濟建設和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關系到人類賴以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,為人類提供住宅、賓館、公寓、衣料生產貯藏基地、食品冷庫、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現代人類生活和發展的必要場所空間。

1、土木工程的特點

1.1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。由于土木工程設施的規模日益擴大,現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程,例如高大水壩,會引起自然環境的改變,影響生態平衡和農業生產等,這類工程的社會效果是有利也有弊。在規劃中,對于趨利避害要作全面的考慮。

1.2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。為此,已開始采用概率統計來分析確定荷載值和材料強度值,研究自然界的風力、地震波、海浪等作用在時間、空間上的分布與統計規律,積極發展反映材料非彈性、結構大變形、結構動態以及結構與巖同作用的分析,進一步研究和完善結構可靠度極限狀態設計法和結構優化設計等理論;同時發展運用電子計算機的高效能的計算和設計方法等。

1.3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。這樣,不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產率,而且可以解決特殊條件下的施工作業問題,以建造過去難以施工的工程。

1.4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。但是這些材料有些彈性模量偏低,有些價格過高,應用范圍受到限制,因而尚待作新的探索。另外,對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性,雖已取得顯著成果,仍繼續進展。

2、土木工程的發展現狀

我國的土木工程建設從20世紀50年代起一直沒有停過,且發展很快,尤其在近年來,發展極為迅猛,幾乎整個中國成了一個大的建設工地。新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國各地如雨后春筍般地涌現,新結構、新材料、新技術大力研究、開發和應用。發展之快,數量之巨,令世界各國驚嘆不已。

截止2000年底,我國鐵路運營路程已達6.78萬公里,居世界第4位,亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方而發展。同時,我國也在積極建造高速鐵路,武漢至廣州的高速鐵路運營時間僅需4小時。此外,磁懸浮列車也在發展。橋梁工程也取得了驚人的成就,伴隨著橋梁類型的不斷翻新,主跨跨度一再突破。楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等大跨橋梁的建成都標志著我國的大跨結構達到了一個新的水平,己跨入世界水平先進行列。目前,我國己建成千米以上大橋3座、800m以上大橋8座、600m以上大橋15座、400m以上大橋40座,重慶萬縣單孔跨度達420m的鋼筋混凝上拱橋更引起世界同行的莫大興趣。在水利建設方面,50年間全國興建大中小水庫8.6萬座,水庫總蓄水量4580億立方米。建設和整修大江大河堤防25萬公里,目前防洪工程發揮的經濟效益達7000多億元。在大壩建設方面,我國先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州鳥江渡大壩、四川二灘大壩等水利工程。

3、土木工程的發展趨勢

3.1向高空延伸

現在人工建筑物最高的為646m的波蘭Gabin227kHz長波臺鋼塔,由15根鋼纖繩錨拉。日本擬在東京建造800.7m高的千年塔,它在距海約1.25英里的大海中,將工作、休閑、娛樂、商業、購物等融于一體的抗震豎向城市中,居民可達5萬人。中國擬在上海附近的1.6公里寬,200m深的人工島上建造一棟高1250m的仿生大廈,居民可達10萬。印度也提出將投資50億建造超級摩天大樓,其地上共202層,高達710m。

3.2向地下發展

1991年在東京召開的城市地下空間國際學術會議通過了《東方宣言》,提出了"21世紀是人類開發利用地下空間的世紀"。建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節能和減少噪聲污染等優點。日本于20世紀50年代末至70年代大規模開發利用淺層地下空間,到80年代末已開始研究50~100m深層地下空間的開發利用問題。日本1993年開建的東京新豐州地下變電所,將深達地下70m。目前世界上共修建水電站地下廠房約350座,最大的為加拿大的格朗德高級水電站。我國城市地下空間的開發尚處于初級階段,目前已有北京、上海、廣州等六個城市建有地鐵,已開通的總長度達215公里;設有140個地鐵站,北京地鐵長度已達41.6公里。

3.3向海洋拓寬

為了防止機場噪聲對城市居民的影響,也為了節約使用陸地,2000年8月4日,日本大阪利用18億立方圍海建造的1000m長的關西國際機場試飛成功。阿拉伯聯合酋長國首都迪拜的七星大酒店也建在海上,洪都拉斯將建海上城市型游船,該船將長804.5m,寬228.6m,有28層樓高,船上設有小型噴氣式飛機的跑道、醫院、旅館、超市、飯店、理發店和娛樂場等。近些年來,我國在這方面也已取得可喜的成績,如上海南匯灘圍墾成功和崇明東灘圍墾成功,最近又在建設黃浦江外灘的拓岸工程。圍墾、拓岸工程和建造人工島有異曲同工之處,為將來像上海這樣大的近海城市建造人工島積累了科技經驗和準備力量。

3.4向沙漠進軍

全世界約有1/3陸地為沙漠,每年約有600萬公頃的耕地被侵蝕,這將影響上億人口的生活。世界未來學會對下世紀初世界十大工程設想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。改造沙漠首先必須有水,然后才能綠化和改造沙土。現在利比亞沙漠地區已建成一條大型的輸水管道,并在班加西建成了一座直徑1公里、深16公里的蓄水池用以沙漠灌溉。在缺乏地下水的沙漠地區,國際上正在研究開發使用沙漠地區太陽能淡化海水的可行方案,該方案一旦實施,將會啟動近海沙漠地區大規模的建設工程。我國沙漠輸水工程試驗成功,自行修建的第一條長途沙漠輸水工程已全線建成試水,順利地引黃河水入沙漠。我國首條沙漠高速公路——榆靖高速公路已全線動工,其全長116公里。

3.5向太空邁進

由于近代天文學宇航事業的飛速發展和人類登月的成功實現,人們發現月球上擁有大量的鈦鐵礦,在800℃高溫下,鈦鐵礦與氫化物便合成鐵、鈦、氧和水氣,由此可以制造出人類生存必需的氧和水。美國政府已決定在月球上建造月球基地,并通過這個基地進行登陸火星的行動。美籍華裔林銅柱博士1985年發現建造混凝土所需的材料月球上都有,因此可以在月球上制作鋼筋混凝土配件裝配空間站。預計21世紀50年代以后,空間工業化、空間商業化、空間旅游、外層空間人類化等可能會得到較大的發展。

4、結束語

本文暫時只提及了土木工程的現狀及發展,對于土木工程的具體細節應包括使用功能的發展、結構性能的發展、可持續發展等一系列內容。未來的土木工程可能不僅可以抗震、抗風,甚至可以抗暴、抗海嘯、防火、防撞、防輻射等。科技的進步,經濟的繁榮將帶給土木工程發展的春天。

參考文獻:

[1]楊家福。中國土木工程指南[M]。1993:1-4。

[2]丁大均,蔣永生。土木工程概論[M]。北京:中國建筑工業出版社,2003。

篇6

關鍵詞:土木工程;現狀;發展趨勢

      雖然我國的土木工程建設一直處于快速發展的階段,特別是近年來,隨著高速公路、鐵路、高層建筑等各大土木工程的建立,使其領域日趨完善,加之越來越多的現代化材料及其技術的運用也使得土木工程建設更適應社會現代化發展的需要,但是就目前的城市發展而言,相關的土木工程建設還是不能滿足人們對其所期待的要求。

1關于土木工程現狀

      1.1土木工程建設所取得的成就

據有關統計,我國已建成的高層建筑,20層以上的多達10000多棟。其中,超過100m的有500多棟,200m以上的有50多棟,甚至有20多棟的高度超過300m。而我國目前最高的高層建筑是上海環球金融中心大廈,于2008年8月29日竣工,整體設計采用鋼筋混凝土結構(SRC結構)和鋼結構(S結構),其建筑擁有95層,主體高度為492.5m。

就公路和鐵路事業而言,已處速發展的狀態。雖然我國的高速公路起步較晚,但是于2010年新建2.4萬公里,使全國高速公路的總里程約達7萬公里,穩居世界首位。

而鐵路于2010年已達到8.5萬公里的營業里程,特別是青藏鐵路的開通對我國鐵路事業的發展來說具有劃時代的意義。目前,鐵路建設主要為城市輕軌和地鐵兩方面的建設,在北京、上海等城市已實現地鐵的開通,其開通的總長度為215公里。

在橋梁建設方面,我國已建造過各種材料不同類型的橋梁,而其中的某些成果已達到了國際先進水平。就世界跨徑前十位的各類橋型中,在斜拉橋中我國占6 座,在懸索橋中我國內地占2座,實現了我國由橋梁大國向橋梁強國的歷史性跨越,并使其成為展示我國綜合國力的窗口之一。

      1.2建筑材料與施工工藝的運用

建筑材料與施工工藝的運用,主要表現為混凝土及其技術的運用。

由于混凝土所達到的強度已遠遠超出了相關工程所要求的范圍,在原材料方面,活化、球狀等新型水泥和高性能的減水劑,特別是粉煤、硅灰等超細摻合料等廣泛的使用;而在混凝土的施工技術方面,各種原材料的檢測及其檢測設備、攪拌設備、計算機的相關應用等高新技術的應用,使得混凝土技術的相關性能設計和控制得到了很大的提高和改善。

      1.3預應力技術的運用

預應力技術不僅在解決大、高等建筑工程的設計和建造難題中發揮著其特有的優勢,而且還推動了建筑結構的創新,如運用預應力拉桿可取代柱的懸掛建筑結構。

在公路建設中,運用預應力技術可有效解決路面混凝土開裂和減少伸縮縫,從而提高了公路的使用壽命;在橋梁工程中,對于任何類型的橋梁建造,都可以應用預應力技術解決其跨度問題;在水利工程或其他工程建設中,預應力結構也得到了廣泛的應用,如舊建筑的加固改造、加層和拆除等。

      1.4建筑空間的擴展

隨著我國城市建設的快速推進,城市人口的不斷在增加,一些生存空間擁擠、用地緊張等不良現象也隨之而來,給人們的生活帶來的嚴重的影響,從而促使了我國的土木工程建設開始在空間上進行擴展,其主要是通過向高空和地下兩方面的擴展來實現更大的建筑空間的獲取。

其中,向高空的擴展,主要表現為高層建筑在其高度上的增加;而向地下擴展,則表現為城市地鐵工程的建設,通過這些形式來緩解城市人口過度密集、交通過度擁擠的問題,這是現代化城市發展的必然趨勢,也是構建節約型社會的必要要求。

2關于土木工程的發展趨勢

針對我國目前的土木工程建設的現狀,我國土木工程在未來的發展方向,可著重于以下幾個方面進行。

      2.1高性能建筑材料的發展應用

由于高性能混凝土不僅具有不易離析、易密實、易長期保存的性質,而且其韌性好、強度高、體積穩定性強,能夠在惡劣的環境下保持原有的特性,因此,可對高性能混凝土進行大力發展,而且對其進行發展應用時,必須采用對環境無害、可持續發展的混凝土技術。

值得一提的是,在對各種外加劑和膠凝材料進行研制的同時,更應該對骨料替代、水泥替代和礦物摻料的使用進行大力研究,著重于通過廢棄材料的有效利用來改善混凝土的性能、以提高其耐久性的方法的研究,如用粉煤灰中的細灰或飛灰作硬凝材料、用軋碎的混凝土代替碎石等。

      2.2地下空間的可持續發展擴展

向地下空間進行擴展,則主要是將地層原始分布的狀態進行相關的改善。

由于地下空間的開發和利用,會極大的影響原有的動植物的生態環境,從而對地理氣候條件產生作用;會改變地下水的分布形式,從而影響到地表的植被生長;而且對原有建筑的安全也會產生影響,因此,在進行建筑施工之前,必須要充分地考慮地上各項原有的生態環境及其活動群體情況,并對其進行研究和分析,以確保地面環境的影響得到有效合理的控制。

      2.3防震與減災的有效執行

伴隨著當前各大超大跨的橋梁、高層建筑及大跨結構復雜建筑物的興建,土木工程建設的結構設計呈現出更高、更長的發展趨勢,因此,土木工程中大型的、復雜的結構系的抗震設計及其相對應的問題也得到了進一步的關注,其相關的研究包括地震動的作用機理、建筑結構的抗震機理等方面的內容。

      2.4巖土錨固技術的發展應用

在土木工程建設中,需要對巖土錨固技術的應用進行不斷的擴展。巖土錨固技術不僅在土木工程中的邊坡、地下、深基坑和結構抗浮相關工程中保持良好的發展狀態,還需要在土木工程中的橋梁、重力壩加固、抗地震相關工程中要求具有長遠的進展。

另外,巖土錨固技術領域中的錨桿錨固機理技術仍不成熟,其相關的研究仍是土木工程界的難點及熱點。

3小結

就我國目前土木工程的發展現狀而言,雖然在某些領域已處于世界先進水平的行列,但是其整體水平距離發達國家而言仍有距離,因此,在未來的發展中需要正視其問題的存在,結合自身發展的實際情況,對其進行研究和探索,以實現我國土木工程建設的新突破,從而使其實現可持續發展。

參考文獻:

篇7

關鍵詞:土木工程;發展;建筑

中圖分類號:E271文獻標識碼: A

現代土木工程的發展特點分析較之以往,現代土木工程的一個最明顯的發展特點便是科學技術的明顯提高,計算機軟件的應用為土木工程的發展創建了更為廣闊的發展平臺。因此土木工程的在發展中展現出現代化、多元化及科技化的特點。就當期形式而論,土木工程的信息技術的迅速發展,專業化的程度加強,對建設工程師的要求明顯的加強,不僅要具備較強的施工管理能力,同時要跟上時代的需求,及時的吸收當前的建筑領域的信息,利用科學技術建設具有現代特點的土木工程項目。所以,對于土木工程專業人才的培養具有更加嚴格的要求。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。它的發展趨向具體地表現在下述幾個方面。

1.1現代土木工程的特點

現代土木工程的特點是: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。

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。對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性,已取得顯著成果,而且還仍繼續進展。

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。工程地質和地基的勘察技術,目前主要仍然是現場鉆探取樣,室內分析試驗,這是有一定局限性的為適應現代化大型建筑的需要,急待利用現代科學技術來創造新的勘察方法。

1.2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。由于土木工程設施的規模日益擴大,現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程,例如高大水壩,會引起自然環境的改變,影響生態平衡和農業生產等,這類工程的社會效果是有利也有弊。在規劃中,對于趨利避害要作全面的考慮。1.3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。為此,已開始采用概率統計來分析確定荷載值和材料強度值,研究自然界的風力、地震波、海浪等作用在時間、空間上的分布與統計規律,積極發展反映材料非彈性、結構大變形、結構動態以及結構與巖同作用的分析,進一步研究和完善結構可靠度極限狀態設計法和結構優化設計等理論;同時發展運用電子計算機的高效能的計算和設計方法等。

2現代土木工程的維護措施

2.1防震抗風減災

①當前,隨著一些具備著超高層、跨度大、空間大等特點的復雜結構建筑的廣泛興建,使得這些建筑在結構設計上慢慢呈現出變長、變高等特點,而這些特點更加作為一種發展趨勢延續多日后的工程建設當中。②現階段,在土木工程建設施工中,其風險荷載,還有地震荷載等因素已經漸漸成為了最初模式設計中的一項重要控制因素。所以,對于一些大型建筑的模式體系展開抗風險設計,以及對其中存在的一些問題進行分析與處理,這幾點已慢慢成為當前施工人員與技術人員給予嚴格關注的話題。

2.2預應力混凝土材料及技術、

①對于工程混凝土的研制,應該對其做到強度不斷提高,性能不斷加強的發展目標。其中,對于一些免震混凝土,還有復合型混凝土應該在其工程施工的結構中得到相應的試用。

②對于新開發出的無粘結性預應力混凝土,以及其配合筋應該得到相應的開發及配合運用。

③施工人員對預應力混凝土展開合理且規范的抗火性、抗震性,以及耐久性的研究工作,同時對于其設計的分析工作的手段也該不斷完善與提高。

④將預應力混凝土合理且規范地與鋼筋混凝土進行科學化的結合,同時施工人員與技術人員還要將預應力混凝土與其他材料進行合理化的結合,以為未來發展做準備。

3 未來土木工程的發展

3.1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。在對復雜結構、流體介質等情況下的受力分析和近似上,現有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數學在將來也應該有很大的發展,用以處理土木工程技術中復雜的數值問題。更先進的電子計算機的應用,使得對復雜的情況的模擬更有把握,更接近于現實。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。 轉

3.2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。甚至可以說是土木工程最重要的方面,有了好的理論和設計,沒有好的工程實踐,一樣不會產生一個優秀的作品。 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。

3.2.1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。這些也是主動控制和智能化實現的基礎。

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,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。

3.2.2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。對資源和能源的節約,包括在建設中的和使用過程中的,成為土木工程以后的一個方向,這要求有良好的設計和有效的運作管理機制,土木工程構筑物在它的整個壽命周期,從規劃,設計,建造到建成后的使用,維護,拆除都要盡量的將對環境的影響降到最小,同時盡可能大發揮它的社會經濟效應。這對土木工程提出了新的要求。具體的要求包括,資源的保護,資源再利用,污染控制和全方位的質量。我國正在施工中的青藏鐵路較好的體現了可持續發展的特性,從設計環節開始就注意了對青藏高原脆弱生態環境的保護,全路設計為封閉構造,杜絕了固體廢棄物的污染,也嚴格的控制了噪音污染。施工過程中也相當注重對周圍環境的影響。

總結: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!

參考文獻

篇8

中圖分類號:S969.1文獻標識碼: A 文章編號:

1 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。

1.1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。但是這些材料有些彈性模量偏低,有些價格過高,應用范圍受到限制,因而尚待作新的探索 。另外,對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性,雖已取得顯著成果,仍繼續進展。

1.2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。工程地質和地基的勘察技術,目前主要仍然是現場鉆探取樣,室內分析試驗,這是有一定局限性的。為適應現代化大型建筑的需要,急待利用現代科學技術來創造新的勘察方法。

1.3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。由于土木工程設施的規模日益擴大,現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程,例如高大水壩,會引起自然環境的改變,影響生態平衡和農業生產等,這類工程的社會效果是有利也有弊。在規劃中,對于趨利避害要作全面的考慮。

1.4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。為此,已開始采用概率統計來分析確定荷載值和材料強度值,研究自然界的風力、地震波、海浪等作用在時間、空間上的分布與統計規律,積極發展反映材料非彈性、結構大變形、結構動態以及結構與巖同作用的分析,進一步研究和完善結構可靠度極限狀態設計法和結構優化設計等理論;同時發展運用電子計算機的高效能的計算和設計方法等。

1.5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。這樣,不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產率,而且可以解決特殊條件下的施工作業問題,以建造過去難以施工的工程。

2 土木工程的發展趨勢

2.1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。在對復雜結構、流體介質等情況下的受力分析和近似上,現有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數學在將來也應該有很大的發展,用以處理土木工程技術中復雜的數值問題。更先進的電子計算機的應用,使得對復雜的情況的模擬更有把握,更接近于現實。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。

2.2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。甚至可以說是土木工程最重要的方面,有了好的理論和設計,沒有好的工程實踐,一樣不會產生一個優秀的作品。

2.2.1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。這些也是主動控制和智能化實現的基礎。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,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。

2.2.2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。對資源和能源的節約,包括在建設中的和使用過程中的,成為土木工程以后的一個方向,這要求有良好的設計和有效的運作管理機制,土木工程構筑物在它的整個壽命周期,從規劃,設計,建造到建成后的使用,維護,拆除都要盡量的將對環境的影響降到最小,同時盡可能大發揮它的社會經濟效應。這對土木工程提出了新的要求。

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關鍵詞:土木工程;現狀;發展趨勢

引言

隨著社會和科技的發展,建筑物的規模、功能、造型和相應的建筑技術越來越大型化、復雜化和多樣化,所采用的新材料、新設備、新的結構技術和施工技術日新月異,節能技術、信息控制技術、生態技術等日益與建筑相結合,建筑業和建筑物本身正在成為許多新技術的復合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復雜結構核心的現代結構技術則成為代表一個國家建筑科學技術發展水平的重要標志。

一、土木工程的涵義

土木工程是指建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產活動有關的各類工程設施,如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經過多年的發展,目前土木工程的實踐和研究已取得顯著成就,無論是結構的力學分析,還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段,都有了非常大的突破;特別是近若干年,在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人。但展望未來,土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。

二、土木工程的發展現狀

據有關統計,我國已建成的高層建筑,20層以上的多達10000多棟。其中,超過100m的有500多棟,200m以上的有50多棟,甚至有20多棟的高度超過300m。而我國目前最高的高層建筑是上海環球金融中心大廈,于2008年8月29日竣工,整體設計采用鋼筋混凝土結構(SRC結構)和鋼結構(S結構),其建筑擁有95層,主體高度為492.5m。

就公路和鐵路事業而言,已處速發展的狀態。雖然我國的高速公路起步較晚,但是于2010年新建2.4萬公里,使全國高速公路的總里程約達7萬公里,穩居世界首位。

而鐵路于2010年已達到8.5萬公里的營業里程,特別是青藏鐵路的開通對我國鐵路事業的發展來說具有劃時代的意義。目前,鐵路建設主要為城市輕軌和地鐵兩方面的建設,在北京、上海等城市已實現地鐵的開通,其開通的總長度為215公里。在橋梁建設方面,我國已建造過各種材料不同類型的橋梁,而其中的某些成果已達到了國際先進水平。就世界跨徑前十位的各類橋型中,在斜拉橋中我國占6 座,在懸索橋中我國內地占2座,實現了我國由橋梁大國向橋梁強國的歷史性跨越,并使其成為展示我國綜合國力的窗口之一。

三、土木工程的發展趨勢

(一)高性能材料的發展

鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展。

(二)計算機應用

隨著計算機的應用普及和結構計算理論日益完善,計算結果將更能反映實際情況,從而更能充分發揮材料的性能并保證結構的安全。人們將會設計出更為優化的方案進行土木工程建設,以縮短工期、提高經濟效益。

(三)環境工程

環境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視,土木工程與環境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發展密切相關,又無一不與土木工程有關。較大工程建成后對環境的影響乃至建設過程中的振動、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問題。

(四)建筑工業化

建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產方式上。解放后大規模的經濟建設推動了建筑業機械化的進程,特別是在重點工程建設和大城市中有一定程度的發展,但是總的來說落后于其他工業部門,所以建筑業的工業化是我國建筑業發展的必然趨勢。要正確理解建筑產品標準化和多樣化的關系,盡量實現標準化生產;要建立適應社會化大生產方式的科學管理體制,采用專業化、聯合化、區域化的施工組織形式,同時還要不斷推進新材料、新工藝的使用。

(五)空間站、海底建筑、地下建筑

早在1984年,美籍華裔林銅柱博士就提出了一個大膽的設想,即在月球上利用它上面的巖石生產水泥并預制混凝土構件來組裝太空試驗站。這也表明土木工程的活動場所在不久的將來可能超出地球的范圍。隨著地上空間的減少,人類把注意力也越來越多地轉移到地下空間,21世紀的土木工程將包括海底的世界。實際上東京地鐵已達地下三層:除在青函海底隧道的中部設置了車站外,還建設了博物館。

(六)結構形式

計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現,為結構形式的革新提供了有利條件。空間結構將得到更廣泛的應用,不同受力形式的結構融為一體,結構形式將更趨于合理和安全。

(七)新能源和能源多極化

能源問題是當前世界各國極為關注的問題,尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題。這也對土木工程提出了新的要求,應當予以足夠的重視。

此外,由于我國是一個發展中國家,經濟還不發達,基礎設施還遠遠不能滿足人民生活和國民經濟可持續發展的要求,所以在基本建設方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業活動中,都應考慮可持續發展。這些專業活動包括:建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設,海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。

參考文獻:

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關鍵詞:土木工程;現代土木工程

1 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。

1.1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。但是這些材料有些彈性模量偏低,有些價格過高,應用范圍受到限制,因而尚待作新的探索。另外,對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性,雖已取得顯著成果,仍繼續進展。

1.2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。工程地質和地基的勘察技術,目前主要仍然是現場鉆探取樣,室內分析試驗,這是有一定局限性的。為適應現代化大型建筑的需要,急待利用現代科學技術來創造新的勘察方法。

1.3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。由于土木工程設施的規模日益擴大,現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程,例如高大水壩,會引起自然環境的改變,影響生態平衡和農業生產等,這類工程的社會效果是有利也有弊。在規劃中,對于趨利避害要作全面的考慮。

1.4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。為此,已開始采用概率統計來分析確定荷載值和材料強度值,研究自然界的風力、地震波、海浪等作用在時間、空間上的分布與統計規律,積極發展反映材料非彈性、結構大變形、結構動態以及結構與巖同作用的分析,進一步研究和完善結構可靠度極限狀態設計法和結構優化設計等理論;同時發展運用電子計算機的高效能的計算和設計方法等。

1.5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。這樣,不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產率,而且可以解決特殊條件下的施工作業問題,以建造過去難以施工的工程。

2 未來土木工程的發展

2.1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。在對復雜結構、流體介質等情況下的受力分析和近似上,現有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數學在將來也應該有很大的發展,用以處理土木工程技術中復雜的數值問題。更先進的電子計算機的應用,使得對復雜的情況的模擬更有把握,更接近于現實。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。另一方面,土木工程學科將向周圍繼續發散,與材料,環境,化學,電子信息,機械。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。

2.2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。甚至可以說是土木工程最重要的方面,有了好的理論和設計,沒有好的工程實踐,一樣不會產生一個優秀的作品。

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。

2.2.1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。這些也是主動控制和智能化實現的基礎。

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,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。

2.2.2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。對資源和能源的節約,包括在建設中的和使用過程中的,成為土木工程以后的一個方向,這要求有良好的設計和有效的運作管理機制,土木工程構筑物在它的整個壽命周期,從規劃,設計,建造到建成后的使用,維護,拆除都要盡量的將對環境的影響降到最小,同時盡可能大發揮它的社會經濟效應。這對土木工程提出了新的要求。具體的要求包括,資源的保護,資源再利用,污染控制和全方位的質量。我國正在施工中的青藏鐵路較好的體現了可持續發展的特性,從設計環節開始就注意了對青藏高原脆弱生態環境的保護,全路設計為封閉構造,杜絕了固體廢棄物的污染,也嚴格的控制了噪音污染。施工過程中也相當注重對周圍環境的影響。

2.3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!

參考文獻

[1]楊家福.中國土木工程指南[M].1993:1-4.