土木工程发展历史与前景展望

《土木工程概论》论文院（部）：管理工程学院专业：信息管理与信息系统题目：伟大的土木工程班级：信管121姓名：刘兆森学号：***********伟大的土木工程刘兆森信管121 20120216036关键词:土木工程古代近代认识展望一．引言人类出现以来，为了满足住和行以及生产活动的需要，从构木为巢、掘土为穴的原始操作开始，到今天能建造摩天大厦、万米长桥，以至移山填海的宏伟工程，经历了漫长的发展过程。

土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密切联系。

土木工程内涵丰富，而就其本身而言，则主要是围绕着材料、施工、理论三个方面的演变而不断发展的。

为便于叙述，权且将土木工程发展史划为古代土木工程、近代土木工程和现代土木工程三个时代。

以17世纪工程结构开始有定量分析，作为近代土木工程时代的开端；把第二次世界大战后科学技术的突飞猛进，作为现代土木工程时代的起点。

土木工程具有综合性、实践性、社会性等属性，牵涉面十分广阔，这个简史只是就发展的某些侧面作概略的描述。

下面将分别介绍各个时期土木工程的历史发展：二．古代土木工程土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。

随着人类文明的进步和生产经验的积累，古代土木工程的发展大体上可分为萌芽时期、形成时期和发达时期。

1.萌芽时期大致在新石器时代，原始人为避风雨、防兽害，利用天然的掩蔽物，例如山洞和森林作为住处。

当人们学会播种收获、驯养动物以后，天然的山洞和森林已不能满足需要，于是使用简单的木、石、骨制工具，伐木采石，以粘土、木材和石头等，模仿天然掩蔽物建造居住场所，开始了人类最早的土木工程活动。

随着氏族群体日益繁衍，人们聚居在一起，共同劳动和生活。

从中国西安半坡村遗址还可看到有条不紊的聚落布局，在浐河东岸的台地上遗存有密集排列的40～50座住房，在其中心部分有一座规模相当大的（平面约为12.5×14米）房屋，可能是会堂。

各房屋之间筑有夯土道路，居住区周围挖有深、宽各约5米的防范袭击的大壕沟，上面架有独木桥。

这时期的土木工程还只是使用石斧、石刀、石锛、石凿等简单的工具，所用的材料都是取自当地的天然材料，如茅草、竹、芦苇、树枝、树皮和树叶、砾石、泥土等。

掌握了伐木技术以后，就使用较大的树干做骨架；有了锻烧加工技术，就使用红烧土、白灰粉、土坯等，并逐渐懂得使用草筋泥、混合土等复合材料。

人们开始使用简单的工具和天然材料建房、筑路、挖渠、造桥，土木工程完成了从无到有的萌芽阶段。

2.形成时期随着生产力的发展，农业、手工业开始分工。

大约自公元前3千年，在材料方面，开始出现经过烧制加工的瓦和砖；在构造方面，形成木构架、石梁柱、券拱等结构体系；在工程内容方面，有宫室、陵墓、庙堂，还有许多较大型的道路、桥梁、水利等工程；在工具方面，美索不达米亚（两河流域）和埃及在公元前 3千年，中国在商代（公元前16～前11世纪），开始使用青铜制的斧、凿、钻、锯、刀、铲等工具。

后来铁制工具逐步推广，并有简单的施工机械，也有了经验总结及形象描述的土木工程著作。

公元前 5世纪成书的《考工记》记述了木工、金工等工艺，以及城市、宫殿、房屋建筑规范，对后世的宫殿、城池及祭祀建筑的布局有很大影响。

在一些国家或地区已形成早期的土木工程。

3.发达时期由于铁制工具的普遍使用，提高了工效；工程材料中逐渐增添复合材料；工程内容则根据社会的发展，道路、桥梁、水利、排水等工程日益增加，大规模营建了宫殿、寺庙，因而专业分工日益细致，技术日益精湛，从设计到施工已有一套成熟的经验。

早在公元前 4世纪，罗马采用券拱技术砌筑下水道、隧道、渡槽等土木工程，在建筑工程方面继承和发展了古希腊的传统柱式。

公元前2世纪，用石灰和火山灰的混合物作胶凝材料(后称罗马水泥)制成的天然混凝土，广泛应用，有力地推动了古罗马的券拱结构的大发展。

公元前1世纪，在券拱技术基础上又发展了十字拱和穹顶。

公元2世纪时，在陵墓、城墙、水道、桥梁等工程上大量使用发券。

古罗马的技术成就对欧洲土木建筑的发展有深远影响。

意大利文艺复兴时期的土木建筑工程内容广泛，除教堂建筑外，还有各种公共建筑、广场建筑群，如威尼斯的圣马可广场等；人才辈出，理论活跃，如L.B.阿尔贝蒂著《论建筑》（1455年）是意大利文艺复兴期最重要的理论著作，体系完备，影响很大；施工技术和工具都有很大进步，工具除已有打桩机外，还有桅式和塔式起重设备以及其他新的工具。

发达时期的其他土木工程也有很多重大成就。

秦朝在统一中国的过程中，运用各地不同的建设经验，开辟了联接咸阳各宫殿和苑囿的大道，以咸阳为中心修筑了通向全国的驰道，主要线路宽50步，统一了车轨，形成了全国规模的交通网。

比中国的秦驰道早些，在欧洲，罗马建设了以罗马城为中心，包括有29条辐射主干道和322条联络干道，总长达78000公里的罗马大道网。

汉代的道路约达30万里以上，为了越过高峻的山峦，修建了褒斜道、子午道，恢复了金牛道等许多著名栈道，所谓“栈道千里，通于蜀汉”。

随着道路的发展，在通过河流时需要架桥渡河，当时桥的构造已有许多种形式。

秦始皇为了沟通渭河两岸的宫室，首先营建咸阳渭河桥，为68跨的木构梁式桥，是秦汉史籍记载中最大的一座木桥。

还有留存至今的世界著名隋代单孔圆弧弓形敞肩石拱桥──赵州桥。

三．近代土木工程从17世纪中叶到20世纪中叶的300年间，是土木工程发展史中迅猛前进的阶段。

这个时期土木工程的主要特征是：在材料方面，由木材、石料、砖瓦为主，到开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土；在理论方面，材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，设计理论的发展保证了工程结构的安全和人力物力的节约；在施工方面，由于不断出现新的工艺和新的机械，施工技术进步，建造规模扩大，建造速度加快了。

在这种情况下，土木工程逐渐发展到包括房屋、道路、桥梁、铁路、隧道、港口、市政、卫生等工程建筑和工程设施，不仅能够在地面，而且有些工程还能在地下或水域内修建。

土木工程在这一时期的发展可分为奠基时期、进步时期和成熟时期三个阶段。

1.奠基时期17世纪到18世纪下半叶是近代科学的奠基时期，也是近代土木工程的奠基时期。

伽利略、I.牛顿等所阐述的力学原理是近代土木工程发展的起点。

2.进步时期18世纪下半叶，J.瓦特对蒸汽机作了根本性的改进。

蒸汽机的使用推进了产业革命。

规模宏大的产业革命，为土木工程提供了多种性能优良的建筑材料及施工机具，也对土木工程提出新的需求，从而促使土木工程以空前的速度向前迈进。

土木工程的施工方法在这个时期开始了机械化和电气化的进程。

蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。

3.成熟时期第一次世界大战以后，近代土木工程发展到成熟阶段。

这个时期的一个标志是道路、桥梁、房屋大规模建设的出现。

近代土木工程发展到成熟阶段的另一个标志是预应力钢筋混凝土的广泛应用。

这一时期的中国，由于当时的政府实行闭关锁国政策，近代土木工程发展缓慢，直到清末出现洋务运动时，才引进了—些西方技术，陆续建成了一些典型工程。

1909年詹天佑主持建成京张铁路，全长约200km，达到了当时的世界先进水平，全路有四条隧道，其中八达岭隧道长达1091m；1894年建成用气压沉箱法施工的滦河大桥；1901年全长1027m的松花江衍架桥竣工；1905年建成全长3015m的郑州黄河桥。

1865年上海开始供应煤气。

1879年旅顺建成中国第—个近代给水工程。

1929年中山陵建成。

1931年建成广州中山纪念堂。

1934年在上海建成了24层钢结构的国际饭店。

1937年建成公路铁路两用的钢桁架桥——钱塘江桥，全长1453m，采用沉箱基础。

在材料方面，1889年在唐山出现了中国第一个水泥厂；1910年开始生产机砖。

这些工程建设在中国近代土木工程史上都具有一定的代表性。

四．对土木工程的现状的认识及其现代特点认识1.对土木工程的现状的认识现今的土木工程，正日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合。

公共和住宅建筑物要求的建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备日益结合成为整体。

工业建筑物则要求恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防辐射、防火、防爆、防磁、防尘、防高（低）温、耐高（低）湿，并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。

另外，高层建筑大量兴起，地下工程高速发展，城市高架公路、立交桥大量出现，并逐步实现交通运输高速化、水利工程大型化。

值得一提的是我国实行改革开放以后，综合国力有了很大提高，已具备更大规模开发和利用水资源的条件，如三峡水利枢纽，南水北调工程等都是世界一流的大型水利工程。

2.现代土木工程特点适应各类工程建设高速发展的要求，人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密设备现代化的建筑物，既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。

这就向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。

它的发展趋向具体地表现在下述几个方面。

1)建筑材料方面。

高强轻质的新材料不断出现。

比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)已开始应用。

但是这些材料有些弹性模量偏低，有些价格过高，应用范围受到限制，因而尚待作新的探索。

另外，对提高钢材和混凝土的强度和耐久性，虽已取得显著成果，仍继续进展。

2)工程地质和地基方面。

建设地区的工程地质和地基的构造及其在天然状态下的应力情况和力学性能，不仅直接决定基础的设计和施工，还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择，对于地下工程影响就更大了。

工程地质和地基的勘察技术，目前主要仍然是现场钻探取样，室内分析试验，这是有一定局限性的。

为适应现代化大型建筑的需要，急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法。

3)工程规划方面。

以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案，从中选优。

由于土木工程设施的规模日益扩大，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。

特大的土木工程，例如高大水坝，会引起自然环境的改变，影响生态平衡和农业生产等，这类工程的社会效果是有利也有弊。

在规划中，对于趋利避害要作全面的考虑。

五．对土木工程的未来认识及其展望1.对土木工程的未来的认识1)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。