土木工程概述

土木工程概述

进入21世纪以来，随着经济的高速发展，土木工程建设的规模的也越来越大，人类对生存空间以及环境的要求也达到了一个前所未有的高度。土木工程师建造各类工程设施的科学，技术和工程的总称。它既指与人类胜过，生产有关的各类工程设施，如建筑工程，道路工程，铁路工程，桥梁工程，港口工程等，也指应用材料，设备在土地上所进行的勘测，设计，施工等技术活动。包括人类的衣食住行，从古代到近代到现代再到未来，无一不在积极探索，所以作为土木工程专业的学生，我们更应该努力的与时俱进，奋斗向前，让土木工程的方向向着更加完善的方向发展。

我国古代的土木工程具有很长的时间跨度，早在50万年前的旧石器时代，中国原始人就已经知道利用天然的洞穴作为栖身之所，在我国的北京、辽宁、贵州、广东、湖北、浙江等地均发现有原始人居住过的崖洞。到了新石器时代，黄河中游的氏族部落利用黄土层作为墙壁，用木构架、草泥建造半穴居住所，后来发展为地面上的建筑，并形成部落。仰韶、龙山、河姆渡等文化穿凿的木骨泥墙、地面式建筑、干阑式建筑等建筑技术和样式，为后来的建筑体系打下了基础。夏代和商代时这个体系的萌芽期，这两时代不仅出现了壁垒森严的城市和建于夯土台上的大殿，而且还出现了中国传统建筑基本空间的构成要素—廊院。到了周代和春秋战国时期，中国古代建筑体系已初步形成。此后历代的建筑群体的布局原则基本遵守周代建筑布局的对称严谨。这一时期的建筑还追求高大，华丽，宏伟，因而瓦，砖，斗拱，高台

建筑也相应出现。都说“秦砖汉瓦”，秦代和汉代时中国建筑艺术发展的第一个高峰。两袋建筑体制宏伟、博大雄浑，如阿房宫，秦始皇陵，万里长城。万里长城是中国古代砖石结构最伟大的成就，东起山海关，西至嘉峪关，全长5000余公里。其次是公元590-608年在河北赵县建成的赵州桥，其为单孔圆弧弓形石拱桥，全长50.82米，桥面宽10米，单孔跨度37.02米，矢高7.23米，用28条并列的石条拱砌成。拱肩上有4个小拱，既可以减轻桥的自重，有利于排水泄洪，且显得美观，经千年后能正常使用，确为世界石拱桥的杰作。如此这般的建筑，到了清末，中国传统建筑终究是因为不能适应现代工业生产和生活的需要，不能满足国人求新求奇的精神需求，而逐步被西方的舶来品所替代。

近代土木工程从17世纪中叶起到第二次世界大战前后，历时300余年。在这一时期中，土木工程开始逐步形成一门单独的学科，开始有了比较系统的理论指导。1638年伽利略论述了建筑材料的力学性质和梁的宽度，首次用公式表达了梁的设计理论。而后，分别在1687年牛顿总结了力学三大定律；1744年欧拉建立了柱的压屈理论；1825年纳维建立了土木工程结构设计的容许应力设计法，都在为土木工程奠定学术基础。在材料方面，1824年波特兰水泥的发明及1867年钢筋混凝土开始应用时土木工程发展史上的一个重要突破，直接影响到了土木工程以后的发展方向。1859年转炉炼钢法的发明使得钢材开始走量生产，在近现代高耸、大跨、巨型、复杂的工程结构，绝大数都是应用了钢结构或者钢筋混凝土结构。在这一时期内出

现了一些比较具有代表性的建筑和工程，1899年法国建成300米高的埃菲尔铁塔；1825年英国修建了第一条铁路；1863年英国伦敦建成第一条地下道；1931年美国纽约建成帝国大厦。中国在这一时期由于闭关锁国，土木工程进程缓慢，但是任有标志性的建筑呈现，1909年建成的京张铁路，全长约200公里，从北京北至张家口，现为京包线的京张段，是中国人自行设计和建造的第一条干线路；1934年建成的上海国际大饭店，大楼24层，其中地下两层，地面以上高83.8米，钢框架结构，钢筋混凝土楼板，当时是全国也是全亚洲最好的建筑物，该建筑物用地局促，平面布置成工字型，立面采取竖线条划分，前部15层以上逐层四面收进阶梯状，造型高耸挺拔。

在第二次世界大战过后，世界经济开始了飞速发展，许多科技都得以发明，从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段，土木工程这一学科也开始了新的现代化土木工程。从世界范围来看，现代土木工工程为了适应社会经济发展的需求，已经开始了工程设施同它的使用功能或生产工艺更紧密地结合。复杂的现代生产过程和日益上升的生活水平，对土木工程提出了各种专门的要求。现代土木工程为了适应不同工业的发展，有的工程规模极为宏大，如大型水坝混凝土用量达数千万立方米，大型高炉的基础也达数千立方米；有的则要求十分精密，如电子工业和精密仪器工业要求能放微振。现代公用建筑和住宅建筑不再仅仅是传统意义上徒具四壁的房屋，而要求同采暖、通风、给水、排水、供电、供燃气、等种种现代技术设备结成一体。建设出了一大批恒温、恒湿、防微震、防辐射、防磁、防

腐蚀等一系列功能多样化的新型建筑。

当然随着经济的发展，人口的增长，城市用地更加紧张，交通更加拥挤，这就迫使房屋建筑和道路交通向高空和地下发展。高层建筑成了现代化城市的象征。美国的建筑中200米以上的建筑就有100余栋，居世界第一。另一方面为了解决城市交通问题，道路开始向着地下河地上发展，随之出现了地下商业街、地下停车场等一系列附属设施。随即而来的交通工程快速化，以往的运输速度已经跟不上人类的需求，从而使运输系统向着高速、高效发展。1983年世界高速公路已达11万公里，很大程度上取代了铁路的职能。高速公路的里程数，已成为一个衡量国家现代化程度的标志之一。铁路也出现了电气化和高速化的趋势。从工程角度来看，高速公路、铁路在坡度、曲线半径、路基质量和精度方面都有严格的限制。交通高速化直接促进着桥梁、隧道技术的发展。不仅穿山越江的隧道日益增多，而且出现了长距离的海底隧。日本从青森至函馆越过津轻海峡的青函隧道于1988年3月13日正式通车，从而结束了日本本州与北海道之间只靠海上运输的历史。

一面世界经济的高速发展，人们的物质生活水平得到了提高，为了满足现代人类的需要，另一面全球经济格局的改变，许多国家在土木工程这一领域开始了争锋，促使了许多大型土木工程陆续建成并投入使用。1959年的巴黎建成多波双曲薄壳的跨度达210米；1976年美国新奥尔良建成的网壳穹顶直径为207.3米；1975年美国密歇根庞蒂亚克体育馆充气塑料膜覆盖面积达35000米，可容纳8万人。