淺析土木工程現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

摘 要：土木工程兼具科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)的特征，是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)，是關(guān)系到國計民生的重要工程。提高人們的生活質(zhì)量和生活水平，是土木工程的工作目的，同時也是每一位工程技術(shù)人員努力的方向，也是應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任。土木工程發(fā)展到今天，為人類的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，反映了社會生產(chǎn)的水平。隨著經(jīng)濟(jì)的繁榮與發(fā)展，需要土木工程進(jìn)一步創(chuàng)新與發(fā)展，以適應(yīng)不斷提升的生產(chǎn)力和人們?nèi)找嫣岣叩奈镔|(zhì)文化需求。

關(guān)鍵詞：土木工程；現(xiàn)代土木工程；特點

1 現(xiàn)代土木工程的特點

1.1 建筑材料方面

目前，玻璃纖維增強(qiáng)塑料、鎂合金以及鋁合金等比鋼輕的材料獲得較為廣泛的應(yīng)用，建筑材料不斷向著高強(qiáng)度、輕質(zhì)方向發(fā)展。然而目前采用這些材料存在著一些缺點，如價格偏高、彈性模量偏低等，致使材料的應(yīng)用范圍受限，還需進(jìn)一步研究。在提高混凝土和鋼材的耐久性和強(qiáng)度方面，已經(jīng)取得一定研究成果，但是仍然還有很大的發(fā)展空間。

1.2 工程地質(zhì)和地基方面

基礎(chǔ)的設(shè)計和施工，在很大程度上受到施工地區(qū)的地基構(gòu)造以及工程地質(zhì)條件的影響，還與其在天然狀態(tài)下的力學(xué)性能和應(yīng)力情況有關(guān)。此外建筑材料的選擇、結(jié)構(gòu)體系和工程設(shè)施的選址，都受到工程地基和地質(zhì)條件的影響，尤其是對于地下工程，其影響是非常巨大的。目前，所采用的地基和地質(zhì)勘查技術(shù)，存在一定的局限性，以室內(nèi)分析試驗，現(xiàn)場鉆探取樣為主，因此急需創(chuàng)新勘察方法，積極運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需求。

1.3 工程規(guī)劃方面

根據(jù)工程經(jīng)驗來制定工程規(guī)劃的總體方案，并且從中選取優(yōu)秀方案，這是以往土木工程規(guī)劃中所采用的主要形式。然而隨著土木工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，急需提高規(guī)劃設(shè)計水平，并利用系統(tǒng)工程的理論和方法來完成規(guī)劃，目前這一設(shè)想已經(jīng)成為現(xiàn)實。土木工程的規(guī)模如果過大，必然會導(dǎo)致自然環(huán)境發(fā)生改變，這些改變有些是有利的，有些是有害的，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)平衡將造成影響，因此在進(jìn)行土木工程規(guī)劃時，必須綜合考慮到這些影響因素。

1.4 工程設(shè)計方面

工程設(shè)計的目的是追求經(jīng)濟(jì)性、適用性、安全性和美觀性，通過人的努力和創(chuàng)新思維，可以使設(shè)計更加地符合實際情況。目前，對于材料輕度值和載荷值的研究和分析，主要利用的是概率統(tǒng)計的方法。而對于結(jié)構(gòu)與巖土共同作用、結(jié)構(gòu)動態(tài)、結(jié)構(gòu)大變形、材料非彈性等的研究，則需要分析海浪、地震波以及風(fēng)力等作用的分布和統(tǒng)計規(guī)律，并體現(xiàn)在時間和空間兩個維度。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)可靠度極限狀態(tài)設(shè)計法也同樣是研究的主要內(nèi)容，這其中也不乏利用計算機(jī)的高效設(shè)計和計算方法。

1.5 工程施工方面

自動化和機(jī)械化是現(xiàn)代化施工的主要特征，施工所采用的機(jī)械、設(shè)備和施工工具日益向著大型化、自動化和多品種方向發(fā)展，土木工程的規(guī)模逐漸擴(kuò)大。在施工的組織管理方面，逐漸向著科學(xué)化的方向發(fā)展，現(xiàn)代化的管理理論和方法，如系統(tǒng)工程的方法，已經(jīng)逐漸應(yīng)用到土木工程的施工中。生產(chǎn)的工業(yè)化和結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化，由此而帶來的是生產(chǎn)效率的提高，工期的縮短，施工成本降低。尤其是對于過于難以施工的工程，在現(xiàn)代化的施工條件下，也已成為可能。

2 未來土木工程的發(fā)展

2.1 指導(dǎo)理論的繼續(xù)發(fā)展

不難預(yù)見的是，力學(xué)仍然是未來土木工程技術(shù)和理論和核心部分，而力學(xué)的突破方向則是以新的數(shù)值處理方法和新的分析方法為主。目前來看，現(xiàn)有的方法還是存在一定的局限性的，尤其是對流體介質(zhì)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)等情況下的近似和受力分析上。在土木工程技術(shù)中，會涉及到很多的復(fù)雜數(shù)值問題，因此必然要求專門化數(shù)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。對復(fù)雜情況的模擬有賴于電子計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使之更接近于現(xiàn)實。虛擬現(xiàn)實、控制論等技術(shù)必然在力學(xué)中加深影響，從宏觀向著微觀發(fā)展。

與其他學(xué)科的進(jìn)一步融合和交叉，是土木工程學(xué)科未來的發(fā)展方向，同建筑、化學(xué)、城市規(guī)劃、環(huán)境等學(xué)科共同發(fā)展、相互扶持，向周邊學(xué)科發(fā)展。同時，在現(xiàn)實需要的推動和促進(jìn)下，土木工程內(nèi)部的次級學(xué)科會產(chǎn)生出新的學(xué)科，不同的次級學(xué)科之間彼此互相滲透，相互融合。

2.2 工程實現(xiàn)的變化

人們所建設(shè)的工程構(gòu)造物，必須能夠符合設(shè)計的要求，滿足使用的需要，這是土木工程建筑的根本目標(biāo)，需要一個比較漫長的工程實現(xiàn)的過程，從而實現(xiàn)從設(shè)計到成果的轉(zhuǎn)化。這是土木工程建設(shè)的主要環(huán)節(jié)和重要內(nèi)容。優(yōu)秀的作品，除了要有良好的理論和設(shè)計，好的工程實踐更是其中的關(guān)鍵。土木工程學(xué)是一個傳統(tǒng)的學(xué)科，在信息時代的沖擊和影響下，其他學(xué)科的新技術(shù)和新觀點，對其帶來的影響必將是深遠(yuǎn)而巨大的，為其注入了新的活力。

2.3 全過程信息化

在未來的土木工程發(fā)展中，信息化將成為其發(fā)展的主題，并不斷滲透其中，除了在目前廣為應(yīng)用的CAD技術(shù)，在收集、整理和分析工程運(yùn)行數(shù)據(jù)資料、工程進(jìn)度管理資料方面，也將發(fā)揮重要的作用。智能化和主動控制的實現(xiàn)，有賴于全過程信息化的參與。目前，我國的土木工程建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模都逐漸加大，在若干年后，這些建筑物將進(jìn)入維護(hù)期，因此對于這些建筑物的各種信息的掌握就變得尤為重要，全過程信息化使土木工程建筑物的維護(hù)變得更加簡單和高效。專家系統(tǒng)技術(shù)同樣需要信息化作為支撐和基礎(chǔ)。程序具有智能的關(guān)鍵，在于對其輸入相關(guān)領(lǐng)域的高質(zhì)量的信息。

3 土木工程未來發(fā)展趨勢

3.1 三S系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展

三S系統(tǒng)在土木工程領(lǐng)域該系統(tǒng)發(fā)揮了顯著的優(yōu)勢作用，同時具備廣闊的發(fā)展提升前景。數(shù)字化城市發(fā)展理念的提出正是基于這一三S系統(tǒng)發(fā)展而來，也就是說其綜合了遙感、GIS、遙測、多媒體、網(wǎng)絡(luò)與仿真虛擬技術(shù)對城市各項功能機(jī)制、基礎(chǔ)設(shè)施展開自動采集、發(fā)揮決策輔助作用并實施動態(tài)化管理監(jiān)測，很明顯，當(dāng)前數(shù)字化城市便是以該類數(shù)字化的處理信息技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為發(fā)展背景的科學(xué)服務(wù)技術(shù)系統(tǒng)。

3.2 單機(jī)方式順序科學(xué)轉(zhuǎn)變至網(wǎng)絡(luò)協(xié)同控制與并行設(shè)計

就復(fù)雜大型的項目工程來說，其很有可能需要較多設(shè)計部門、眾多成員的共同參與，同時還需要良好的協(xié)同合作并提供在線咨詢服務(wù)。項目管理與電子數(shù)據(jù)同樣是土木工程實現(xiàn)信息化發(fā)展的趨勢，工程建設(shè)施工是當(dāng)今土木工程應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)的重要領(lǐng)域，基于系統(tǒng)復(fù)雜工程在施工階段中由報價投標(biāo)、預(yù)算到簽訂管理合同、評定分析質(zhì)量直至竣工驗收各階段均需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)信息的處理，整體施工單位控制與輔助管理均會被納入至輔助計算機(jī)施工技術(shù)體系中。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著信息化社會的飛速發(fā)展土木工程實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，我們只有遵循其內(nèi)涵特征、發(fā)展現(xiàn)狀把握工程建設(shè)未來發(fā)展趨勢動向、制定科學(xué)實踐發(fā)展策略，才能真正推進(jìn)土木工程實現(xiàn)可持續(xù)的全面發(fā)展。

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