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【Key words】Civil engineering; project construction; building; Development
【中圖分類號】TU998.52 【文章標識碼】A 【文章編號】1326-3587(2011)06-0120-01
一、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、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。
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。
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。
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。
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。
二、未來土木工程的發展
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。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。
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、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。
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。
a、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。
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。
b、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。
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建造一項工程設施一般要經過勘察、設計和施工三個階段,需要運用工程地質勘察、水文地質勘察、工程測量、土力學、工程力學、工程設計、建筑材料、建筑設備、工程機械、建筑經濟等學科和施工技術、施工組織等領域的知識 ,以及電子計算機和力學測試等技術。因而土木工程是一門范圍廣闊的綜合性學科。
遠古時代人們就開始修筑簡陋的房舍、道路、橋梁和溝澶,以滿足簡單的生活和生產需要。后來,人們為了適應戰爭、生產和生活以及宗教傳播的需要,興建了城池、運河、宮殿、寺廟以及其他各種建筑物。
在土木工程的長期實踐中,人們不僅對房屋建筑藝術給予很大注意,取得了卓越的成就;而且對其他工程設施,也通過選用不同的建筑材料,例如采用石料、鋼材和鋼筋混凝土,配合自然環境建造了許多在藝術上十分優美、功能上又十分良好的工程。古代中國的萬里長城,現代世界上的許多電視塔和斜張橋,都是這方面的例子。
土木工程發展趨勢具體地表現在以下幾個方面。
一是建筑材料。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。
二是地質地基。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。
三是工程規劃。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。
四是工程設計。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。
五是工程施工。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。
未來土木工程的發展是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。
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:
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土木工程從遠古時期就已經存在,由原始的伐木采石,建造出模仿天然掩蔽物的人類居住場所,到新時期的超高層建筑、水利工程、超高長跨度橋梁,土木工程的發展與變化,代表了人類發展的歷程。在歷史的發展過程中,土木工程的理論、分析手段、施工技術、地基處理都有了更多的發展與突破。21世紀人們生活水平不斷提高,而經濟飛速發展為土木工程帶來了更多的要求,所以根據土木工程發展現狀,分析未來土木工程發展方向,是非常重要的工作。
1.土木工程發展意義
土木工程的根本含義是征服大自然,通過人力實現自然界帶來的效果。隨著各項土木工程技術的發展,各種高層建筑拔地而起,橋梁、水利工程、公路使人們的生活更加便利。土木工程是提高人類居住環境與交通的核心產業,提高土木工程建設水平,完善土木工程發展體系,實現社會、環境、經濟共同發展的根本性目標,是土木工程發展的重點。人類需要良好的生存空間,舒適的生活環境,為了獲得更好的居住環境,更加優秀的土木工程技術將不斷出現。
2.土木工程發展現狀
為了明確土木工程未來發展趨勢,必須明確土木工程發展現狀,通過現狀分析出土木工程的特點。
2.1土木工程理論發展
土木工程發展由兩方面組成,分為土木工程理論與設計,理論是土木工程的基礎,設計是通過實際證明理論的過程,只有成熟的理論作為基礎,才能使土木工程設計真正的得到進步。土木工程理論由力學、計算機、統計學等多種學科組成,必須通過多個學科的綜合知識體系,確保土木工程理論的可靠性。近年來計算機技術不斷成熟,土木工程也進行了飛越式的提升,根據道路、橋梁、建筑等土木工程,分別開發了多種模擬施工計算軟件,這些軟件為土木工程設計的突破帶來了很大支持。信息化進行不斷加速,而土木工程的相關資料與技術可以快速傳播與交流,我國土木工程通過網絡吸收每個國家優勢的理論與技術,并且在網絡上交流先進的土木工程理論。
2.2土木工程設計發展
土木工程設計擺脫了傳統設計的缺陷,全面分析了土木工程的環境、經濟、安全等因素。新型材料、結構、工藝、施工方法不斷出現,人類可以將土木工程的規模擴大化,高層建筑也在不斷增長,超高層、超跨度復合結構體施工技術也在不斷成熟,土木工程設計逐漸向長、高、柔方向發展。土木工程設計建立在基礎理論上,隨著土建項目要求更加復雜,土木工程設計也需要更加多樣化,只有及時吸收新技術,把握住新優勢,才能使土木工程設計更加優秀。目前,土木工程設計已經得到了很好的發展,在受力、形式方面比較成熟。
2.3土木工程施工發展
施工發展主要體現在材料、設備、工藝這三個方向,其中材料中發明了復合高強鋼材、碳纖維、玻璃纖維、雙層玻璃、鎂合金、鍍膜玻璃、鋁合金、節能混凝土等新型建筑材料,新型材料在許多建筑中得到應用,也為大型土木工程建設提供物質基礎。工程實施設備更加自動化、科學化、機械化,通過新型施工機械,可以使大規模土木工程得以實現,有效提高土木工程建設發展速度。在城市地下工程中,也出現了各種不同的施工工藝,例如明挖、暗挖、蓋挖、盾構、沉管、凍結、注漿等工藝技術,為地下空間開發打下了堅實的基礎。
雖然我國土木工程在理論、設計、施工中得到了很好的發展,但是技術水平與發達國家相比還存在一定不足,為了提高我國土木工程發展水平,必須加強新型結構、新型材料、新型技術的研究與應用,將土木工程理論與技術完美結合,幫助土木工程收獲更大的成果。
3.土木工程未來發展趨勢
社會經濟水平不斷提高,大型城市與超大型城市數量飛速增長,人們對生活空間的作用提出了許多要求,寸土寸金已經成為城市居民的共識。為了應對日益增長的人口基數,高層、超高層建筑數量不斷增加,有限的城市空間得到了極大的應用,已經成為城市發展的主要建筑體系,受到社會各界的重視。城市飛速擴張的同時,不僅僅對生存空間提出了要求,也對電力、能源提出了許多要求。大型水利工程建設、礦產資源開發、石油、天然氣的運輸,都是城市經濟發展的重要影響因素。所以在我國建設大型公共土木工程,是非常重要的國家建設項目。我國能源分布較廣,一般在西南地區存在較多的能源儲備,所處地區地形特征較為復雜,并且山區、高原、丘陵等環境較多,導致資源開發較為困難。為了提高大型土木工程建設速度,實現水利工程建設、礦產資源開發等工程項目,采取大跨度橋梁與隧道是工程建設的關鍵因素。
從以上幾種發展形式來看,未來的土木工程將逐漸應用于高層建筑施工、水利工程建設、礦產資源開發、能源運輸等工程之中,通過大跨度橋梁與超長隧洞,改變自然環境帶來的阻礙,實現更加快速的經濟發展。通過精密的理論研究、新型工程材料、先進施工工藝,實現大跨、復雜結構、高層的土木工程建設,逐漸將大型土木工程普及到工程建設中,這就是未來土木工程的發展方向。
4.結語:
我國土木工程部分領域已經在世界中名列前茅,但是土木工程理論、設計、施工中還存在一些問題。為了提高我國土木工程建設水平,需要積極學習發達國家土木工程技術,合理運用土木工程技術,實現經濟騰飛發展。在未來的土木工程研究中,需要加強結構形式、建筑材料、施工工藝等探索與研究,也需要加強土木工程理論與技術的融合,實現更大的突破。
參考文獻:
[1] 任秋榮,葉龍,李向召.土木工程發展現狀及趨勢[J].制造業自動化,2011(12):150-152.
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前言
從我國實行改革開放以來,我國的高層建筑發展速度較快,高層建筑不僅僅在數量上得到了提升,并且對于施工的質量和施工的技術水平也得到了一定的提升。本文主要結合目前土木工程建設的實際情況,分析了當前土木工程的發展現狀,并且結合當前的現狀分析了土木工程未來的發展趨勢。
1、土木工程的現狀
我國就世界范圍來講,是公認的人口大國,因土地資源有限,我國土木工程建設方面一定會利用空間資源來填充資源上的不足。因此,在我國土木工程建設的過程中會采用高層建筑的模式去滿足居住之需要。根據有關數據顯示,我國的高層建筑達到20層以上的已經有10000多棟,100米以上的已經超過500多棟,200米以上的已經超過50多棟。我國在高層建筑快速發展的同時,對于交通建設方面也沒有停歇。據統計,至2007年底,我國的高速公路總長已達到53600公里,截止到2010年,我國高速公路的總長度已經位居世界第一位。其次,對于我國的橋梁建設方面,同樣也取得的矚目的成就,在世界橋梁跨徑長度排行榜上,我國就占據8席。通過以上種種數據顯示,我國的土木工程建設呈飛速發展狀態,取得了許多令人矚目的成就,這些成就的取得是和我國大力支持土木工程建設是分不開的,這些數據的產生不但說明了我國國力的雄厚,更說明了我國已經掌握了世界先進的土木工程建設的技術。在世界經濟高度膨脹的今天,我國會在世界經濟發展的道路上走的越來越穩,逐步使我國成為世界上的經濟強國。
2.土木工程未來的發展趨勢
隨著社會的不斷發展,其社會的各個方面的發展方向和進程也在不斷的調整,不斷的完善。當然,土木工程作為我國經濟建設的過程中必不可少的一部分,應該適應當前的時代的發展趨勢。更高更長遠的發展是土木工程在發展過程中的引導,是當前根據發展的情況總結出來結合國情的具體情況。信息化的社會已經來臨,它伴隨著科技的更大進步,國家的各個行業,例如航空航天、電子高科等等都己經有了長足的發展動力,當然,人口的進一步增加,環境面臨的危機逐漸嚴重,土木工程的更好的轉型可以有效保證人們生活。綜上,未來土木工程的轉變應該會表現為以下幾個方面:
2.1、建筑類型多種多樣
建筑類型受到很多方面的制約,包括建筑材料等等.隨著科技的發展,建筑材料的進一步改良和豐富,為土木工程提供了更多的可以實現的建筑的類型。建筑類型的多樣化是解決當前環境問題,人口與土地矛盾問題的重要突破口,另外,新型的建筑類型可以從能源上解決目前面臨的能源危機,還可以滿足更多的人對于各種公共活動的需要,這樣的未來建筑是未來發展的必然趨勢。隨著各種建筑的出現,也給土木工程提供了建筑參考資料,像網架結構和大跨度建筑的出現就為未來的建筑類型提供了一個新的發展方向。
2.2、向高空延伸
根據相關資料現實,目前哈利法塔是目前最高的人工建筑,它以828米的絕對高度領先于508米的臺北“101”大樓、492米的上海環球金融中心、452米的馬來西亞雙子樓,被人稱為“一座垂直而立的城市”,作為世界上最高的人工建筑,其承載能力是十分巨大的。這將是未來土木工程建筑領域發展的趨勢,高空的距離是無限的,因此,只要技術允許的條件下,建筑物不斷向高空發展是切實可行的一種策略。這種高層建筑可以集工作、休閑、娛樂、商業、購物等一系列功能,這就大大節約了土地資源,為城市的發展節省了土地。而我國在此方面的展望是,在上海附近擬建一棟高達1250m的仿生大廈,居民可以達到十萬人左右,這將是我國土木工程建筑史的一塊里程碑,將在世界人工建筑領域中堪稱奇跡。
2.3、道路交通快速化
城市的現代化發展和社會經濟的快速發展對于道路交通系統的要求更加高,要求其必須要快速高效,而現代化的土木工程的技術的發展可以更好的服務于道路交通建設。通過新型的施工技術和施工工藝從而推動公路和鐵路等交通行業的快速發展。
2.4、城市建設立體化
人口大量涌入城市,使得城市的人口逐漸增多膨脹,很容易造成人口擁擠和城市用地短缺的現象。這就必須要使用現代化的土木工程技術來實現對城市建設的立體化,推動多層和高層建筑的全面發展。總的來說,在信息化和科技不斷發展的時代之下,對于土木工程來說,其發展不僅僅只是局限于建筑物本身的安全性和經濟效益,更需要考慮的就是建筑物給居民帶來的便利,使得建筑物變得更加智能化。
2.5、高性能材料的廣泛應用
高強性能、良好的塑性都是鋼材發展的方向,目前許多先進國家都已經提高其屈服點,并且將其作為鋼材的規范,對于高強度鋼材的合理利用是未來土木工程發展的一個重要趨勢。高性能材料的開發利用以及各種材料的特性如何充分發揮,都需要采用復合技術以及多種特殊功能的復合材料。地方材料的充分利用、天然資源的合理保護,大量使用工業廢渣作為土木工程材料都是對于生態環境的一種有效保護措施。更加節能環保的生產技術被應用到建筑工程中來,各種對于人體有害的材料與顏料的使用率逐漸降低,產品可以不斷的進行循環與利用,減輕污染。
2.6、建筑工業化
當前環境問題是一個全球矚目的熱點問題,而土木工程與環境工程也逐漸融為一體。城市綜合征、海水污染、水平線上升、沙漠化等都是與人類生存息息相關的話題,并且都與土木工程有著重要聯系。當前開發資源、民用建筑等人為作用的影響都會產生大量的耕地被破壞,人均占有土地的減少,許多工程建成以后都會對環境產生重大影響,為了有效的控制土木工程對人類生存環境的干擾,建筑也機械化的進程大大加快了步伐,在重點工程建設中建筑工業化已經成為不可逆轉的趨勢。標準化與多樣化是當前建筑產品的一個重要趨勢,為了適應社會化大生產方式,采用更加專業、聯合的施工組織形式,推進新技術、新材料的應用,推廣新工藝的實施。
結束語
綜上所述中可以看出,土木工程是一門綜合性和技術性較強的學科,它的發展已經成為了人們生活和社會的過程中最重要的組成部分。對于土木工程的現狀和未來的發展趨勢來說,我們不僅僅只是滿足當前階段的發展和取得的成就。作為新時代的土木工程建筑人員,應該放長遠的目光,結合現狀,不斷的進行創新,全面致力于發展新型的建筑施工技術、方法和施工理念,將先進的理論和實踐相互結合,實現土木工程最大的突破。
參考文獻
[1]王洪磊.淺談土木工程的現狀與未來發展趨勢[J].數字化用戶,2013,08:28.
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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己取得顯著成就,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。
2 現代土木工程的特點
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
3 土木工程的發展趨勢
3.1 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。
3.2 智能土木結構理論的體系構成
傳統的土木結構是一種被動結構,一經設計、制造完成后,其性能及使用狀態將很大程度上存在著不可預知性和不可控制性,這就給結構的使用和維護帶來不便。為了解決這一問題,發展出了在線監測結構,它賦予傳統土木結構以在線監測機制,從而為探知結構內部性能打開了窗口,使人員可以方便地了解結構內部物理、力學場的演變情況,這就是結構智能化的第一層次。在在線監測結構的基礎上,進一步增加了監測數據的智能處理機制,使得結構具有自感知、自診斷、自推理的能力,從而使結構實現了第二層次的智能化。進一步在結構中引入自適應及自動控制機制,即根據自診斷自推理的成果,由在結構中耦合的作動系統做出必要的反應,從而實現智能控制結構,這就是第三層次的智能化。比如,對結構的開裂、變形行為,結構的銹蝕、老化、損傷行為,以及結構的動力振動行為做出抑制性控制,在更高層次上對結構起到保護和維修作用。可見,在結構智能化演化過程中,按其智能化程度的不同可劃分為如下三個層次:第一層次:自感知土木結構,它是智能結構的最低級形式;第二層次:自診斷智能土木結構,具有對前一層次結果的智能化加工處理,包括結構內部力學物理場的自我計算,對結構特定目標參數的自我診斷,以及以做出結構自身行為的應對策略為目標的自我推理等功能。第三層次:智能控制土木結構,它是智能土木結構的最高形式。
3.3 發展高新技術,應用結構健康監測,實現可持續發展
土木工程在實際使用過程中,會出現不同程度的損傷或性能退化,這將影響起承載能力和耐久性,甚至引發嚴重的工程事故,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,從建筑建成的一刻起,就要做好健康監測、修復和加固的準備。
隨著現代傳感技術、計算機與通訊技術、信號分析與處理技術及結構動力分析理論的迅速發展,人們提出了結構健康監測的概念,給土木工程的發展帶來革命性的變化。
結構健康監測系統通過在結構上安裝各種傳感器,自動、實時地測量結構的環境、荷載、響應等,對結構的健康狀況進行評估,科學有效地提供結構養護管理的決策依據,確保結構安全運營,延長結構使用壽命。
近年來,大型土木工程特別是大跨度橋梁結構的健康監測技術成為國內外工程界和學術界關注的熱點,通過科研和工程技術人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結構健康監測系統,如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區的青馬大橋,韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。
像這樣,通過發展結構健康監測與安全預警,在第一時間發現建筑可能出現的問題,及時進行修復與加固,既避免了可能出現的建筑事故,也基本解決了建筑過快老化損壞,不得不拆去重修的尷尬局面,及由此造成的大量經濟、資源、時間上的浪費,實現建筑使用的可持續發展
4 結語
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。
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引言
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、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。在我國的現代化建設中,土木工程業越來越成為國民經濟發展的支柱產業。
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。
土木工程的發展現狀
回顧20世紀特別是改革開放20年來,我國建設取得舉世矚目的輝煌成就。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。
結構工程方面:改革開放后在我國大陸建造了許多高層建筑,目前我國最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈。在特種結構方面,我國有4所電視塔排在世界前十位。另外還有鳥巢、水立方等。我國結構工程目前已達世界先進水平。橋梁工程方面: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。鐵路工程方面:截至2000年底,我國鐵路運營路程已達6.87萬公里,居世界第4位,亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方面發展。此外,磁懸浮列車也在發展。公路建設方面:到2000年底,公路通車總里程達140萬公里,20年內增加了35萬多公里,其中高速公路24336公里,居世界第三,僅次于美國和加拿大。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m3,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。我國還先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州烏江渡大壩、四川二灘大壩等水利水電工程,三峽水電站總裝機容量達1820萬千瓦,已超過目前世界上發電量最大的伊泰普水電站50%而躍居世界第一。
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。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。
(四)建筑工業化 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。
(五)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。 (六)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。
四、土木工程未來可利用的資源
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,土木工程要開創新的未來。1、高空資源
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。
2、 地下資源
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。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。3、 海洋資源
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。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。4、沙漠資源 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。
5、太空資源
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現代土木工程重視高質量、高經濟效益、快速施工等這幾個方面,要建造大型、緊密性現代化建筑物,需要首先考慮建筑材料的相關問題。現代土木工程重視選擇高強度、輕質量建筑材料,例如:鎂合金、鋁合金等,以及玻璃鋼(玻璃纖維增強塑料)等。不過現階段這些高新材料價格偏高,制約了其應用與發展,所以需要做出不斷研究,改進技術,不斷提升材料強度與耐久性。
2.地質地基方面
土木工程中地質與地基的構造重視天然狀態下其力學性能與應力情況,它影響了建筑選址、結構體系、建筑材料選擇等多個方面。現階段主要采用現場鉆探取樣,室內分析試驗等,具有一定局限性。未來需要創新出新的勘察方法。
3.工程規劃方面
以前的經驗工程規劃方案已經呈現出它的弊端,隨著現階段土木工程的項目規模越來越大,現代工程規劃設計需要運用系統的工程理論與規劃方法來提升規劃水平。例如:在進行水壩的設計施工過程中,需要考慮它對周圍人們生產生活的改變,以及對自然環境的改變,它會影響農業生產、生態平衡,所以在設計與規劃這類型的大型土木工程的過程中,要科學合理的分析出它的優劣層面,給出綜合性的全面規劃方案。
4.工程設計方面
工業設計目標是安全、實用、經濟、美觀。采用概率統計來確定材料載荷值與強度值,研究地震、風力、海浪在時間、空間上的分布統計規律,積極在結構、材料方面的改進,結合計算機技術發展,不斷革新設計方法,逐漸研究出完善的結構與可靠度高的設計方法,并優化設計理論,促進設計的實用化、技術化。
5.工程施工方面
施工方面,由于大型土木工程施工需要,設備向著多品種、大型化、自動化的方向發展。組織管理開始向著系統工程的組織管理理論與方法發展,逐漸變得科學化、系統化、規范化。施工建設逐漸實現了結構、構建的標準化發展,并且走向生產工業化道路。在降低造價、提高效率、縮短工期、強化安全等方面也在不斷進步。
土木工程未來發展趨勢
1.空間上延伸
由于土地面積的逐漸減少,未來的土木工程發展方向會向著空間上延伸與發展,這也是現階段發展的必然趨勢。分為空間延伸與地下發展兩個部分。例如:波蘭長波臺鋼塔高646m,日本計劃建造千年抗震豎向城市,上海計劃在人工島上建造仿生大廈等等。地下方面,日本在上世界50年代開始就規劃開采淺層地下空間。未來的土木工程會向著高空、地下兩個空間方向延伸。
2.地域上拓展
由于土木工程相關建筑產業的占地面積大,會占據人們的生活空間,所以,為了適應未來人口變化需要,未來的土木工程會在地域上進行拓展,向著海洋、沙漠進軍。例如日本大阪2000年圍海建成的關西國際機場等,利比亞沙漠建成了大型輸水管道,使得沙漠蓄水池灌溉成為可能。對于近海城市可以建造人工島,對于沙漠化問題可以實施淡化海水方案,這都是未來土木工程實現地域拓展的技術目標,也會造福于人們的發展。
3.技術上進步
現代社會是信息化時代,土木工程未來的發展也必然結合計算機發展技術,借助計算機技術與結構計算的理論,不斷提升利用材料性能,在保障結構安全的同時,也能優化設計方案,實現經濟效益提升、工期縮短。也會向著工業化的方向發展,最大程度的推動建筑行業機械化、自動化進程,正確運用建筑產品標準化與多樣化的關系,實現高效標準生產。未來的發展過程中,要建立與社會化經濟模式相適應的符合實際需要的科學管理體制,有效結合聯合化、專業化、區域化的施工組織模式,實現對新材料、新技術、新工藝的高效使用。
4.資源節約與開發新能源
基于可持續發展規劃與目標,在未來的土木工程發展過程中,會向著資源節約與開發新能源兩個方面重點發展,走資源節約、環境友好、新能源開發的符合現代社會發展目標的規范化道路。現階段土木工程面臨著資源的消耗與對環境的破壞等相關問題,嚴重影響了人們的生活質量,為了充分而合理的利用資源,實現可持續發展目標,提升人們生活水平,就需要落實人性化的土木工程發展策略。從最初的規劃、設計到建造、使用、維護等一系列的過程中,都需要從環境友好、資源節約、控制污染等角度進行首先考慮。例如開發青藏鐵路就履行了全程封閉構造的措施,杜絕固體廢棄物的污染。還可以開發新的無污染能源,合理利用自然資源,堅持主動節能節地而又能滿足人們對生活質量的需要。
總結
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自改革開放以來,我國高層建筑的發展進入了一個嶄新的階段,高層建筑不僅在數量上急劇增多,施工水平要求的質量也越來越高,本文主要根據我國和世界該領域中的發展現狀及特點進行剖析,對土木工程這一行業在二十一世紀的發展做出了展望,希望可以為我國此領域的發展提供合理化建議。隨著我國土木工程的多年發展,就其實踐,以及研究工作而言早已取得非常大的成就。其中,特別是對結構力學的研究,還有其設計理論和施工手段,都有了極為巨大的提高。不過,隨著現今社會的迅速發展,這便給我國的土木工程的發展提出了更高的要求,其中,對于如何基于現狀來制定合理化的未來發展方針將成為我國施工部門不得不給予嚴格關注的話題。
一、概述土木工程的涵義
土木工程是房屋、公路、鐵路、橋梁、水工等工程的總稱,土木工程對國家經濟建設和發展都具有非常大的影響,完善土木工程建設能夠促進經濟的發展和社會的進步。土木工程和人類的關系也是非常密切的,其關系到人類賴以生存的基本要素,是人們生活必不可少的要素之一。
二、淺述我國土木工程的發展現狀
2.1高層建筑
隨著經濟的發展和城市化進程的加速,我國城市發展的腳步越來越快,城市的用地也越來越緊張,過量的人口和城市有限的用地形成了強烈的矛盾,因此,近年來,高層建筑獲得了長足發展,高層建筑這種占地面積相對較小,而承載量大的建筑在我國城市化的過程中迅速發展起來。高層建筑的發展一方面是我國經濟建設取得成就的體現,另一方面也增加我國經濟發展的負擔。提到高層建筑和高樓大廈,人們一般都和現代化、經濟發展聯系起來,當然,這是沒有錯的,而城市高層的發展必須要進行辨證的分析,雖然眾多高層的建立體現了我國經濟的發展狀況,但隨著城市化程度的越來越高,城市用地的緊張程度也在日益加劇。根據相關調查顯示,我國大陸目前高層建筑的數量已經超過20000幢,而超過100m的高層也已經超過1000幢。這體現了我國土木工程行業在社會中的重要地位,其對人類社會的影響也是非常巨大的,是我國進行社會現代化建設的重要保障之一。
2.2公路建設
公路建設和經濟的發展是相互制約的關系,因此,土木工程領域中公路的建設是尤為重要的。經濟的發展是一個國家的基礎,國家各方面事業的進步可以說都是得益于經濟的發展,因此,經濟的發展能夠帶動社會的進步。經濟的發展必然會帶動商業、工業、以及服務業的發展,從而提高這一地區或國家的商業往來和地區承載量,促進道路運輸的發展。道路交通的發展具體表現為能夠帶動產業結構的改善,帶動相關產業的發展,從而提高人口質量,改善城鄉結構,縮小城鄉差距,提高城市化水平,能夠全面推動人們生活質量更快的進入高層次階段。
相比以前來講,我國目前的交通狀況和經濟發展都有了質的提高,但一部分地區仍然存在運輸設施及設備滿足不了國民經濟高速發展的需要,也有一部分地區由于經濟發展欠佳,道路建設也相對滯后,因此,我國經濟建設和交通運輸的發展存在不協調性,這種現象會對我國人口質量產生影響不利于我國社會主義和諧社會的建設和發展。近年來,隨著和諧社會概念的提出,人們越來越重視社會各方面事業的和諧建設了,因此需要從體系、結構、布局等方面綜合考慮,大力發展綠色交通事業,促進經濟、交通的協調發展,全面推動我國經濟建設的發展。
2.3新材料的開發與利用
①當前,隨著我國生產單位對高標號水泥展開大批量的生產,以及對鋼纖維生產材料,還有玻璃纖維混凝土等具備著硬速快、強度穩定、節能等復合型混凝土的成功研制,以及成功開發出復合型墻體材料等,這些手段為土木工程帶來了全新的發展,特別是就其結構模式、設計,以及技術等環節都取得了較大的突破。
②當前,我國相關科研人員已提出了對碳纖維布等加固材料的全新利用方案,其中利用這些加固材料對梁、板、柱展開加固的實驗已然取得較大的成果,而這無疑是說明了我國在這一領域已取得極為巨大的成就。
三、試論土木工程未來的發展趨勢
隨著人類社會的不斷進步,人們對資源索取的程度越來越大,地球上的資源是有限的,因此,如何利用有限的資源養活更多的人口、獲得更大的發展是尤為重要的。土木工程未來的發展趨勢要向集約型、低消耗型轉變,為建立可持續發展的和諧社會而努力。
3.1向高空發展
根據相關資料現實,目前世界上人工最高的建筑是波蘭的長波臺鋼塔,其高度為646m,作為世界上最高的人工建筑,其承載能力是十分巨大的。這將是未來土木工程建筑領域發展的趨勢,高空的距離是無限的,因此,只要技術允許的條件下,建筑物不斷向高空發展是切實可行的一種策略。這種高層建筑可以集工作、休閑、娛樂、商業、購物等一系列功能,這就大大節約了土地資源,為城市的發展節省了土地。而我國在此方面的展望是,在上海附近擬建一棟高達1250m的仿生大廈,居民可以達到十萬人左右,這將是我國土木工程建筑史的一塊里程碑,將在世界人工建筑領域中堪稱奇跡。
3.2向海洋發展
地球可以稱作為一個“水球”,地球上有百分之七十的面積是海洋,而陸地面積僅占百分之三十,因此,在技術條件允許的前提下,充分利用海洋資源是非常必要的,是人類不斷向外擴展過程中的一個創舉。海洋比陸地情況更為復雜,但其巨大的潛力對人類一直是比較具有誘惑力的。隨著科學技術的發展和時代的進步,在土木工程方面人類已經在海洋中取得了一些可喜的成就。例如,為了減小機場噪音對城市居民的影響,也為了節約陸地資源,2000年時,日本圍海建造的1000m長的關西國際機場試飛成功,這標志著人類在土木工程方面邁出了向海洋進軍的重要一步。近年來,我國在此領域中也獲得了相當的成就。上海南匯灘的圍墾成功和黃浦江的拓岸成功都是我國在近年來取得的成就。這些成就的取得都為土木工程在將來向海洋的發展積累了科技經驗,奠定了堅實的基礎。
四、結束語
目前,我國土木工程中一些領域已經處于世界的領先地位了,但我國土木工程在技術和設計方面仍然存在很多問題,展望未來,不僅要在技術方面加強,更要在觀念方面提高,利用新型的技術和材料進行建設,更要加強理論和實踐的結合,在不斷發展的理論的同時,也要重視實踐的作用,先進的理論能夠指導實踐,而實踐是將理論轉化為現實的手段,因此,只要遵循客觀發展規律,在我黨的正確領導下,我國土木工程的發展一定會成為世界該領域中一顆璀璨的新星。
參考文獻:
[1] 丁大鈞.我國土木工程的新進展[J].淮陰工學院學報,2009(05).
篇9
縱觀人類文明史,土木工程建設在和自然斗爭中不斷地前進和發展。在我國的現代化建設中,土木工程業越來越成為國民經濟發展的支柱產業。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[1]
一 土木工程建設取得的巨大成就
自改革開放以來我國高層建筑的發展進入了一個嶄新的階段,高層建筑不僅在數量上越來越多,而且在高度上也越來越高。據初步統計我國已建成20 層以上高層建筑物10 000 多棟,超過100 m 的高樓有500 多棟, 200 m 以上的高層建筑50 多棟,有20 多棟超過300 m。目前我國最高的高層建筑為上海浦東金茂大廈,地上88 層,高度420. 5 m,地下3 層,其高度在世界已有建筑物中排第3 位,為鋼筋混凝土和鋼構架混合結構。即將動工興建的上海金融中心大廈地面94 層、地下3層,高466 m,建成后,其高度將超過目前世界最高的吉隆坡佩重納斯大廈而成為世界第一高度[2]
公路、鐵路飛速發展,“十五”期間, 我國將有公路160 萬km, 其中高速公路2. 5 萬km2010年,全國高速公路將達3 萬km。到2005 年,全國鐵路營業里程約達7. 5 萬km,首條跨海的粵海鐵路通道,全長542. 6 km;國務院批準建設的青藏鐵路, 東起青海格爾木,西至拉薩全長1118 km,其中多年凍土地段約600 km,海拔高于4 000 m 的地段960 多km,將成為世界上海拔最高和最長的高原鐵路,是西部大開發的又一項標志性工程。
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;而斜拉撟的復興更是橋梁工程的另一個輝煌。日本的時石海峽大橋(1 991 m 懸索橋)、多多羅大橋(890 m斜拉橋),丹麥的海帶橋(1 624 m 懸索橋),法國諾曼底橋(856 m 斜拉橋)被公認為是20 世紀橋梁的代表作而載入史冊。而楊浦大橋、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,已跨入世界先進行列。目前,我國已建成千米以上大橋3 座(尚有2 座正在興建中)、800 m 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420 m 的鋼筋混凝土拱橋更引起世界同行的莫大興趣[3]
二 土木工程的發展趨勢
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。據聯合國有關機構的報告預測, 到20005 年世界人口將超過85 億。另據澳大利亞的科學家分析,2080 年世界人口將達到頂峰(106 億),而后有所降低。人類為了生存,決定了土木工程未來的五個發展方向。
2.1 修建超大型工程
在21 世紀,隨著新材料、新結構、新工藝、新施工方法的出現,人類將有可能從事更大規模的土木工程建設,從事土木工程的人們將為改造世界做出新的貢獻,取得新的突破。
西班牙與摩洛哥之間的直布羅陀海峽割斷了歐洲和非洲大陸的交通,至今人們已經提出了多種聯絡線方案。如全長30km,最大主跨為2000m 的吊橋方案; 全線長14km,最大主跨為5000m 的吊橋方案; 也有的提出采用最大主跨為5000m 的海中浮游式橋梁方案等。對馬海峽的地下隧道工程、白令海峽的填筑等也是世界上醞釀中的超大型工程。
現在人工建筑物最高的為646 米的波蘭Cabin長波臺鋼塔,由15 根鋼絲繩錨拉。日本擬在美國芝加哥或紐約建造700 層(高約1950 米)的赤板城樓,內設商店、辦公用房、劇院及至球場,工作人員30 萬,住戶l4 萬。另外,日本還提出建造一座超整體結構,高4000 米(高過富士山,海撥3776 米),實為“空中城市”。
2.2 高性能材料的使用
近年來,隨著高標號水泥的大量生產,鋼纖維和玻璃纖維混凝土、聚合物浸漬混凝土等快硬、高強、輕質、復合和節能混凝土的研制,復合、新型墻體材料的開發,鋼化玻璃、多功能涂層玻璃、雙層中空玻璃等建筑用平板玻璃等的發展,都帶來了土木工程的結構形式、設計理論和施工技術等方面的新發展。而從20 世紀80 年代興起的碳纖維的應用研究,更是土木工程在這一領域的又一重大突破。
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 以上的鋼材列入了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其他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[4]
2.3 充分利用地下空間
目前世界上最大的地下街是日本東京八重洲地下街,建筑面積70 千米深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區地下商業街,深度在100 米左右,我國也已有約20 個城市進行了地鐵系統的規劃和具體實施階段,先后提出了25 項地鐵和輕軌項目,同時地下空間技術也得到了飛速的發展和提高[5]
目前我國城市地下工程建設主要施工方法有明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等,這些技術已經達到了國際先進水平,這也為地下空間開發提供了寶貴的經驗。隨著人口的增長,空間資源越來越緊張,開發地下空間是解決當前空間和土地資源緊張的一個有效途徑[6,7]
21世紀城市地下空間發展有以下幾個趨勢:1)綜合化。國外地下空間發展的主要趨勢是綜合化,首先是地下綜合體的出現,成為具有大城市現代化象征的建筑類型之一。其次綜合化表現在地下步行道系統和地下快速軌道系統、地下高速道路系統的結合,以及地下綜合體和地下交通換乘樞紐的結合。第三綜合化表現在地上、地下空間功能既區分,又協調發展。2)分層化與深層化。為了綜合利用地下空間資源,地下空間開發逐步向深層發展。
3 結束語
本文總結了當今建筑發展的現狀,并闡述了一些新工藝、新技術、新型材料的應用,同時指出了未來建筑空間的必然趨勢,目前我國在這方面已取得了一些成績,積累了一定的經驗,但我國土木工程的設計、施工和理論研究方面的總體水平與發達國家相比還有一定的差距。展望未來,不僅要加強新型結構型式、新型建筑材料、新的技術手段的理論探索和應用研究,更要加強土木工程二級學科間理論和技術的融合與滲透,實現土木工程的更大突破。
篇10
引言
城市的高樓大廈拔地而起,各種橋梁、水利工程、四通八達的公路貫穿各個省市。土木工程是保證人類居住和交通的支柱產業,完善土木工程的建設和發展,實現經濟、社會、環境統一協調發展,成為目前土木工程的關注熱點。人類為了爭一取生存,為了爭一取舒適的生存環境,預計土木工程必將有重大的發展。
一、土木工程發展的重要意義
土木工程建設在和自然斗爭中不斷地前進和發展。城市的高樓大廈拔地而起,各種橋梁、水利工程、四通八達的公路貫穿各個省市。土木工程是保證人類居住和交通的支柱產業,完善土木工程的建設和發展,實現經濟、社會、環境統一協調發展,成為目前土木工程的關注熱點。人類為了爭取生存,為了爭取舒適的生存環境,預計土木工程必將有重大的發展。
二、土木工程的發展現狀
1、土木工程建設取得巨大發展成就
我國土木工程建設自改革開放以來取得了巨大的成就,不僅在高層建筑上的數量逐漸增長,并且高度也得到很大的突破,而且公路、鐵路等也得到飛速發展。各種新的材料、結構、工藝以及施工方法在高層建筑中得到廣泛應用,自動化程度不斷提高,大規模的土木工程修建在我國開展的如火如荼。我國上海的浦東金茂大廈和金融中心的高度已經排列世界前茅,我國的高層建筑水平已經處于世界領先領域。
在橋梁工程領域也取得了巨大的成功,隨著各種橋梁類型得到不斷翻新,并且一再突破主跨跨度,橋梁工程出現了另一個輝煌,斜拉橋的復興,如南京長江二橋、南浦大橋都是我國大跨結構邁向一個新的水平的標志,晉身世界先進行列。
2、新型建筑材料的開發與應用
隨著高標號的水泥大量生產,各種高強度、快硬、復合以及節能輕質的混凝土不斷的進行開發研制,鋼化玻璃、涂層玻璃等都在土木工程領域得到長足發展,從上世紀80年代以來碳纖維技術得到廣泛應用,作為土木工程領域的一個重要突破,目前已經在鋼筋混凝土中的加固起到很大的作用,并且取得了非凡的成果,我國在這一領域取得了非常矚目的成就。
3、預應力技術的應用
我國的預應力技術經過三十幾年的發展已經達到了一個新的高度,在跨度大、柱網大以及開間大的多層和高層建筑中,預應力技術得到廣泛的應用。在建筑大跨度公共建筑、會議展覽中心等結構中都需要預應力技術,對于各種新的建筑工程來說,預應力技術有其特有的優勢。對于解決路面混凝土開裂、縮縫減少等方面,都有著非常良好的應用前景。作為海洋工程建造的重要材料,預應力混凝土具有較高的抗裂性以及較好的耐久性,在各項海洋工程中可以發揮其重要的效能。對于舊建筑的加固改造、拆除以及加層中都有著非常廣泛的應用。
4、地下空間的建設與發展
我國目前已經有了20幾個正在規劃與建設地鐵系統的城市,我國的地下空間技術得到飛速的發展,當前地下空間建設的主要施工方法包括明挖法、暗挖法、蓋挖法、沉管法等,這些技術都屬于國際先進技術,在地下空間的發展中都有著舉足輕重的作用。
5、結構設計更加完善
當前土木工程設計中風荷載以及地震荷載正在成為主要的控制因素,更高、更長和更柔韌成為結構設計的發展趨勢,許多大型復雜結構體系的抗風抗震設計理念正在發生很大的轉變,對于特大跨度橋梁的結構體系設計逐漸成為熱點研究話題。
三、土木工程發展趨勢
1、土木工程材料的發展
土木工程的施工材料不僅要求質量高、安全性高、使用壽命長,而且隨著生態型建筑理念的發展,對建筑材料造成污染、資源浪費等問題上要求更高,需要發展新型的、高新技術、生態建筑材料,以適應人和自然環境的協調發展。
2、生態建材的發展
為了實現綠色建筑,在保證工程質量的前提下,選用生態建材是最首要和有效的途徑。比如選用環保材料、凈化材料、可再生材料、循環使用材料等等成為未來發展的趨勢。生態建材的發明和使用,大大提高了人們居住品質,減少對環境的破壞,有效降低建筑垃圾的產生,避免建筑材料的浪費,實現用最少的資源實現最高的品質要求。新型生態材料的使用,在節水節電上進一步優化,節省資源,實現人與自然的可持續發展。
3、抗震強度高的鋼材
隨著高層建筑、大跨度結構建筑的不斷增多,對抗震材料的要求也越來越高。因此,要求建筑結構使用的鋼材逐漸向高強度化、極厚化、低屈服比、低屈服點等方向發展。日本的建筑抗震效果較好,值得借鑒。他們研究的具有高抗震設計的低屈服比和低屈服點的鋼板,它們是采用調整化學成分和改建熱處理工藝等方法制成。生產出來的低屈服點鋼材可輔助結構和減震控震裝置。當地震發生時,首先達到屈服點開始變形,吸收了地震能,從而防止主體結構的破壞。高強度的抗震材料的使用,不僅可以減少鋼材的使用量,還為抗震提供了安全保障,是未來鋼材發展的趨勢。
4、智能化的混凝土
目前使用的高性能的混凝土,具有體積穩定性好、強度高、工作性強、耐久性好等等優點。這些混凝土,具有高抗滲性、抗腐蝕性、抗凍性等優勢,所以它們能夠在惡劣的環境下較長時間的使用。最新設計的混凝土甚至可以使用100 年或者200 年以上。隨著科學的不斷進步和發展,智能化的混凝土將成為未來發展的趨勢。智能化混凝土工程材料是指混凝土工程材料能夠接受某些環境信息,自覺地進行邏輯判斷,同時做出能夠相適應的混凝土相關材料。這種智能性的混凝土材料,可以根據工程的需要,維持和調整混凝土的性質,比如: 流動性、保水性、粘聚性等,這樣可以防止建筑受到侵害,或者對破壞進行修補,或者當有危險時也可以警報。這種智能化的混凝土是未來建筑材料發展的關鍵技術,但目前還比較昂貴,研究的人也不多。相信隨著信息科學、生命科學的不斷進步,智能化材料也將逐漸進入到土木工程的市場。
5、土木工程信息化的發展
近年來,信息化已經普及,并且逐漸帶動工業的信息化,必然也會對土木工程造成較大影響。土木工程的信息化包括智能信息處理技術、計算機技術、自動化控制技術、網絡技術等等,這些信息化技術不斷滲透到土木工程中,并且涵蓋了土木工程的全過程,不僅限于設計和施工,還有工程的物業管理、物流管理、設備維護和建筑全方位的實時監控等等各個方面。也可以利用計算機模擬管道空間布線,也可以利用信息化技術實現大型設備的整體吊裝、大型橋梁懸索受力的控制、高溫高壓的焊接控制、建筑物的爆破等等。
6、向地下、太空、沙漠、海洋空間發展
空間資源越來越緊張,開發地下、太空、沙漠和海洋空間是解決當前空間和土地資源緊張的一個有效途徑。為了綜合利用地下空間資源,地下空間開發逐步向深層發展,在地下空間開發中的應用將加強。
結束語
綜上所對土木工程發展的重要意義,土木工程的發展現狀及米來趨勢所述,土木工程行業是我國的支柱產業,影響我國基木建設的行業,高新技術對土木工程這一傳統專業的改造及影響。因而我們對土木工程的研究和實踐也更加重視。
參考文獻
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1現代土木工程的特點
為了在一定程度上符合當今社會經濟高速發展的需求,我們需要建造出大規模、大跨度、大型、高聳、輕型等建筑物,不僅能夠滿足高質量的要求,還實現了經濟效益高。使得現代土木工程出現新的特點,其特點主要如下。
1.1工程規劃方面
結合以前工程項目的施工經驗,提出諸多施工方案,并且就其中進行擇優選擇。因為土木工程施工規模的日益擴大下,應該不斷的提高其建設規劃的水平,實現工程項目不斷發展。在特大土木工程施工過程中,比如水壩建設將在一定程度上造成自然環境變化,影響生態平衡與農業的發展,與社會效益之間存在著利弊關系。在實際規劃的時候,我們需要全面的分析利害關系,趨利避害,促使土木工程項目順利進行。
1.2工程施工地質與地基
土木工程施工區域的地質、地基構造將在自然狀態下應力情況與理性性能是復雜多樣的,不僅決定基礎設計與施工,還影響到工程選址、結構構造、材料選擇,對地下工程的影響則是更大。工程項目地址與地基的勘察技術,在現階段通常都是采用現場鉆探取樣,為了滿足建筑工程需求,應對其勘察方法進行不斷的創新,利用現代化科學技術,使得土木工程行業不斷發展。
1.3建筑材料
隨著科學技術不斷的發展,建筑工程施工原材料也呈現出多樣化的發展趨勢,一些高強度、輕質的新材料得以出現。比如,鋁合金、鎂合金、玻璃鋼等都得到了廣泛的應用。但是這些材料具有彈性模量較低、價格高的特點,促使其應用范圍受到一定局限。所以,我們應該不斷提升鋼材、混凝土強度和耐久性,進行新材料研發,實現社會發展需求。
1.4工程設計方面
我們需要對其施工設計進行優化,以滿足工程建設項目實際情況,達到經濟、美觀、安全和適用的目的。基于此,現在已經采用概率統計的方式,實現對荷載值、材料強度值的確定,研究自然界風力、地震波與海浪等的時間、空間分布,積極的發展反映出材料的非彈性、結構大變形、結構動態以及巖同作用的分析,進一步研究結構可靠度的極限狀態設計法與結構優化設計的理論,應用計算機技術進行設計。
1.5項目施工方面
在進行土木工程施工建設階段,土木工程隨著建設規模不斷擴大,因此,相應的施工設備及施工隊伍也越來越多,讓建設工程逐漸實現現代化和機械化。而且讓施工單位管理更加科學合理,促進了建筑建設的進一步發展。因此,我們要加強對建筑建設的結構和體系全面的完善,實現標準化、科學化的建設,有利于降低建設成本,另外,還在一定程度上提高了勞動效率及縮短施工周期,針對性的解決了建設施工中所產生的問題。
2現代土木工程管理的要點分析
2.1施工企業的監管制度
建筑施工的系統十分復雜和龐大,其中不但會消耗大量的人力、物力,甚至嚴重的情況下回造成安全事故的發生。為了能夠確保施工的質量,就需要規范施工企業的管理制度。只有不斷的對施工企業的監管制度進行規范,才能夠將管理與監督進行有效的結合,使得施工管理更加的嚴謹
2.2施工現場的管理
管理人員在施工過程中起到重要的監督作用,并成立相應的安全監管小組,要及時的調整和解決檢查出來的安全問題以及質量問題。在每次檢查之后,要進行相應的記錄和匯報,以便給施工人員進行是供參考。
2.3對土木工程施工安全理論的深入
在土木工程的施工階段,施工及其管理人員的安全管理理念屬于企業開展安全生產管理的基本指導思想,加強對施工人員的安全教育、技術教育,以確保在實際施工階段,施工人員技術能力可以確保工程質量和自身安全。合理確定每天休息的時間,以避免因為工作人員疲勞操作等所出現的安全事故,可以按照實際情況,合理安排其工程施工作業,以起到有效預防安全事故的發生。
2.4監督水平
土木工程的施工監督人員應該知法懂法,加深相關法律掌握的程度,就法律角度,明確出工程項目建設監理部門以及人員在建設工作中的法律賦予監督的規范。不斷的完善自身法制觀念、法律意識,提升自身業務水平,使得工程項目的監督工作能夠更加的規范化、標準化。
2.5加強施工質量的管理
企業若想獲取市場核心競爭力,則需要把土建工程施工質量放在第一位,進而對企業未來的發展方向才能產生深遠的影響。因此,加強質量管理工作是企業發展的重中之重。在施工的過程當中,首先就需要針對工程建設當中存在的難度較高的問題,詳細的對方案進行研究和分析,要對質量問題進行嚴格的把關;其次,對于施工中出現的材料問題和施工工序問題進行強化,防止出現偷工減料的行為,按照相關的標準完成所有的工序。
3土木工程建設項目未來的發展方向
3.1指導理論繼續的發展
就可以預見未工程來的分析,土木工程施工技術理論核心主要是力學,新分析方法和數值處理方法,使得土木力學研究能夠突破方向。經過對其復雜結構、流體介質受力情況分析,發現了其方法還受到了限制,更加專業化地數學將在日后有著更大的發展空間,加強對土木工程施工技術復雜數值問題的處理,積極的引進了一些先進電子計算機,使得復雜的情況模擬,變得更加有把握。
3.2工程全過程信息化
隨著科學技術不斷的發展,土木工程行業也得到了不斷發展,而土木工程信息技術的應用重點在于就工程施工設計至竣工階段進行有效的控制,對建筑結構的強度、可靠性的分析,制定出相關應對的措施。
3.3主動控制技術
迄今為止,絕大多數的土木工程都是一項靜態或是動態化的物體,對周圍環境的影響主要依靠了自身的結構進行被動抵御,在日后土木工程的施工階段,其發展方向就是應用主動控制技術在建筑施工階段,采取計算機技術、模糊控制技術、預設控制結構使得建筑物能夠對各種環境變化進行反應。
4結束語
總而言之,土木工程建設管理工作需要與時俱進,文章主要通過對工程項目進行全過程、全方位的規劃,使工程項目管理工作不斷優化。在社會經濟的日益發展下,要不斷嚴格要求、強化標準,加強施工項目的管理,改變以往在施工項目管理方面的陳舊的思想、方式和方法。
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篇12
1.土木工程正處于迅猛發展階段
土木工程是我國國民經濟的重要組成部分,在社會經濟高速發展的當今時代,土木工程也處于迅猛發展階段。從我國土木工程發展的實際情況來看,主要體現在高層建筑、交通設施和水利工程。隨著我國城市化進程的加快,為了解決城市人口快速增長和建筑用地緊張的矛盾,高層建筑獲得了巨大的發展機遇。目前,我國100米以上的高層建筑已經達到1000多棟,高層建筑的數量的也超過了2萬,這些都離不開土木工程的推動。從這個意義上來說,社會的發展開不開土木工程的推動。除了高層建筑之外,土木工程在交通設施的建設中也發揮著巨大作用。道路交通是我國經濟發展的基礎,在土木工程的推動之下,公路、橋梁、鐵路等設施的數量不斷增多,形成了四通八達的交通網絡。與此同時,我國交通設施的建設質量也在提高,為安全出行提供了保障,降低了交通事故的發生率。
2.積極引進了多種新型的建筑材料
新型建筑材料在土木工程中的廣泛應用有助于提高工程建筑的質量。同時,新型材料的應用也有助于節約投資成本,提高施工質量。因此,在土木工程的施工中開始積極引進各種新型建材,逐漸替代傳統的建筑材料。例如,過去經常使用的水泥材料已經被混凝土材料取代,而且具有較高的強度。另外,鋼化玻璃、碳素纖維和涂層玻璃等新型建材也開始在土木工程建設中廣泛使用。
3.開始使用預應力技術
結構加固是土木工程建設中的一項重要施工技術,其主要目的就是為了保證工程建設施工的質量,常見于多層建筑的施工中。這是因為預應力技術可以有效改善建筑的結構服役現象。同時,當建筑結構經過預應力施加壓力之后,會增強其內應力,所以可以為保障建筑結構的穩定性和安全性。
4.土木工程的結構設計日臻完善
結構設計是土木工程建設質量最重要的影響因素,因此,要想從根本上保障工程建設施工的整體質量,完善結構的設計具有非常重要的作用。隨著社會經濟 的快速發展和科學技術的不斷進步,地震荷載和風力載荷等開始廣泛應用于土木工程的結構設計中。從目前的實際情況來看,我國土木工程的結構設計正朝著增加高度和柔韌性的方向發展。
土木工程技術的未來發展趨勢
1.信息化發展趨勢
隨著互聯網的普及和計算機技術的快速發展,我國已進行信息時代,社會各行各業為了能搶占市場競爭的先機,紛紛開始現代化和信息化建設,土木工程也不例外,開始朝著信息化的方向發展。在土木工程工程技術的信息化發展中,離不開計算機技術、網絡技術、通信技術、智能化的信息處理技術以及自動控制技術的科技支持。土木工程的信息化建設可以改進施工技術,并能為施工的全過程提供科學的監控和管理方法,促進施工成本的降低和施工質量的提升。
隨著社會的進一步發展,木土工程的每一個環節,包括地形勘測、土木工程設計、圖紙、施工、竣工和驗收等,都可以實現信息化建設。在信息技術的支持下,可以實現高難度的土木施工,例如在高層建筑中比較常見的垂直控制和對大面積混凝土結構的控制等,都可以借助信息技術完成。同時,如果將GPS和GIS技術和地理信息結合起來,甚至可以對土木施工的全過程進行監督和調控。
2.自動化發展趨勢
在土木工程技術信息化建設的推動之下,其必然會出現自動化發展趨勢。如果土木工程能夠實現實時的動態現場監控,就有可能實現土木工程的自動化管理和施工。在未來的發展中,土木工程還有可能引入流水線的作業理念和成套的施工技術,促進標準化生產的實現,提高土木工程的施工效率。
3.綠色生態化發展趨勢
從根本上來說,對自然生態環境進行改造和利用就是土木工程的本質特征。在社會經濟的發展過程中,環境問題日益突出,人們已經逐漸認識到環境保護的重要性,環保理念必將對土木工程的發展產生重要影響,使其在對自然環境的開發和利用中進行合理控制,在進行工程建設時也做好生態環境的保護工作。目前,新型環保建筑材料的普及證明,綠色化和生態化是土木工程未來發展的一個重要趨勢,通過綠色施工工藝和節能環保材料的普遍使用,土木工程施工造成的環境污染和環境破壞會大大減少。
4.科技化發展趨勢
科學技術是推動土木工程技術發展的巨大助力,其信息化、自動化和綠色生態化的實現都離不開科技力量的支持。新的施工材料和施工技術可以進一步拓寬土木工程的前景市場,為其長遠發展提供強有力的后續力量。目前,大面積混凝土的結構施工和高熱混凝土技術的應用已證明了這一點。
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一、土木工程施工技術的現狀
(一)施工方法
在我國的建筑中所體現出來的土木工程施工方法主要分為深基礎施工、鋼筋混凝土澆筑、鋼結構施工等等,深基礎施工技術主要體現在回灌、地基加固以及托換技術;鋼筋混凝土澆筑施工技術表現在大模、鋼筋連接、混凝土吸水等;鋼結構施工技術表現在邊框架體的提升和改造。在土木工程施工方法上相比過去有一定的提升,將傳統的施工技術與之相結合,共同完善施工方法,進一步促進施工方法走向先進、效率和質量。
(二)施工機械化和高科技化
隨著科技的不斷進步,土木工程施工技術也是不斷的在改進。現代社會中,許多東西都在走向機械化、科技化以及工業化,土木工程施工技術方面也是如此。伴隨著施工的機械化和科技化,土木工程施工技術更加先進和快捷。在機械化方面主要體現的是施工中的塔吊、混凝土攪拌機、混凝土輸送泵等等;在高科技化方面則主要是計算機的運用、勘測機的使用、激光技術等等。土木工程施工技術的機械化給施工帶來了便利,而科技化則給施工帶來了精準。
(三)管理體制的缺陷
即使土木工程施工技術有著較強的硬件支持,但是在管理體制方面卻存在著較大的缺陷。在建筑施工中存在著較多的安全事故,如果管理體制不健全會影響工人的安全以及工程的質量和效率。在我國的土木工程施工技術上所表現出來的管理體制的缺陷主要是多頭管理題,即管理者太多而最終不知道到底該誰負責,許多的權利與義務也沒有落實到實處,對于工程所需人數、工程數額沒有起到重視。管理體制的缺陷會給建筑施工帶來較多的麻煩,在今后的施工中還需要健全體制,把權利和責任落實到每一個管理者身上。
二、土木工程施工技術的發展趨勢
(一)強化施工方法
對于土木工程施工技術的提高最關鍵的就是強化施工方法,加強施工技術的創新,讓施工技術更加現代化、高科技化。強化施工方法是土木工程施工技術未來的發展趨勢,比如深基坑施工技術、灌注技術等。深基坑施工技術是為了保證土木工程地下結構的安全性,保證周圍施工環境的安全性,因而采取的加固措施。隨著建筑樓層的增高,更加需要保證樓層的穩固性,深基坑施工技術也需要進一步加強。經濟的不斷發展,深基坑施工技術也逐漸受到了重視,建筑業已經有研發出來一些關于深基坑施工技術指標的軟件,需要進一步的推廣。在今后的發展上,還需要建筑業界不斷的進行技術的創新,引入創新人才,不斷的推進深基坑技術的發展,同時也促進其他土木工程施工技術的革新。
(二)朝著更高的地方發展
從我國的土木工程施工技術所建造的建筑來看,還有待于向著更高的高度發展。根據相關資料,世界上已經有一座人工建造的最高的鋼塔,位于波蘭,高度為646m,作為世界上最高的鋼塔,其充分的應用了土木工程施工技術,加強了樓層的穩定性,保證了建筑的承載力,堪稱世界人工建筑的里程碑。由此可見,只有施工技術達到一定的標準以后,就能不斷的提升,不斷的向著更高處的地方建造樓層,并且擁有一定的穩固性。在現代社會中,這樣的高層建筑十分受歡迎,可以用來辦公、旅游、購物等。另外,這樣的建造方式會更加節約土地,給社會經濟帶去更多的資源和效益。這樣的高層建筑在我國還很少,還需要更多的土木工程施工技術人員的不斷努力,加強技術的進步,使建筑向著高空發展。
(三)向著海洋發展
上文中說到朝高空發展會更加節約土地資源,而向著海洋發展不僅僅會節約土地資源,還會節約架橋的成本,提高經濟效益。日本圍海建造了長達4500米的國際機場,并且在1994年投入使用,這就顯示出已經有國家在向著海洋建造建筑,機場修在陸地上是需要耗費極大的面積,日本國土面積本來就比較小,圍海建造機場會節約國土面積,并且飛機所產生的噪音也將得到抑制。我國近幾年也在黃浦江開始向海洋進軍建筑,加強土木工程施工技術,進入到海洋將會是一個新的建筑里程碑。圍海建造、在海邊進行圍墾建造等都是土木工程施工技術向著海洋進軍的標志,在經濟高速發展的現代社會,這樣的方式將更加節約國土資源,更加提高土木工程施工技術。
(四)向著自動化、科技化發展
隨著科技的不斷進步,許多的施工技術開始走向了自動化、高科技化的發展。在土木工程施工技術上,最能體現自動化、科技化的就是工程造價,工程造價在一定程度上推動施工技術向著自動化的方向發展,節約了人力、財力。在進行建筑設計的時候,科技會給建筑師帶來許多的靈感,社會的發展正需要這樣的靈感,讓建筑的設計更加靈活。自動化、科技化是經濟發展產生的成果,同時也代表著一個國家的進步。在土木工程施工技術中生產線、流水線等活動都將自動化,許多的產品零件、鋼材等都是自動化生產產生的。自動化、科技化是社會發展的必然結果,土木工程施工技術也將朝著這個方向發展,也將不斷的得到提升,更好的為國家建筑建設服務,不斷的促進經濟的發展。
三、結束語
綜上所述,我國的土木工程施工技術取得了一定的成就,但是還存在著較多的問題需要后續的不斷改善和創新。隨著新時代的到來,人們對生活品質的要求也在不斷提高,在建筑方面的審美意識也在加強,而建筑的美觀正需要土木工程施工技術的支持。從土木工程施工技術的發展趨勢上看,它必將朝著科技化、機械化和工業化方向發展,將網絡技術與之相結合必然會帶來更加豐厚的效益。在未來的發展上,土木工程施工技術仍需要不斷的進行完善和創新,融入先進的施工技術才能保證土木工程技術的不斷前進,才能推動建筑業的發展和穩定,以促進經濟的發展。
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