土木工程论文

《土木工程论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程论文（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、从文化来看土木工程的发展2008 年的北京奥运会，中国让整个世界为之震惊。不仅仅是因为我们国家 这几年的飞速发展和我国奥运健儿在本届奥运会上的骄人成绩，更重要的是中国 给全世界的人民呈现出了一届高水平的盛会。下面就让我们看看本届奥运会所呈 现出的高水平：全钢结构的鸟巢体育馆，设计新颖、结构独特的水立方，美轮美 奂的五棵松篮球馆不得不说这一个个的建筑物在服务运动员和观众的同时， 也让世界人民通过它们更好的了解了北京，了解了中国文化。人们在感叹建筑物的气势磅礴、精美绝伦时，不禁就会想到：这到底是谁的 大作？怎样才能够完成这样的大作呢？不急不急，这些超越人类想象极限，但却 是真实存在的建筑物的落成得

2、归功于我下面将要介绍的一门学科土木工程。一谈到土木工程，大家脑海中的第一印象绝对是：哦，土木工程么，不就是 盖房子的。如果这话放在几个世纪前说，它是正确的，但是，如果到了科学技术 迅速发展的今天你还这样说，那可就大错特错了。因为它已经由先前那个单一的 学科发展成为了一门包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁道工程、桥梁 工程、隧道工程、机场工程、地下工程、积水排水工程、港口码头工程等多分支、 大综合的复杂学科，所以要想彻底弄清楚现代土木工程的具体范畴，可真不是一 件简单的事情。现在，有许多人喜欢旅游，不论是去国外还是国内，我相信但凡是刚到一个 新的地方，大家最先关注的一定是这个国家或地区的建

3、筑。为什么？因为无论是 一个国家还是一个地区，最能体现其特色的肯定是它们区域中的建筑物。每个建 筑物都有其不同的特点，功能，所以，现在我们常听到的一句话就是：这个城市 的标志性建筑物是什么什么。如果我们想看一座城市，了解一座城市，那么只要 看它的建筑群，从那里我们就可以读出这座城市的历史，读懂隐藏于其深处的文 化内涵。一座城市如此，一个省亦如此，一个国家更是如此，文化蕴藏于建筑， 建筑体现其文化。因此，我想说土木工程的另一层含义就是文化。当它成功的设 计出一栋建筑时，与其所相对应的文化也就应用而生，并且伴随其一生，直到岁 月将其渐渐吞噬。学土木的人都知道，对土木工程的发展起关键作用的，首先是作

4、为工程物质 基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新 的优良的建筑材料时，土木工程就会有飞跃式的发展。因此，为了能更好的诠释 土木文化，让人们能够更全面的了解土木工程，能够发现土木背后的另一层含义， 下面我就从“早期土木工程材料”、“近代土木工程材料”和“现代土木工程材 料”三个方面来介绍土木工程的背景和发展。让大家更好的了解土木工程所经历 的不同的历史阶段和在相应的历史条件下所具有的不同的地位，诠释给大家一种 在土木工程中渐变的文化。早期土木工程材料早期使用的土木工程材料主要有砖、瓦、砂、石、灰、木材等。它们至今仍 在土木工程材料中占有重要的地位。人们在早期只能

5、依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了 砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公 元前十一世纪的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世 纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易 于加工制作。砖按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、 煤矸石抓、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实 心砖。标准粘土砖的尺寸为 240mm*115mm*53mm。瓦是屋面材料，种类较多，按成分分为粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝 网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等；按形状

6、分为平瓦和波形瓦两类。 根据尺寸偏差、外光质量和物理力学性能将瓦分为优等品、一等品和品格品三个 等级。砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木 工程技术得到了飞速的发展。直至1819世纪，在长达两千多年时间里，砖和 瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明作出了伟大的贡献。石材具有良好的耐久性，天然石材是最古老的土木工程材料之一。天然石材 具有很高的抗压强度，良好的耐磨耐久性，经加工后表面美观富于装饰性，资源 分布广、蕴藏量丰富，是古今土木工程中修建城垣、桥梁、房屋、道路和水利工 程的主要材料。由于石材建造的结构物具有永久保存的可能，因此许多重要的建 筑物及纪念性构

7、筑物都是使用石材建造的，如法国的凡尔赛宫，建筑面积 11 万 平方米，宫殿中建筑物的墙体以及外部的地面全部使用石材建成。灰一般指的是石灰和石膏。土木工程中使用最多的石膏品种是建筑石膏，建筑石膏加水后拌合具有良好 的可塑性。建筑石膏的凝结速度较快，加水后几分钟内即可失去流动性，30min 产生强度。建筑石膏的应用很广，除用于室内抹面、粉刷外，更主要的用途是制 成各种石膏制品。常见的有直面石膏板、石膏装饰板、纤维石膏板、石膏空心条 板、石膏空心砌块和石膏夹心砌块等。石膏制品具有轻质、新颖、美观、廉价等 优点，但强度较低、耐水性能较差。石灰是在土木工程中使用较早的矿物胶凝材料之一。石灰的原料石灰石分

8、布 很广，生产工艺简单，成本低廉，所以一直应用很广。工程上使用石灰时，通常 将石灰加水，使之消解成消石灰，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”。生石灰在化灰池中熟化后，通过筛网流入储灰坑。石灰浆在储灰坑中沉淀并除去 上层水分后称为石灰膏。木材是一种古老的工程材料，它在大气坏境下性能稳定，不易变质。另外， 木材还有很多其他的优点，如：轻质、高强、易于加工（如锯、刨、钻等），有 较好的弹性和韧性，能承受冲击和振动作用，导电和导热性能低，木纹美丽，装 饰性好。工程中木材又常分为原木、锯木及各类人造板材。这些早期的土木工程材料对我国古代的建筑瑰宝做出了极大的贡献，也正是 因为它们，我们后代才能接触

9、到古人的智慧。但是早期材料并不是十分完美的，它们也有很多缺点。如：木材，它的构造 不均匀、各向异性，易吸湿、吸水，因而会产生较大的湿胀、干缩变形，易燃、 易腐等；再如生产粘土砖毁田取土量大、能耗高、自重大，在施工生产中劳动强 度高、功效低正是因为这些材料的缺点，才有了后面新的土木工程材料的出 现，也才推进了土木工程的进一步发展。中国作为四大文明古国之首，自然有它的道理。我们的祖先，应用这些早期 的土木工程材料，充分发挥他们的智慧，为全世界创造了一个有一个奇迹，有些 甚至是凭借现在的高科技都无法完成的建筑，在当时却被建了出来。闻名于世的 万里长城，不得不说是早期土木工程建筑中的一朵奇葩。它东起河

10、北山海关，西 至甘肃嘉峪关，翻山越岭，蜿蜒起伏，连绵6700km，是迄今世界上最长的建筑。 在古代它虽然是用来传递军情和抵御外敌的，但是它反映出了当时我们中华儿女 保家卫国的决心和勇气，以至于后来长城成为了一种文化，一种为国，爱国，报 国的传统文化。有句话说的好：“不到长城非好汉”这就深深的体现出了一个建 筑对于一个国家，一个民族甚至是一种文化的深渊影响。中国古代土木工程的标 志性建筑还有很多：如现存年代最早的砖砌佛塔嵩岳寺塔，砖石砌的八面玲 珑塔一一杭州六和塔它们的成功，不仅是对土木发展史的一种巨大贡献，更 是一种文化的传承和发扬，将文化赋予建筑，让建筑有了灵魂。近代土木工程材料钢材的大量应

11、用是土木工程的第二次飞跃。 十七世纪 70 年代开始使用生 铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、 质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索。于是适应发展需要的钢 结构得到蓬勃发展。除应用原有的粱、拱结构外，新兴的桁架、框架、网架结构、 悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、 几百米，直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥，在地面上建造起 摩天大楼和高耸铁塔，甚至在地面下铺设铁路，创造出前所未有的奇迹。与石材

12、、混凝土等材料相比，钢材强度高，构件的截面尺寸小，品质均匀致 密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切强度都很高且常温下能够承受较大的冲击和振动 载荷。金属材料具有光泽，外表华美，质地坚实。土木工程用的钢材是指用于钢 结构的各种型材（如圆钢、角钢、工字钢等）、钢板、管材和用于钢筋混凝土中 的各种钢筋、钢丝等。与钢材、木材一起并称为土木工程的三大基础材料的水泥，从诞生至今已有 170 多年的发展历史。由于水泥具有原料资源较易获得、相对较低的成本、良好 的工程使用性能以及与环境有较好的相容性，在目前乃至未来相当长的时间内， 水泥仍将是不可替代的主要土木工程材料。水泥按其用途及性能分为三类：通用 水泥、专用水泥

13、、特性水泥。按其主要水硬性物质名称分为硅酸盐水泥、铝酸盐 水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥、以火山灰性或潜在水硬性材 料以及其他活性材料为主要成分的水泥。十九世纪20 年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土是由胶结材 料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造 石材。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，抗压强度高，耐久性好， 但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。 十九世纪中叶以后，钢铁产量激增， 为克服混凝土抗拉强度低的弱点，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材 料，其中钢筋承担拉力，混凝土承担压力，发挥了各自的优点。 二十世纪初以

14、来，钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土通过张拉钢筋产生预 应力。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结 构而且自重大大减轻，因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力 混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的 工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木 工程的又一次飞跃发展。历史总是在向前发展，它的每次向前，都会带给社会和整个人类新的思维方 式和生活方式。钢材的出现，钢筋混凝土和预应力混凝土的诞生，无疑不是对土 木工程的又一步极大的推进。社会进步了，

15、人类的追求也更高了。在建筑方面， 他们的要求已经从原来单纯的追求安全，能够遮风避雨的场所提高到在满足房屋 基本条件的同时，更加追求一种舒适与美观。由于人类有了这样的需求，那么土 木工程也就得向前再迈一步。于是，近代随着土木工程材料的迅速发展，相应于 其特点的各种建筑也就开始如雨后春笋般拔地而起。其中的标志性建筑如：香港 中银大厦，总建筑面积为129000平方米，地上70层，楼高315米，加两杆的高 度共有367.4米。全楼结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室内无一根柱子， 当时是除美国地区以外最高的摩天大楼。不同的材料，不同的结构，所要传达的 思想也不同，中银大厦的建成是土木史上的一个伟绩，

16、但它深层所代表的是当时 香港的一种社会形态，人民的生活方式，一种资本主义制度下的文化。资本家的 文化形态是怎样的，那么他将要赋予其建筑也怎样的特色与含义。现代土木工程材料产业革命以后，特别是到了 20世纪，一方面社会向土木工程提出了新的需 求；另一方面，社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。因而这个时 期的土木工程得到突飞猛进的发展。20 世纪出现的高分子材料、新型金属材料和各种复合材料，使土木工程的 功能和外观发生了根本性的变化。在世界各地出现了现代化规模宏大的工业厂房、摩天大厦，核电站、高速公 路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道长隧道、大运河、大堤坝、大型飞机场、 大海港以及海洋工

17、程等等。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环 境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。现代土木工程材料中具有代表性的材料有：高强度混凝土、高性能混凝土、 纤维混凝土和绿色建材等。随着科学技术的发展，高强度混凝土已经由原来的 C45 的基础强度等级升级 为 C60 的强度等级。目前，实际工程中所应用的最高强度的混凝土为活性粉掺合 料混凝土，强度为C200。混凝土强度在水化时不可避免地会在其内部形成一些 细微的毛细孔，如果要使其强度进一步提高，就必须采取措施把这些空隙填满， 进一步增加混凝土的密实性。最常用的方法是用增密处理后的超细颗粒掺入混凝 土，使它们在水泥浆中的细微孔隙中水化，减少和

18、填充混凝土中的毛细孔，达到 增密和增强的作用。对微米级的活性颗粒进行增密处理，一方面是用高效减水剂 对其加以塑化，另一方面是方便其加入混凝土。高性能混凝土是为满足某些土木工程的特殊要求所开发研制的。如：防磁， 防辐射混凝土，导电混凝土，超耐磨混凝土等。高性能混凝土是在强调环保的基 础上，对混凝土的多功能、高环保性等方面加以了改进和提高。高性能混凝土的 发展，与一个国家的经济实力密切相关。如果一个国家的综合实力越强，那么它 的研发能力也就越高，所配置出的混凝土种类也就越多，也就可以满足更多工程 的需求，推进土木事业的发展。纤维混凝土是为了克服混凝土抗拉强度低，极限延伸率小，性脆等缺点，而 在其中

19、加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维所构成的复合材料。按 其性质可以分为：金属纤维（如：钢纤维、不锈钢纤维），无机纤维（天然矿石 纤维、人造矿物纤维），有机纤维（合成纤维、植物纤维）。纤维混凝土可以有 效的防治混凝土的收缩和开裂。近些年来，人们的环保意识逐渐提高，与其相应的绿色环保材料也就渐渐走 入了人们的视线。因为它在生产过程中利用的天然资源少，所使用的是大量的尾 矿、废渣和垃圾等废弃物，而且产品有益于人体健康，所以现代社会中无论是土 木工作者还是消费者，越来越青睐于绿色建材。作为一种新型的材料，它为我们 将来土木的发展方向指明了道路。土木工程材料发展到今天，不仅极大地促进了社会的进

20、步和人民的生活，而 且也推动了文化的传播、交流与发展。现代社会，越来越多的工程项目是靠中国 与外国的工程师联手来完成的。如：上海金茂大厦，是由美国设计师主建，中方配合设计下完成的。全楼高420.5米，建筑面积达29万平方米。这栋建筑不仅 仅是上海浦东新区的标志，它也是中西文化合璧的产物。建筑虽然在中国，但是 它的文化效应却是世界的。时代在向前发展，它的发展必然要求土木工程向更高 的水平迈进。也许数干年后，世界各地都会有我们中国工程师的影子，有我们中 国风的建筑，到那时，我想也就是中国文化开始真正走向世界的时候土木工程的未来土木工程是一门实践性很强的学科。在早期，土木工程是通过工程实践，总结成功

21、的经验，尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始，以伽利略 和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来，逐渐发展成了以材料力学、 结构力学、流体力学、岩体力学为基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验 发展成为科学。土木工程的发展之所以主要凭借工程实践而不是凭借科学试验和理论研究, 有两个原因：一是有些客观情况过于复杂，难以如实地进行室内实验或现场测试 和理论分析。例如，地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间 的变化，至今还需要参考工程经验进行分析判断。二是只有进行新的工程实践, 才能揭示新的问题。在土木工程的长期实践中，对不同的工程设施，只有通过选用不同的土木工 程材料

22、，配合自然环境才能建造起许多在艺术上十分优美、功能上又十分良好的 工程。古代中国的都江堰，现代世界上的许多电视塔和斜张桥，都是这方面的例 子。土木工程的未来，一定是在探索与实践中前进的。未来的需求，只有通过新 的材料，才能发挥新的作用。因此，无论是过去，现在或将来，我们只有通过不 断的摸索，才能发现新的建筑材料，也才能创造新的土木历史。土木工程的发展史，就是一部人类在实践中不断发现问题，然后不断的探索 开发新型土木工程材料来解决这些问题的历史。我们从土木工程材料的发展史中 可以窥探出人类的发展，更可以了解当时的文化特色。一做房子，一个桥，一个 隧道只要它们一旦呈现给世人，那么随之的一种文化也就产生了，而且通过 它，多种文化会进行交流和传播，最后影响一代又一代代人的生活，这也许就是 土木工程的独特魅力所在吧！读土木，读一种生存手段，读一段历史，品悠久文化！2011.12.29 参考文献土木工程概论（第三版） 主编：叶志明 高等教育出版社土木工程材料 中国建筑工业出版社