更新时间：2020-06-20 来源：范文大全 点击：
2024-04-25
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土木工程十分特殊而又具有系统性。因为几乎所有的土木工程师设计和建造的构筑物都是独一无二的，绝不可能出现两个完全相同的建筑物。下面是小编收集的土木工程的论文，希望大家认真阅读！
摘要：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，在21世纪，土木工程还存在着怎样的现状呢？在新的条件下，土木工程又将会呈现出怎样的发展趋势呢？本文将对此进行探讨。
据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国地质工程行业市场竞争与投资预测分析报告》显示：我国的现代化建设中，土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。同时随着社会和科技的发展，建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化，所采用的新材料、新设备、新的结构技术和施工技术日新月异，节能技术、信息控制技术、生态技术等日益与建筑相结合。建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。所有这一切都说明在土木工程中越来越体现了技术与创新的作用。
一、土地工程的发展现状
中国的土木工程建设从20世纪50年代起一直没有停过，且发展很快，尤其在近年来，发展极为迅猛，几乎整个中国成了一个大的建设工地。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现，新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用。发展之快，数量之巨，令世界各国惊叹不已。
高层建筑不仅越建越多，越建越高，而且其结构体系及布置形式也日趋多样化。框架结构、剪力墙结构、框架、—剪力墙结构、框架—筒体结构等体系、巨型结构、转换层结构、悬挑结构及高层大跨框架结构等体系是目前常见的结构体系。大跨建筑、大空间建筑日益增多，多为混凝土结构和空间钢结构。
随着我国经济建设的迅速发展，公路、铁路运输事业突飞猛进，高等级公路里程快速增长。桥梁工程也取得了惊人的成就，伴随着桥梁类型的不断翻新，主跨跨度一再突破，而斜拉桥的复兴更是桥梁工程的另一个辉煌。
但是，自改革开放以来，我国城市发展进入了崭新的阶段，城市的数量、规模和人口数量都有了飞速的发展。这就要求更多的建筑来满足城市发展的需求，单是不难看出，目前，我国的城市建筑尤其是房屋建筑，并不能满足人们的需求。不难看出，我国的土木工程建设面临的现状是，虽然发展较快，但尚不能满足社会的需求。
二、土地工程的发展趋势
1、空间上的开发
伴随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧膨胀，许多城市不同程度上出现了用地紧张、生成空间拥挤、交通堵塞、基础设施落后、生态失衡和环境恶化等问题，被称之为“城市病”，给人类居住带来了很大的影响，也制约了经济和社会的进一步发展，成为现代城市可持续发展的障碍。为解决这些问题，我国的土木工程建设逐渐向高空和地下发展，以开拓更大的生产和生活空间。作为城市发展的产物之一，高层建筑物不仅在数量上越来越多，而且在高度上也越来越多，与地面高空发展相对应，地面下基坑开挖的深度越来越大。地下空间的开发也有着巨大的吸引力。原因在于目前我国城市地下空间开发不需要支付或支付很少土地费用。城市地下空间是一个十分巨大而丰富的空间资源，如果得到合理开发，其节省土地资源的效果是十分明显的，另外工程实践也表明，地下空间开发在我国一些大城市特别是沿海城市条件已基本成熟，而且是现代城市开发的必然趋势。
2、高性能材料的发展
钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2以上的钢材列入了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其他复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。高轻质材料的出现，比如比钢质量更轻单是性能却更好的铝合金的使用以及镁合金和玻璃纤维增强塑料的使用等，为现代土木工程建设的新趋势提供了材料基础。具体体现，就是超高建筑和超大型工程的修建。2008年的北京奥运会，多需要修建大量的体育场馆，也为北京及周边地区的城市建设就是以新材料的使用为基础的大型土木工程建设。
3、计算机应用
随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,计算结果将更能反映世纪情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。人们将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益。
4、环境工程
环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视,土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关,又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。
5、新的计算理论和计算手段和新材料的结合
计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现，为结构形式的革新提供了有利条件。空间结构将得到更广泛的应用；不同受力形式的结构融为一体，结构形式将更趋于合理和安全。
6、新管理技术和运营方式的采用
我国土木工程建设行业，一改以往的以手工操作为祝的小生产方式。开始采用股份公司制甚至形成了大规模的集团公司，建立了适应社会化大生产方式的科学管理体制，采用专业化、联合化、区城化的施工组织形式。从而可以集中更大力量进行土木工程建设，并在市场运营中取得了良好的效果。单是不难看出，在管理和运营方式上还有不太合理的成分。所以新管理技术和运营方式的采用仍将是我国土木工程建设发展的一个重要方面。
7、新能源和能源多极化
能源问题是当前世界各国极为关注的问题,寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题,这也对土木工程提出了新的要求,应当予以足够的重视。此外,由于我国是一个发展中国家,经济还不发达,基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求,所以在基本建设方面还有许多工作要做。
综上所述，随着社会的发展，科技的不断进步，土木工程建设也将取得更为突出的新成就。本文总结了当今建筑发展的现状，并阐述了一些新工艺、新技术、新型材料的应用，同时指出了未来建筑空间的必然趋势，目前我国在这方面已取得了一些成绩，积累了一定的经验，本文可为未来大规模工程建设提供一些理论指导。
摘要
土木工程（Civil Engineering）是一门工程学科,它与人类的生存和发展息息相关。她作为最古老的工程之一，既有着悠久的发展史，又有着美好的未来。材料作为土木工程的物质基础，在工程建设中有着举足轻重的作用。
关键词
土木工程 发展史 材料 结构 现状与展望
“土木工程”是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指与人类活动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；也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等工程技术活动。
建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助于这些物质条件，经济而便捷地建成既能满足人们使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，能够抵御自然或人为的作用力，是土木工程学科的出发点及存在的根本原因，而通过有效的技术途径和组织手段，利用这些物质条件，“好、快、省”地组织人力、财力和物力，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用，是土木工程的最终归宿。
土木工程的发展史经历了古代、近代和现代三个阶段。
古代的土木工程的历史跨度很长，它大致从旧石器时代（约公元5000年起）到17世纪中叶。当时的各种设施主要依靠经验，根本没有什么设计理论可言。所用的材料也是十分简单的自然原料。如石块、草筋、土抷等。到了公元前一千年左右才开始采用烧制的砖。并且，这一时期的工具也是很简单。尽管如此，我们的老祖宗还是给我们留下了许多有历史价值的建筑，甚至有些工程从现代的角度来看也是非常伟大的、难以现象的。
在西方，最著名的有埃及的金字塔，建于公元前2700年到公元前2600年。其中以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大。该塔塔基是正方形，每边长230.5米，高约146米。用230余万巨石砌成。塔内有甬道、石阶、墓室等。又如希腊的帕特农神庙，古罗马斗兽场等都是令人神往的。
在中国，最著名的当数万里长城。它东起山海关、四至嘉峪关。全长5000余公里。又如公元590年到608年在河北赵县建成的赵州桥。它为单孔圆弧弓型石拱桥。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。既可减轻桥自重，又便于排泄洪水，且显得美观。经千余年后尚能正常使用，确实为世界石拱桥的杰作。
近代的土木工程的时间跨度为17世纪中叶到第二次世界大战前后，历时300余年。在这一时期，土木工程逐渐形成一门独立学科。与古代的土木工程相比，它有了自己新的特点和提高。
首先，有力学和结构理论作为指导。如1683年意大利学者伽利略发表了“关于两门新科学的对话”。1687年牛顿总结出力学三大定理。1852年法国的纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法。其次，砖、瓦、木、石等建筑材料得到日益广泛的使用，混凝土、钢材、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展。如1824年波特兰水泥的发明。1867年钢筋混凝土开始应用于土木工程史上。1859年火炉炼钢法的成功使得钢材得以大量生产并应用于房屋、桥梁的建筑上。最后，施工技术进步很大，建造规模日益扩大，建造速度大大加快。
现代的土木工程为20世纪中叶第二次世界大战结束后至今的土木工程。二战以后，许多国家经济起飞，现代科学技术迅速发展，从而为土木工程的进步发展提供了强大的物质基础和技术手段。
时代的不同，其建筑史的发展也有所差异，此时期的建筑具有以下特点：土木工程功能化；城市建设立体化；交通运输高速化。由于社会发展出现了以上3方面的要求，必然使得构成土木工程的3 个要素：材料、施工和理论也要出有新的发展趋势，即建筑材料的轻质高强化，施工过程的工业化、装配化，设计理论的精确化、科学化。
“材料，施工，理论”是土木工程的三要素。正是这三要素的相互影响和促进，才有了土木工程的不断发展，而其中又以材料最为关键。
材料是指应用于土木工程建设中的无机材料，有机材料和复合材料的总称。材料作为土木工程的三大要素之首在建设工程中有着举足轻重的地位：首先，土木工程材料是建设工程的物质基础。其次，土木工程材料与建筑结构和施工之间存在着相互促进、相互依赖的密切关系。另外，建筑物的功能和使用寿命在很大程度上取决于土木工程材料的性能。再着，建设工程的质量在很大程度上取决于材料的质量。最后，建筑物的可靠度评价在很大程度上依存于材料可靠度的评价。材料的发展既标志着人类文明的进步，也标志着土木工程建设事业的进步。
建筑材料在建筑中也有着举足轻重的作用。建筑材料是随着人类社会生产力和科学技术的提高而逐步发展起来的。人类最早穴居巢处，几乎没有建筑材料的概念，后进入到石器铁器时代，开始掘土凿石为洞，伐木搭竹为棚，利用最原始的材料建造最简陋的房屋。后来，用黏土烧制砖瓦，用岩石制石灰，石膏，建筑材料从天然进入了人工阶段，为建造教大的房屋创造了条件。18世纪后，科学技术的发展促使建筑材料进入了一个新的发展阶段，钢铁，水泥，混凝土及其他材料的相继问世，为现代的建筑奠定了基础。20世纪后，建材性能和质量的弊端改善，品种的不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功能的建材如绝热材料，吸声隔热材料，耐火防火材料，防水抗渗材料，防爆防辐射材料应运而生，这些材料为房屋建筑提供了强有力的物质保障。现在的建筑中，工程质量的优劣通常与所采用材料的优劣，性能及使用的合理与否有直接的联系，在满足相同技术指标和质量要求的前提下，选择不同的材料不同的使用方法，都对工程的造价有直接的影响。
按材料分类，工程的结构有木结构、生土结构、砌体结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构、钢结构、薄膜充气结构。其中，在现代化建筑中主要采用钢结构、混凝土结构。
钢结构是由钢筋构件制成的工程结构。构件之间用焊接，螺栓或铆钉连接，与其他结构形式诸如钢筋混凝土结构，木结构和砖石结构相比，钢结构在结构形式，构件的计算方法，连接的计算与构件处理等方面都有显著的特点。钢结构内在的特性是由其原材料及加工过程决定的。钢结构的特点有：1.强度高，重量轻。
与其它材料相比强度要高得多。在同样的荷载条件下，钢结构构件截面小，自重轻，构件重量轻也利于运输和安装。2.材质均匀，可靠性高。钢结构在冶炼和轧制过程中，质量得到严格控制，材质波动范围很小。钢材组织均匀，接近于各向同性，其实际工作性能与构件计算理论符合较好，所以其可靠性较高。3.塑性韧性好。建筑工程中钢结构所选用的钢材都是有很好的塑性，在拉力作用下，应力—应变曲线有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。结构在一般工作条件下，不会因为超载而突然断裂。构件采用工厂制造，采用机械化程度高的专业化生产有严格的工艺要求，制造精确度高，周期短。
钢结构以其优越的性能在高层超高层建筑中担当着重要的角色，至1998年，我国已建成的300米以上的建筑有3座，其中2座为钢架加钢筋混凝土或劲性混凝土核心的筒结构。
利用水泥掺以级配合理的粗细骨料，加水拌合并浇筑在模型之中，经硬化后就可以得到人们所需要的各种形状的人工石料——混凝土。它的抗压能力较强但抗拉能力较弱，为了克服这个缺陷，人们就自然地想到利用抗拉强度很高的钢筋来弥补。
钢筋混凝土结构的优点：1.可以就地取材 2. 耐久性好 3. 耐火性好 4. 整体性强 5. 可模性好。
凭借其优点，在现代建筑中钢筋混凝土得到了大量的运用。房屋建筑方面：我国20世纪90年代建成的广州国际大厦（高200米，地上63层，地下2层）、1990年建成于美国芝加哥的威可德赖夫大楼（高296米，63层）、德国的密思垛大厦（高256米，70层）香港中心大厦（高374米，78层）等采用了混凝土结构。桥梁方工程面：香港的青马大桥，跨度1377米。桥体为悬索结构，其中支撑悬索的两端立塔高202米，是混凝土结构。又如上海杨浦大桥，主跨602米，为斜拉桥其桥塔和桥面均为混凝土结构。水利及其他工程方面：我国的龙羊峡水电站拦河大坝也为混凝土结构重力坝，坝高178米，坝顶宽15米，坝底宽80米，坝长393.34米。是我国目前以建坝中最高的。又如长江葛洲坝水利枢纽工程，发电能力271.5万千瓦，库容量15.8亿立方米，整个工程混凝土用量达983万立方米。
面对群起而立的高楼大厦、阡陌交通的道路，确实令人欣慰。但是，我们也必须清楚地认识到面临的危急形势：地球上居住人口剧增；土地资源有限；生态环境受到严重破坏；土地荒漠化；工业革命以来一次次的重大变革；工业迅速发展；航空、航天事业等高科技事业的发展。况且，土木工程作为古老的工程技术之一，它的发展受传统观念的影响很深，发展速度也较其他的工程缓慢。
为了争取生存的空间、为了争取舒适的环境，土木工程需要在以下几方面大力发展：
1、材料向高性能、多品种和组合利用方向发展。
2、目向更高、更快、更深的方向发展。
3、可持续的土木工程。
4、发展计算机技术在土木工程中的应用。
5、技术和生产方式发生重大变化。
6、改善和提高人们的生活水平和工作质量。
7、洋和沙漠进军。
参考文献：
《土木工程（专业）概论》 罗福午 主编 武汉理工大学出版社
《钢结构设计原理》 吴建有 主编 中国建材工业出版社
《钢筋混凝土结构》 曹声远 主编 湖南大学出版社
《土木工程材料》 钟晓清 主编 浙江大学出版社
《混凝土结构》 吴培明 主编 武汉理工大学出版社