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土木工程的建設(shè)由來已久。 由原來的伐木采石，模仿天然掩蔽物建造居住場所，到現(xiàn)在的美輪美奐的超高層建筑、雄偉的水利水電工程和超高超長跨度的橋梁，土木工程經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展歷程。 在這個漫長的發(fā)展歷程中，無論是土木工程結(jié)構(gòu)的理論方法、力學(xué)分析、施工手段， 還是土木工程的地基基礎(chǔ)處理， 都有了非常大的突破和發(fā)展。
二十一世紀的今天隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對土木工程的發(fā)展提出了新的要求。 因此，詳細探討二十一世紀土木工程發(fā)展新方向顯得十分必要。
一、土木工程發(fā)展歷史
公元前 5000 年開始至 17 世紀中葉時期， 稱為古代土木工程階段。土木工程的古代時期是從新石器時代開始的。人們在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料從事營造活動，后來出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料，使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛。 磚和瓦的出現(xiàn)使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。 由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至 18～19 世紀，在長達兩千多年時間里，磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，為人類文明作出了偉大的貢獻，甚至在目前還被廣泛采用。歷經(jīng)漫長的古代大型土木工程的發(fā)展，土木工程建設(shè)內(nèi)容更加豐富，建設(shè)工具有了新的發(fā)展，同時人們積累了豐富的土木工程建設(shè)的經(jīng)驗，為大型土木工程建設(shè)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。
2、近代土木工程
產(chǎn)業(yè)革命的開始是近代土木工程發(fā)展的開端。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，人類的生活需求也不斷增長，這些不僅反映在吃穿行上，還反映在房屋建筑及市政工程方面。而電力的應(yīng)用，使高層建筑實用化成為可能；電氣照明、給水排水、供熱通風、道路橋梁等市政設(shè)施與房屋建筑結(jié)合配套，開始了市政建設(shè)和居住條件的近代化；在結(jié)構(gòu)上要求安全和經(jīng)濟，在建筑上要求美觀和適用。
隨著大型土木工程近代工業(yè)化的進一步發(fā)展， 在 19 世紀中葉為滿足科學(xué)技術(shù)發(fā)展和分工的需要，土木和建筑開始分成為各有側(cè)重的兩個單獨學(xué)科分支。工程實踐經(jīng)驗的積累促進了理論的發(fā)展。材料力學(xué)、靜力學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)等學(xué)科逐步形成，各種靜定和超靜定桁架內(nèi)力分析方法和圖解法得到很快的發(fā)展。這為大型土木工程建設(shè)的理論提供了很好的交流平臺，有利于促進土木工程建設(shè)理論的進一步發(fā)展。 理論上的突破，反過來極大地促進了工程實踐的發(fā)展，這樣就使近代土木工程這個工程學(xué)科日臻成熟。
第一次世界大戰(zhàn)以后，近代土木工程發(fā)展到成熟階段。 這個時期的一個標志是道路、橋梁、房屋等大規(guī)模建設(shè)的出現(xiàn)。另一個標志是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的廣泛應(yīng)用。
3、現(xiàn)代土木工程時期
第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束剛好是現(xiàn)代土木工程發(fā)展的開端。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，社會生產(chǎn)力出現(xiàn)了新的飛躍，現(xiàn)代主義運動取得了全面勝利。 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進，土木工程進入一個新時代。 在近 40 年中，前 20 年土木工程的特點是進一步大規(guī)模工業(yè)化，而后 20 年的特點則是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對土木工程的進一步滲透。
首先，現(xiàn)代主義的高層建筑在理論計算方面有了新的發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)的分析計算已基本告別傳統(tǒng)的手工計算而采用計算機程序計算，基本上都采用三維空間結(jié)構(gòu)分析計算程序。
其次，高層建筑由于對抗震、抗風的要求高，且建筑多樣化，層數(shù)、
高度日益提高。再者，現(xiàn)代主義的高層建筑反對外部包裝、建筑含義和歷史風格，強調(diào)形式追隨功能和技術(shù)，技術(shù)上升到藝術(shù)層次。
二、土木工程理論、材料及技術(shù)的發(fā)展
通過多年來實踐探索，土木工程的發(fā)展日臻完善。在科學(xué)理論方面，理論研究精密化，計算力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、動態(tài)規(guī)劃法、網(wǎng)絡(luò)理論、隨機過程論、濾波理論的成果，隨著計算機的普及而滲進了土木工程領(lǐng)域。 結(jié)構(gòu)動力學(xué)也已發(fā)展完備，荷載不再是靜止的和確定性的，而被作為隨時間變化的隨機過程來處理。 靜態(tài)的、確定的、線性的、單個的分析，逐步被動態(tài)的、隨機的、非線性的、系統(tǒng)與空間的分析所代替。 電子計算機使高次超靜定的分析成為可能，進而使得高層建筑中框架-剪刀墻體系、 筒中筒體系空間工作和大跨度的橋梁得以實現(xiàn)。 大跨度建筑的形式層出不窮，薄殼、懸索、網(wǎng)架和充氣結(jié)構(gòu)覆蓋大片面積，滿足種種大型社會公共活動的需要。 從材料特性、結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)抗力計算到極限狀態(tài)理論，在土木工程各個分支中都也得到了充分發(fā)展。 理論研究的日益深入，使現(xiàn)代土木工程取得了許多質(zhì)的進展。
在工程材料方面，標號為 500～600 號的混凝土已在工程中普遍應(yīng)用，而輕質(zhì)、高強化的混凝土成為大跨、高層、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程的新要求。 高強鋼材與高強混凝土的結(jié)合使預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)得到較大的發(fā)展，先張法和后張法的預(yù)應(yīng)力混凝土屋架、吊車梁和空心板在工業(yè)建筑和民用建筑中廣泛使用。 同時鋁合金、鍍膜玻璃、石膏板、玻璃鋼等工程材料以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步為背景發(fā)展迅速，為大跨、高層、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程建設(shè)提供了全新的支持。
在施工技術(shù)方面，種種現(xiàn)場機械化施工方法發(fā)展得特別快。 同步液壓千斤頂，滑模，直升機安裝天線，用一群小提升機同步提升大面積平板的升板結(jié)構(gòu)等一系列施工方法廣泛應(yīng)用。 此外，鋼制大型吊裝設(shè)備與混凝土自動化攪拌樓、輸送泵等相結(jié)合，形成了一套現(xiàn)場機械化施工工藝，使傳統(tǒng)的現(xiàn)場灌筑混凝土方法獲得了新生命，在高層、多層房屋和橋梁中部分地取代了裝配化，成為一種發(fā)展很快的方法。
精密化的理論研究、全新的工程材料和先進的施工技術(shù)，使得大跨、高層、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型土木工程的建設(shè)成為可能。
三、土木工程發(fā)展新方向
飛速的經(jīng)濟發(fā)展， 使得大城市及超級大城市的數(shù)量急劇上升，人們對空間的概念日趨強烈，寸土寸金普遍成為人們的共識。 因此為了滿足人們對日益發(fā)展的空間需求，高層、超高層建筑的建設(shè)得到普遍重視。 同時高層、超高層建筑的建設(shè)也是解決人們空間日趨緊張問題的重要途徑。
飛速經(jīng)濟的發(fā)展不僅僅是空間需求的問題，更有電力、能源等多方面的需求。 大型水利水電工程的建設(shè)，大型礦山資源的開發(fā)，石油、天然氣等重要能源的運輸?shù)榷汲蔀橛绊懡?jīng)濟發(fā)展的重要因素。 因此，大型公益土木工程的修建，顯得極為重要。
引言
土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對國家的經(jīng)濟建設(shè)和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關(guān)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、衣料生產(chǎn)貯藏基地、食品冷庫、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現(xiàn)代人類生活和發(fā)展的必要場所空間。
1 土木工程的歷史
1.1中國土木工程的歷史：遠在上古時期，中國古人類就在野處穴居，為了避免野獸侵襲，有巢氏（中國的傳說中的巢居的發(fā)明者），才教古人離開天然巖洞、構(gòu)木為巢，居于樹上。我國古代土木工程多采用土、石、木等材料建造，建造技術(shù)和藝術(shù)造型達到當時極高的成就。像長城、趙州橋、都江堰等都是具有代表性的中國古代土木工程的杰作。
1.2 世界土木工程發(fā)展歷史：在歐洲，大約8000年前已開始采用曬干的磚；鑿琢自然石的采用，大約在5000～6000年前；至于在建筑中采用燒制的磚，亦有3000年的歷史。世界古代的偉大建筑，以公認的七大奇跡最為引人注目，它們都建于公元前600年～公元前200年，且均為石材建造，大都用于宗教、軍事和航海。且都是建于當時經(jīng)濟和科技非常發(fā)達的地區(qū)，說明土木工程的發(fā)展與經(jīng)濟繁榮和科技進步是密不可分的。
2土木工程的現(xiàn)狀
2.1世界現(xiàn)狀：隨著19世紀中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開始使用，以及20世紀20年代后期預(yù)應(yīng)力混凝土的制造成功，建造摩天大樓、大跨度建筑和跨海峽1000m以上的大橋成為可能。目前，世界上最高建筑是中國臺北的101大廈，總高度為508m。近代體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春筍般涌現(xiàn)。
2.2 中國現(xiàn)狀：回顧20世紀特別是改革開放20年來，我國建設(shè)取得舉世矚目的輝煌成就。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。其他具有代表性的高層建筑還有深圳的地王大廈。在特種結(jié)構(gòu)方面，我國有4所電視塔排在世界前十位，其中1995年建成的上海東方明珠電視塔以468m的高度排在世界第三位。為迎接2008年的奧運會，北京將建設(shè)一大批大跨超長建筑，像國家體育場“鳥巢”結(jié)構(gòu)、國家游泳中心“水立方”、國家大劇院等。無論在工程結(jié)構(gòu)的改革、建筑功能使用、新技術(shù)和新材料的采用上及合理組織施工方面，還是在抗震分析和計算機程序應(yīng)用上及有關(guān)抗震控制試驗研究上，我國均達國際先進水平。
3未來土木工程的發(fā)展
3.1指導(dǎo)理論的繼續(xù)發(fā)展。在可以預(yù)見的將來，土木工程工程技術(shù)理論的核心部分仍然是力學(xué)，新的分析方法和新的數(shù)值處理方法將是土木工程中力學(xué)的突破方向。在對復(fù)雜結(jié)構(gòu)、流體介質(zhì)等情況下的受力分析和近似上，現(xiàn)有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數(shù)學(xué)在將來也應(yīng)該有很大的發(fā)展，用以處理土木工程技術(shù)中復(fù)雜的數(shù)值問題。更先進的電子計算機的應(yīng)用，使得對復(fù)雜的情況的模擬更有把握，更接近于現(xiàn)實。力學(xué)也會突破宏觀框架，向微觀發(fā)展，控制論，虛擬現(xiàn)實等技術(shù)也在力學(xué)中加深影響。另一方面，土木工程學(xué)科將向周圍繼續(xù)發(fā)散，與材料，環(huán)境，化學(xué)，電子信息，機械。城市規(guī)劃，建筑等相關(guān)學(xué)科進一步的交叉，融合，互相支持，互相服務(wù)。土木工程內(nèi)部的次級學(xué)科也同時會在現(xiàn)實需要的推動下產(chǎn)生出新的學(xué)科。
3.2工程實現(xiàn)的變化。土木建筑的最終目的是建設(shè)出合乎設(shè)計要求的工程構(gòu)造物，從設(shè)計到成果中間需要一個很長的工程實現(xiàn)的過程。這也是土木工程一個重要的組成部分。甚至可以說是土木工程最重要的方面，有了好的理論和設(shè)計，沒有好的工程實踐，一樣不會產(chǎn)生一個優(yōu)秀的作品。
信息時代正在迎面走來，其他學(xué)科和其他方面的新觀點新技術(shù)，必然的也會影響到土木工程。并且為這一傳統(tǒng)學(xué)科注入新的活力。包括控制理論，施工技術(shù)，新材料，環(huán)境工程，經(jīng)濟理論等等。
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(shù)據(jù)資料的收集，分析，整理；對建筑物結(jié)構(gòu)，強度，可靠性的分析和相應(yīng)對策的決策等。這些也是主動控制和智能化實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
可持續(xù)發(fā)展和人性化。這兩個要求是與社會經(jīng)濟的發(fā)展相適應(yīng)的，社會的發(fā)展要求更加充分地合理的利用資源，社會生活水平的提高也提高了對土木建筑設(shè)施人性化的要求。整個土木工程過程是建立在對資源和能源的不斷消耗上的，在可持續(xù)發(fā)展成為整個社會的主題的時候，土木工程也必然地要面對這個問題。對資源和能源的節(jié)約，包括在建設(shè)中的和使用過程中的，成為土木工程以后的一個方向，這要求有良好的設(shè)計和有效的運作管理機制，土木工程構(gòu)筑物在它的整個壽命周期，從規(guī)劃，設(shè)計，建造到建成后的使用，維護，拆除都要盡量的將對環(huán)境的影響降到最小，同時盡可能大發(fā)揮它的社會經(jīng)濟效應(yīng)。這對土木工程提出了新的要求。
3.3主動控制技術(shù)。迄今，絕大部分的土木工程建筑都是被當做一個靜態(tài)的，被動的物體。對周圍環(huán)境的影響，如風動，溫度變化，突發(fā)事件等只能依靠自身的結(jié)構(gòu)進行被動的抵御。顯得缺少靈活性和應(yīng)變能力。今后土木建筑設(shè)施的一個發(fā)展方向之一就是主動控制技術(shù)在建筑構(gòu)造物中的應(yīng)用。運用計算機技術(shù)和模糊控制技術(shù)，以及一些預(yù)設(shè)的控制結(jié)構(gòu)。使得建筑物能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境因素做出適當?shù)姆磻?yīng)。
4結(jié)束語
土木工程當今的發(fā)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(xù)發(fā)展道路，努力創(chuàng)新，土木工程定會走向新的高峰!
參考文獻
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中圖分類號：S969.1 文獻標識碼：A
建造一項工程設(shè)施一般要經(jīng)過勘察、設(shè)計和施工三個階段，需要運用工程地質(zhì)勘察、水文地質(zhì)勘察、工程測量、土力學(xué)、工程力學(xué)、工程設(shè)計、建筑材料、建筑設(shè)備、工程機械、建筑經(jīng)濟等學(xué)科和施工技術(shù)、施工組織等領(lǐng)域的知識 ，以及電子計算機和力學(xué)測試等技術(shù)。因而土木工程是一門范圍廣闊的綜合性學(xué)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(chǎn)需要。后來，人們?yōu)榱诉m應(yīng)戰(zhàn)爭、生產(chǎn)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(shù)給予很大注意，取得了卓越的成就；而且對其他工程設(shè)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(huán)境建造了許多在藝術(shù)上十分優(yōu)美、功能上又十分良好的工程。古代中國的萬里長城，現(xiàn)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(fā)展趨勢具體地表現(xiàn)在以下幾個方面。
一是建筑材料。高強輕質(zhì)的新材料不斷出現(xiàn)。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(yīng)用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有些價格過高，應(yīng)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(xù)進展。
二是地質(zhì)地基。建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)和地基的構(gòu)造及其在天然狀態(tài)下的應(yīng)力情況和力學(xué)性能，不僅直接決定基礎(chǔ)的設(shè)計和施工，還常常關(guān)系到工程設(shè)施的選址、結(jié)構(gòu)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(zhì)和地基的勘察技術(shù)，目前主要仍然是現(xiàn)場鉆探取樣，室內(nèi)分析試驗，這是有一定局限性的。為適應(yīng)現(xiàn)代化大型建筑的需要，急待利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來創(chuàng)造新的勘察方法。
三是工程規(guī)劃。以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設(shè)施的規(guī)模日益擴大，現(xiàn)在已有必要也有可能運用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，這類工程的社會效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對于趨利避害要作全面的考慮。
四是工程設(shè)計。人們努力使設(shè)計盡可能符合實際情況，達到適用、經(jīng)濟、安全、美觀的目的。為此，已開始采用概率統(tǒng)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(tǒng)計規(guī)律，積極發(fā)展反映材料非彈性、結(jié)構(gòu)大變形、結(jié)構(gòu)動態(tài)以及結(jié)構(gòu)與巖同作用的分析，進一步研究和完善結(jié)構(gòu)可靠度極限狀態(tài)設(shè)計法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等理論；同時發(fā)展運用電子計算機的高效能的計算和設(shè)計方法等。
五是工程施工。隨著土木工程規(guī)模的擴大和由此產(chǎn)生的施工工具、設(shè)備、機械向多品種、自動化、大型化發(fā)展，施工日益走向機械化和自動化。同時組織管理開始應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法，日益走向科學(xué)化；有些工程設(shè)施的建設(shè)繼續(xù)趨向結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標準化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣，不僅可以降低造價、縮短工期、提高勞動生產(chǎn)率，而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問題，以建造過去難以施工的工程。
未來土木工程的發(fā)展是指導(dǎo)理論的繼續(xù)發(fā)展。在可以預(yù)見的將來，土木工程工程技術(shù)理論的核心部分仍然是力學(xué)，新的分析方法和新的數(shù)值處理方法將是土木工程中力學(xué)的突破方向。在對復(fù)雜結(jié)構(gòu)、流體介質(zhì)等情況下的受力分析和近似上，現(xiàn)有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數(shù)學(xué)在將來也應(yīng)該有很大的發(fā)展，用以處理土木工程技術(shù)中復(fù)雜的數(shù)值問題。更先進的電子計算機的應(yīng)用，使得對復(fù)雜的情況的模擬更有把握，更接近于現(xiàn)實。力學(xué)也會突破宏觀框架，向微觀發(fā)展，控制論，虛擬現(xiàn)實等技術(shù)也在力學(xué)中加深影響。
土木工程當今的發(fā)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(xù)發(fā)展道路，努力創(chuàng)新，土木工程定會走向新的高峰!
參考文獻：
多年以來，人類面對頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害始終無能為力，受到地震、洪水、干旱、泥石流等自然災(zāi)害的影響，人類社會的生產(chǎn)和生活活動都受到了不同程度的影響；與此同時，交通事故、火災(zāi)、爆炸等人為災(zāi)害也同樣威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展也產(chǎn)生了一定的影響。災(zāi)害的破壞力是我們無法控制的，但是很多災(zāi)害的發(fā)生卻是可以通過一定的技術(shù)手段來預(yù)測，如果能夠?qū)?zāi)害的發(fā)生有一定的預(yù)見，做好相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)工作，便能夠極大的降低災(zāi)害帶來的損失，這就需要我們不斷的探索和實踐。目前，防災(zāi)減災(zāi)已經(jīng)被列為土工程學(xué)科中的二級學(xué)科，這也說明了土木工程在防災(zāi)減災(zāi)工作中的重要性。
一、災(zāi)害的涵義
1.災(zāi)害的定義
災(zāi)害指的是為人類社會的生存和生產(chǎn)帶來破壞性影響的行為或者是事物，而根據(jù)國際衛(wèi)生組織的相關(guān)規(guī)定，將災(zāi)害定義為：“任何能引起設(shè)施破壞、經(jīng)濟嚴重受損、人員傷亡、健康狀況惡化的事件，如其規(guī)模已超出事件發(fā)生社區(qū)的承受能力而不得不向社區(qū)外部尋求專門扶助時，應(yīng)可稱其為災(zāi)害。”從某種意義上說，災(zāi)害不僅包括自然災(zāi)害，同時也包括人為產(chǎn)生的破壞性影響，災(zāi)害最顯著的兩個特征就是破壞造成的損失是巨大的，而且其已經(jīng)超過的社區(qū)的承受能力。
2.災(zāi)害的分類
災(zāi)害按形成原因可以分為自然災(zāi)害、人為災(zāi)害兩類。其中，自然災(zāi)害有地貌災(zāi)害（滑坡、水土流失、泥石流、山崩、沙漠化）、地質(zhì)災(zāi)害（海嘯、地震、地下毒氣、火山爆發(fā)）、氣象災(zāi)害（洪澇、暴雨、冰雹、龍卷風、熱帶氣旋、雷電、凍害、高溫、干旱）、天文災(zāi)害（太陽活動異常、宇宙射線異常、天體撞擊）、生物災(zāi)害（病蟲害、有害動物）等。人為因素引起的災(zāi)害有工程災(zāi)害（有害物質(zhì)失控、爆炸、工程塌方）、生態(tài)災(zāi)害（環(huán)境污染、人口過剩、資源衰竭）、社會生活災(zāi)害（戰(zhàn)爭、火災(zāi)、暴力、社會動亂、恐怖活動、交通意外）等。
3.災(zāi)害的發(fā)展
在人類社會多年的發(fā)展歷程中，災(zāi)害無時無刻不在威脅和影響著人們的生命和財產(chǎn)安全，往往一次巨大的災(zāi)害就會導(dǎo)致成千上萬的人受到影響。同時，災(zāi)害自身所具有的突發(fā)性使得人們在沒有任何準確的情況下遭受巨大的損失，如汶川地震的發(fā)生，帶來巨大經(jīng)濟損失的同時，也造成了大量的人員傷亡，這對于國家和經(jīng)濟的發(fā)展都產(chǎn)生了嚴重的影響。而從全國范圍來說，我國是世界上自然災(zāi)害較多的國家之一，每年由于自然災(zāi)害造成的損失約占國民生產(chǎn)總值的30%左右?？梢姡瑸?zāi)害對于人類社會帶來的影響無疑是直接的和巨大的。與此同時，由于人為引起的災(zāi)害也在不斷的增加，火災(zāi)、交通事故、工程塔防的頻繁發(fā)生，也為國民經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的阻礙作用。
二、土木工程在防災(zāi)減災(zāi)中的重要性
1.土木工程的特性
土木工程本身具有較多的特性，這也決定了其在人類社會的發(fā)展過程中所發(fā)揮的重要作用，可以從以下幾個方面來分析：
第一，防護性。土木工程對人類的防護作用自遠古時代開始已經(jīng)延續(xù)至今。最早的土木工程建筑的出發(fā)點是為了抵御自然災(zāi)害，簡單的遮風擋雨、躲避野獸。而隨著人類生活環(huán)境的日漸復(fù)雜，土木工程逐漸用于各個領(lǐng)域中，如軍事防護等等，被賦予了越來越多的復(fù)雜功能?，F(xiàn)代土木工程技術(shù)的發(fā)展使得土木工程的防護性日漸增強，在很多高科技領(lǐng)域中都發(fā)揮了重要的作用，如核反應(yīng)需要重混凝土為主體的反應(yīng)堆來保證其安全性。
第二，超前性。防護作用的體現(xiàn)在于其在災(zāi)害發(fā)生之前的保護作用，人們必須要事先做好相應(yīng)的防護措施才能抵御風雨和野獸的侵襲，必須要事先挖好人防工程才能抵御敵方的炮火，所以說，土木工程所具有的超前性也是發(fā)揮其特性的重要體現(xiàn)。從古代的萬里長城，到如今的人防工事，無疑不是在對災(zāi)害的預(yù)計基礎(chǔ)上所采取的防護措施。因此，土木工程在各行各業(yè)中所發(fā)揮的作用也日漸重要，正是由于其本身所具有的超前性，使得其防護作用能夠獲得充分發(fā)揮。
第三，基礎(chǔ)性。土木工程建設(shè)的部分通常情況下都是基礎(chǔ)工程，無論是道路、橋梁，還是房屋建筑，其所涉及到的無一不是基礎(chǔ)性的工程，同時土木工程的基礎(chǔ)性也表現(xiàn)在其建設(shè)周期長、資金投入大等特點，正是這些特點也決定了其具有很長的服役周期，很多公元前的土木建筑在現(xiàn)代社會中仍然發(fā)揮著重要的作用，如隋朝的大運河，至今仍然在通航。
第四，普遍性。土木工程的普遍性體現(xiàn)在其不是單一的在某個行業(yè)中發(fā)揮作用，而是在各行各業(yè)中都發(fā)揮著巨大的作用，每個行業(yè)離開土木工程都無法順利的運轉(zhuǎn)。而從土木工程自身的發(fā)展來說，其需要不斷的提高和進步，才能適應(yīng)不同行業(yè)的應(yīng)用需求，促進其作用更好的發(fā)揮。
第五，持久性。人類社會的發(fā)展經(jīng)歷一個漫長而持久的過程，而土木工程在人類社會的發(fā)展過程中也是恒久的，對于自然災(zāi)害我們無法完全消滅，但是可以通過修葺防護措施來預(yù)防和降低災(zāi)害的破壞，所以在這個過程中，土木工程所承擔的任務(wù)也仍然持續(xù)，也可以說，土木工程的持久性與人類社會的發(fā)展是相互依存的。
2.土木工程在防災(zāi)減災(zāi)中的作用
土木工程自身所擁有的多個特性決定了其在防災(zāi)減災(zāi)工作中的重要性，無論在任何一種災(zāi)害面前，土木工程都承擔著其重要的作用。我們可以通過防震結(jié)構(gòu)的設(shè)計來降低地震災(zāi)害的破壞力，通過防洪工程來阻擋龍澇災(zāi)害，利用渠道水庫的作用來緩解自然干旱等，正因為土木工程所具有的特性，才能使其在各個行業(yè)中都能發(fā)揮重要的作用。近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國土木工程的建設(shè)方面也不斷取得新的進展，在工程建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化方面更加適應(yīng)其防護作用的發(fā)揮，同時在防震減震、提高建筑穩(wěn)定性等方面都有了技術(shù)性的突破。在橋梁等交通工程中，也充分利用防震支架燈，通過分離作用來降低災(zāi)害的作用，保證各項生產(chǎn)活動的有序進行。總的來說，土木工程的特性決定了其在防災(zāi)減災(zāi)工作中的重要地位，我們應(yīng)當不斷提高土木工程的建設(shè)技術(shù)，從而促進其作用更好的發(fā)揮。
結(jié)束語：
自然界的災(zāi)害是人類無法控制的，但是我們可以通過必要的防護措施來降低災(zāi)害帶來的損失。土木工程結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中一種常見的結(jié)構(gòu)，其在防災(zāi)減災(zāi)工作中發(fā)揮著重要的作用，而隨著建筑工程事業(yè)的不斷發(fā)展，更加需要對土木工程進行科學(xué)和合理的運用，未雨綢繆，做好災(zāi)害的預(yù)防工作，將災(zāi)害發(fā)生的損失降到最低，以此保障人民群眾的生命和財產(chǎn)阿全，促進國民經(jīng)濟健康發(fā)展。
參考文獻：
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[2]崔京浩.災(zāi)害的嚴重性及土木工程在防災(zāi)減災(zāi)中的重要性[J].工程力學(xué)，2006（02）
一、纖維增強塑料筋的優(yōu)點
纖維增強塑料筋（Fiber Reinforced Polymer rebar，簡稱FRP筋），這種復(fù)合材料是由纖維材料與基體材料按一定的比例混合， 經(jīng)過特別的模具擠壓、拉拔而形成的高性能型材料。以往的土木工程，基本采用鋼筋與混凝土，這種材料由于經(jīng)受不了長時間的空氣水分的侵蝕考驗，導(dǎo)致一些土木工程出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量問題，在人們都在為工程建筑感到煩惱的時候，20世紀80年代，國外研制出了纖維增強塑料筋，它具有超強的耐腐蝕性、自重輕、抗疲勞等諸多特點，深受土木工程建設(shè)的好評，我國也在90年代開始對纖維增強塑料筋進行具體的研究與分析，也逐漸總結(jié)出了纖維增強塑料筋的諸多優(yōu)點，找到了不同纖維增強塑料筋適應(yīng)的建筑領(lǐng)域，在研究的同時，也發(fā)現(xiàn)了纖維增強塑料筋的一些缺點，并在及時進行研究，努力改正其缺點。據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在美國的建筑物中，將近50萬座橋梁中，有四分之一是因為鋼筋銹蝕而嚴重受損，而國家也為此付出了巨額的費用。為了避免工程的損失，也避免國家支付不必要的費用，專家積極的研究高性能的新型材料，纖維增強塑料筋的出現(xiàn)，解決了土木工程建設(shè)中的許多重大問題。在目前的土木工程建設(shè)中應(yīng)用的纖維增強塑料筋主要是碳素纖維增強塑料（CFRP）、玻璃纖維增強塑料（GFRP）和芳纖維增強塑料（AFRP），這幾種新型材料被廣泛的應(yīng)用于土木工程的建設(shè)中。纖維增強塑料筋有自己獨特的優(yōu)點，例如抗拉強度高，纖維增強塑料筋的抗拉強度是一般普通鋼筋的2倍到10倍，有數(shù)據(jù)顯示廣泛應(yīng)用于土木工程中的碳素纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料和芳纖維增強塑料與普通鋼筋和高強鋼絲的抗拉強度（MPa）分別是：普通鋼筋的抗拉強度是400，高強鋼絲的抗拉強度是1860，碳素纖維增強塑料的抗拉強度是1650-2601，玻璃纖維增強塑料的抗拉強度是1380-1720，而芳纖維增強塑料的抗拉強度是1200-2070，這些數(shù)據(jù)充分顯示，纖維增強塑料筋在土木工程應(yīng)用中的抗拉強度優(yōu)勢。其次纖維增強塑料筋有很好的抗腐蝕性能，特別是碳素纖維增強塑料和紡纖維增強塑料在極其惡略的環(huán)境下，都能有很好的抗腐蝕性。纖維增強塑料筋還具有無磁性，尤其是表現(xiàn)在陰雨環(huán)境中，由于這種優(yōu)勢，纖維增強塑料筋也被使用在一些特殊的領(lǐng)域。另外纖維增強塑料筋的抗疲勞性能也很好，尤其表現(xiàn)在碳素纖維增強塑料和芳纖維增強塑料，它們的抗疲勞性是鋼材的3倍。纖維增強塑料筋具有低松弛性，它是用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中時可以減少由于預(yù)應(yīng)力筋松弛而引起的預(yù)應(yīng)力損失。纖維增強塑料筋的優(yōu)點還有很多，這也是它被廣泛應(yīng)用于土木工程中的原因，而纖維增強塑料筋在土木工程中的應(yīng)用，也一直是國內(nèi)外土木工程界的前沿課題之一。我們只有不斷的改進與更新技術(shù)，才能讓我國的土木工程建設(shè)得到更好的發(fā)展，推動我國工程的整體發(fā)展，使我國在土木工程建設(shè)領(lǐng)域中更上一層樓，走在世界的前端。
二、纖維增強塑料筋的缺點
纖維增強塑料筋在土木工程的建設(shè)中表現(xiàn)出來了很多的優(yōu)點，也同樣表現(xiàn)出了一些缺點，這也是我們需要研究的地方，只有盡量改進纖維增強塑料筋的缺點，才能更好的應(yīng)用于土木工程的建設(shè)中。纖維增強塑料在土木工程建設(shè)中表現(xiàn)出的缺點如下，纖維增強塑料筋的彈性模量較小，有數(shù)據(jù)顯示，普通鋼筋的彈性模量是210，高強鋼絲的彈性模量是200，碳素纖維增強塑料的彈性模量是150-220，玻璃纖維增強塑料的彈性模量是50-65，芳纖維增強塑料的彈性模量是50-120，在以上數(shù)據(jù)可以看出，與鋼材相比較，大部分的纖維增強塑料筋產(chǎn)品彈性模量小，所以纖維增強塑料筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計通常由變形控制。其次與鋼材相比較，纖維增強塑料筋的抗剪強度較低，它的強度僅為抗剪強度的5%-20%，所以纖維增強塑料筋產(chǎn)品在進行連接的時候，要使用特殊的銜接工具進行安全工作，這為我們的連接工作提出了一個很大的難題，但這同時也是我們重點進行研究的問題之一。纖維增強塑料筋的長期耐溫性能較差，它不能夠在高溫下長期使用。以上的一些缺點都是我們在土木工程的建設(shè)中，一點一滴總結(jié)出來的，我們應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)，及時改正，對纖維增強塑料筋的產(chǎn)品進行進一步的研究，爭取克服重重困難，攻克一個一個的難關(guān)，改掉缺點。只有這樣才能讓纖維增強塑料筋在土木工程的建設(shè)中發(fā)揮自身最大的能力，為土木工程的建設(shè)做出最大的貢獻。
三、纖維增強塑料筋在土木工程中應(yīng)用
現(xiàn)在，纖維增強塑料筋被廣泛的應(yīng)用在土木工程中，并在其他的建設(shè)領(lǐng)域也得到了廣泛的發(fā)展，例如在建筑工程中應(yīng)用，纖維增強塑料筋被作為新建結(jié)構(gòu)的框架，來提高結(jié)構(gòu)性能，還被大量的應(yīng)用于對古代建筑的維修工程中。纖維增強塑料筋被大量應(yīng)用于巖土建筑中，由于纖維增強塑料筋的耐腐蝕性特點。在長期潮濕陰暗的條件下，纖維增強塑料筋比鋼材的耐腐蝕性強，多被應(yīng)用于潮汐變化的干濕交替的擋土墻等。纖維增強塑料筋還被應(yīng)用于橋梁的建設(shè)中，由于本身具有較低的松弛型，它是用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中時可以減少由于預(yù)應(yīng)力筋松弛而引起的預(yù)應(yīng)力損失，所以可應(yīng)用與預(yù)應(yīng)力混凝土橋中的預(yù)應(yīng)力筋，甚至可以用于整個的橋梁建設(shè)中去，在橋梁補強加固方面又有一定的應(yīng)用。碳素纖維增強塑料就被很好的應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土高速公路的橋梁建設(shè)中，而芳纖維增強塑料則被很好地應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋的建設(shè)中。此外，在德國的一些橋梁應(yīng)用了玻璃纖維增強塑料。纖維增強塑料筋不只是在土木工程，在港口、碼頭的建造結(jié)構(gòu)中也被廣泛應(yīng)用，由于地理位置的特殊性，對于材料要求就更加的強烈，以往的混凝土結(jié)構(gòu)，不適應(yīng)海洋結(jié)構(gòu)，即便我們采用最后的混凝土層，它的防腐蝕時間也只能維持15年，這與永久和半永久的海洋結(jié)構(gòu)不相符合，而采用纖維增強塑料筋，這個問題就迎刃而解了，因為它具有很強的防腐蝕性，對于海水的長時間侵蝕，有很好的防范效果。
綜上所述，纖維增強塑料筋在土木工程中得到了很好的應(yīng)用，它的一系列優(yōu)點，使土木工程的建設(shè)更加的完善，也被廣泛的應(yīng)用于一些特殊的場所，幫助全世界的土木工程建設(shè)解決了很多的難題。它超強的腐蝕性，被廣泛的應(yīng)用在碼頭、港口的建設(shè)中，打敗了鋼材的低抗腐蝕性，它超強的抗拉強度也遠遠的超過了鋼材，在土木工程的建設(shè)中起了很好的作用。纖維增強塑料筋的優(yōu)點很多，但在土木工程的建設(shè)中也同樣體現(xiàn)出了一些缺點，它的彈性模量度比較低，尤其是玻璃纖維增強塑料和芳纖維增強塑料，所以它的結(jié)構(gòu)設(shè)計通常是由變形控制，還有就是他的抗剪強度較低，所以在進行連接工作的時候，要運用專業(yè)的連接工具，這些纖維增強塑料筋的缺點還需要我們一同努力去解決。由于纖維增強塑料筋的獨特性能，它以廣泛應(yīng)用在許多的國家，在歐美和日本也已成為研究的熱點，纖維增強塑料筋在土木工程中的廣泛應(yīng)用，也同時得到了很多人員的關(guān)注與研究，使其發(fā)展的越來越好，纖維增強塑料筋的應(yīng)用，也一定會為我國的建筑領(lǐng)域帶來不可小視的綜合效果，它也必定會成為一種常用的建筑材料，應(yīng)用越來越廣泛，有很好的發(fā)展前景。
1.土木工程概述
土木工程的說法，存在許多種解說，可是其根本內(nèi)容是不變的，土木工程即是公路、橋梁等等建造各種工程的總稱。它是在科學(xué)技術(shù)范疇內(nèi)的一種工程方面的表現(xiàn)，即土木工程與科學(xué)技術(shù)是息息相關(guān)的。土木工程還能夠是一門藝術(shù)。不少處于藝術(shù)巔峰的修建都是依靠土木工程的技術(shù)支持?？偠灾?，關(guān)于土木工程，它是咱們?nèi)缃裆钏仨毜囊揽?。土木工程在中國有著明顯的年代特征，不一樣的年代有著不一樣的特征，最顯著地表現(xiàn)即是修建特征的改變。所以，使用土木工程的這些特色，對古代修建的研討也是極其重要的。
2.分析土木工程施工管理中存在的問題
2.1 管理人員的施工質(zhì)量管理意識較低
土木工程施工階段對于質(zhì)量管理人員是十分重要的，管理人員管理意識的高低很大程度上決定了工程的施工質(zhì)量。如果在土木工程的施工質(zhì)量管理中現(xiàn)場的或是質(zhì)量管理責任人的管理意識較低，缺乏發(fā)現(xiàn)問題的敏感性，在出現(xiàn)了質(zhì)量問題后也不能及時的發(fā)現(xiàn)并采取措施解決，在后期的施工中，出現(xiàn)的質(zhì)量問題一定會對工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。土木工程的施工尤其特有的特點，土木施工中的材料很多在使用后就不能在重新使用，因此如果不及時發(fā)現(xiàn)問題，后果是不堪設(shè)想的。另外對于細小問題不夠重視，累積后在完工階段也會發(fā)展成為大的問題，如果影響施工驗收，不能定期交工，對于建設(shè)方造成的經(jīng)濟損失是不可估量的。
2.2 對施工人員的管理缺乏完善的管理體系
土木施工中施工人員是施工建設(shè)的主體，施工人員的素質(zhì)對于工程的質(zhì)量有較大的影響。如果施工人員的素質(zhì)較低專業(yè)技術(shù)水平較低在施工階段就會出現(xiàn)較多的質(zhì)量技術(shù)問題，給施工質(zhì)量管理帶來較多的麻煩，影響施工的進度。在施工的準備階段如果沒有對施工人員的專業(yè)技術(shù)水平進行考核和崗前培訓(xùn)，將技術(shù)質(zhì)量較差的人員引用到隊伍中也會對施工質(zhì)量起到負面的影響作用。
2.3 對施工材料管理不善
土木工程的施工質(zhì)量管理中，對于施工材料的管理不到位也是常見的問題。在土木工程的施工階段使用的施工材料的質(zhì)量對于工程的質(zhì)量也有較大的影響。如果材料管理人員對于一些需要控制溫度和濕度的材料隨意的進行堆放，如果材料受到影響發(fā)生變質(zhì)后被應(yīng)用到工程中后果是非常嚴重的，如果是承重或是防水材料產(chǎn)生的后果更加嚴重。同時材料的質(zhì)量同樣受到采購人員的影響，如果采購人員的技術(shù)業(yè)務(wù)水平低，沒有分辨材料質(zhì)量高低的能力，將劣質(zhì)的材料購進使用在工程中也會對工程質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。另外如果采購人員為了一己私利購回劣質(zhì)的材料也會影響工程的質(zhì)量。甚至影響竣工驗收。
3.加強土木工程管理重要性的措施分析
3.1以技術(shù)推動施工管理水平的提升
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，土木工程施工管理的信息化水平也有了相應(yīng)的提高，將計算機急速與施工管理有機結(jié)合，能夠極大的提高管理的效率。施工管理中，通過信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，將工程施工過程中的管理要素進行數(shù)據(jù)化分析，建立施工管理數(shù)據(jù)庫，使得各項數(shù)據(jù)能夠通過內(nèi)部管理網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)共享。這種網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)極大的提高了相關(guān)數(shù)據(jù)的傳遞速度和利用效率，有利于提升管理的效率和水平，對于工程質(zhì)量的控制也有著積極的意義。先進技術(shù)的應(yīng)用，使得工程管理措施更具科學(xué)、合理的依據(jù)，有利于各項工作的有序開展，能夠極大的提高施工管理的效率和質(zhì)量。
3.2對施工材料進行科學(xué)的管理
在土木工程的施工階段材料的質(zhì)量很大程度上決定了整個工程的整體質(zhì)量因此如果想進一步確保土木工程的施工質(zhì)量，對施工時使用的材料進行科學(xué)的管理是十分必要的。在土木工程的施工階段進行施工材料的質(zhì)量管理應(yīng)該做到以下兩方面的要求。前提是要在監(jiān)理人員的監(jiān)督下進行。第一，選擇優(yōu)質(zhì)材料的供應(yīng)商作為企業(yè)的長期合作方，采購優(yōu)質(zhì)的施工材料。同時在采購的階段要有專業(yè)的技術(shù)人員進行抽樣檢測，符合要求后方能進場使用。對于不合格的材料一律不得使用。保證所購材料符合工程建設(shè)要求，防止次級材料進入施工現(xiàn)場。要建立個人負責制，嚴格規(guī)范材料采購人員行為，使其不因一己私利而忽視材料的質(zhì)量。二是對施工現(xiàn)場材料進行管理，做好材料的儲存，尤其是在儲存環(huán)境要進行重點管理，在溫度上和濕度上重點把握，一旦發(fā)現(xiàn)存儲環(huán)境影響到材料的質(zhì)量，要及時更換存儲環(huán)境，確保土木工程施工材料的質(zhì)量，也才能夠確保土木工程施工的質(zhì)量，提高土木工程施工質(zhì)量的管理水平。
3.3不斷提高施工企業(yè)全員的安全意識
領(lǐng)導(dǎo)階層要率先起到模范帶頭作用，建立健全相關(guān)的安全管理制度，落實責任監(jiān)督管理體系和獎懲措施，激發(fā)施工人員安全生產(chǎn)的主動性。定期組織施工安全知識的學(xué)習和宣傳，對企業(yè)全員的施工安全認知程度和技能水平給予不定期測評，不斷提高施工企業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)。防止腐敗風氣在施工企業(yè)中的蔓延，提高土木工程主要負責人的道德意識，避免其由于金錢的誘惑而將工程的質(zhì)量、施工人員的生命安全作為謀取暴利的犧牲品。承擔工程建設(shè)的企業(yè)和技術(shù)人員必須持證上崗，在進入施工現(xiàn)場之前必須使其充分了解工程建設(shè)的具體情況，同時做好安全施工知識的培訓(xùn)。
3.4注重專業(yè)人員的培養(yǎng)和應(yīng)用
在施工管理中，專業(yè)人員的配備能夠使得各項管理功能有序開展，并且使得監(jiān)管工作的重點得以明確，能夠顯著的提升施工管理的整體水平。對于企業(yè)而言，要注重具備專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗的人員的應(yīng)用，并且加強施工管理知識的培訓(xùn)，使其專業(yè)水平和綜合素養(yǎng)都得以提升，以更好的滿足工程施工管理的要求，提高施工管理的水平。根據(jù)工程施工的性質(zhì)和階段的不同，配備具有相應(yīng)資格的人員，使其能夠更好的工程管理與監(jiān)理工作的開展，及時發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的一些問題，使工程質(zhì)量得到有效控制的同時也保證了工程的工期。
結(jié)束語
總而言之，文章通過介紹土木工程施工管理中存在的相應(yīng)的問題，進行一定的分析研究后提出了對應(yīng)的解決措施。土木工程施工的過程是比較復(fù)雜的同時存在的質(zhì)量問題也較多，這些問題的存在，嚴重的制約了土木工程施工的順利進行，影響到土木工程竣工之后的良好使用。因此，施工管理人員應(yīng)該及時的發(fā)現(xiàn)施工中存在著的質(zhì)量問題，并且采取有效的措施進行解決，不斷的提高施工管理質(zhì)量的技術(shù)水平，確保土木工程施工的質(zhì)量，有助于促進土木工程項目的良好施工和竣工。為土木工程行業(yè)的健康快速發(fā)展保駕護航。
參考文獻
[1]標.淺談當前我國土木工程施工管理存在的不足及對策[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010（09）.
經(jīng)濟的快速發(fā)展帶動了現(xiàn)代建筑工程的快速發(fā)展?，F(xiàn)代建筑工程的快速發(fā)展，直接導(dǎo)致了對現(xiàn)代建筑工程的施工技術(shù)要求不斷規(guī)范化、不斷嚴格化。其施工質(zhì)量關(guān)系到整個工程的質(zhì)量，因此，我們有必要對土木工程的施工技術(shù)進行探討，找出其中的關(guān)鍵控制點，以提高土木工程的施工質(zhì)量。
1 土木工程建筑施工的重要性
1.1 推動工程生產(chǎn)效率的發(fā)展
通過建筑土木工程施工技術(shù)智能化、自動化以及機械化等多樣性的影響下，能夠很好地降低諸多不必要的機械費用、人工費用以及管理成本，并且可以促使建筑工程施工技術(shù)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展影響之下，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化，將科學(xué)技術(shù)這一生產(chǎn)力要素滲透現(xiàn)場施工的每一環(huán)節(jié)之中，從而切實提升建筑土木工程的生產(chǎn)效率。
1.2 生態(tài)能源節(jié)約的重要方式主要通過建筑土木工程施工技術(shù)的推動
在建筑土木施工中，生態(tài)化儼然已經(jīng)成為了發(fā)展的主要方向，因而關(guān)于建筑土木工程施工技術(shù)的改進及其發(fā)展與創(chuàng)新也應(yīng)順應(yīng)充分符合這一方向。在建筑項目土施工過程中，通過相關(guān)施工技術(shù)可以充分利用現(xiàn)有資源，使用節(jié)能環(huán)保建筑材料，應(yīng)用自動化的施工技術(shù)，防止在建筑土木工程項目施工中出現(xiàn)環(huán)境污染以及生態(tài)破壞等不利因素，努力降低能源的排放量，從而實現(xiàn)生態(tài)的平衡。
2 土木工程建設(shè)施工技術(shù)特點
2.1 施工技術(shù)出現(xiàn)的歷史性
施工技術(shù)應(yīng)該說自從有了人類以后就產(chǎn)生了施工技術(shù)，各種窯洞、土房的建設(shè)都說明了施工技術(shù)出現(xiàn)經(jīng)歷了非常漫長的發(fā)展歷程。距今已有1400多年的歷史，至今都保存完好，可見我國古代施工技術(shù)水平非常高。
2.2 土木工程施工的復(fù)雜性和易受干擾性
工程建設(shè)的技術(shù)復(fù)雜，管理難度大，易受氣候、周圍環(huán)境等外界因素干擾；一般投資大、生產(chǎn)周期長。
2.3 土木工程施工的固定性和流動性
固定性體現(xiàn)在工程的不可移動性上，流動性包括作業(yè)空間上的的流動和施工隊伍的流動。
2.4 土木工程施工的多樣性
每個工程各不相同，即便外觀結(jié)構(gòu)看似相同也會因水位地質(zhì)條件和其他施工條件不同造成施工時的差異。
2.5 土木工程施工的協(xié)作性和綜合性
工程的施工需要建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理、材料供應(yīng)商等多家不同單位配合協(xié)作完成，各單位溝通協(xié)作對工程的實施影響很大，同時，每個工程都由多個分部工程構(gòu)成，涉及專業(yè)很多，綜合性較強。
3 土木工程技術(shù)施工的要求
3.1 基坑土方的開挖
進行基坑的開挖時應(yīng)遵循如下原則：“分層開挖，先撐后挖”，先進行開挖順序以及分層厚度的確定，然后進行連續(xù)施工，以防地基土出現(xiàn)擾動現(xiàn)象。整個開挖過程都必須認真進行檢查，進行地下水位以下的挖土施工應(yīng)進行科學(xué)降水。
3.2 土方填筑及其壓實
首先進行土料的選用過程中應(yīng)注意如下問題，一是碎石類、砂土及其含水量同壓實要求相符的黏性土可選為填筑土料。二是淤泥，膨脹性土，凍土及有機含量超過8%、含硫酸鹽超過5%的土等不應(yīng)做為填筑土。壓實過程中必須注意壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。填土應(yīng)由低到高，由下向上整個寬度分層鋪填碾壓或夯實。填方應(yīng)分層進行并盡量采用同類土填筑。應(yīng)在相對兩側(cè)或四周同時進行回填與夯實。當天填筑應(yīng)在當天壓實。
4 土木工程建設(shè)的施工技術(shù)
4.1 淺基坑的開挖及其支護技術(shù)
首先，土方的邊坡應(yīng)以當?shù)氐耐临|(zhì)、開挖的深度及其方法、邊坡的留置時間、坡頂?shù)暮奢d情況、排水及降水狀況以及當?shù)氐臍夂驐l件等因素為依據(jù)進行確定。其次，在土質(zhì)均勻及濕度正常，基坑或管溝地面的標高高于地下水位，且敞露時間較少時，在挖土深度一定的情況下可不進行放坡和加支撐。再次，土質(zhì)及其濕度適宜，且地質(zhì)情況相對較好的情況下，當基坑或管溝的底面標高高于地下水位時，開挖深度應(yīng)不超過5m，且可不加支撐。此外，對于永久性的挖方邊坡而言，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的相關(guān)要求進行放坡。最后，在山體整體穩(wěn)定的情況下，臨時挖方的邊坡若相對使用時間較長且高度低于10m時，可以以實際條件設(shè)計坡度。淺基坑的土壁支撐技術(shù)一般包括灌注樁、板樁、橫撐、深層攪拌樁及地下連續(xù)墻等。
4.2 深基坑的開挖及其支護技術(shù)
在深基坑的開挖過程中，為了保證坑基開挖過程中土壁的穩(wěn)定性，通常采用臨時支擋來確保深基坑土壁的穩(wěn)定性。對于透水擋土支護結(jié)構(gòu)而言，可采用工字鋼樁加橫擋板、預(yù)制樁、雙排灌注樁等進行擋土；對于止水擋土結(jié)構(gòu)而言，主要包括了鋼板樁、地下連續(xù)墻、化學(xué)注漿樁以及深層攪拌水泥土墻等結(jié)構(gòu)；對于支撐部分的結(jié)構(gòu)而言，可采用懸臂、錨拉式支護，或土層錨桿、型鋼水平支撐等結(jié)構(gòu)。
4.3 軟土地基施工與石方爆破施工
軟土地基施工特點：往往不能滿足承載力和變形能力的要求，施工時如果采取措施不當，往往會發(fā)生路基或建筑物地基失穩(wěn)或嚴重下沉，造成建筑物破壞或不能正常使用，需要進行加固，加固方法：換土墊層法、強夯法、振沖法、砂樁擠密法、深層攪拌法、堆載預(yù)壓法、化學(xué)法等；土石方爆破施工：適用環(huán)境：開挖時遇到巖石，施工現(xiàn)場地下障礙物的清除、舊建筑物和構(gòu)筑物的拆除，施工的工序：打孔放藥、引爆、排渣；特點：施工費用低、效率高、有震動和粉塵危害，對舊建筑物、構(gòu)筑物的拆除，還可以采用靜力破碎等配合施工工藝，是拆除在低震動、低粉塵、無公害的情況下進行。
4.4 灌注樁施工與墩式基礎(chǔ)施工
4.4.1 灌注樁施工是在施工現(xiàn)場的樁位處用機械或人工成孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋籠、澆筑混凝土（或者直接澆筑混凝土）而成的一種施工方法，主要工藝過程是：成孔D放入鋼筋籠D澆筑混凝土。成孔工藝：干作業(yè)成孔、泥漿護壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆擴成孔等。其特點：能適應(yīng)地層的變化、施工時振動小、噪聲低、工藝要求較高、施工后混凝土需要養(yǎng)護且不能立即承受荷載。
4.4.2 墩式基礎(chǔ)是在人工或機械成孔的大直徑孔中澆筑混凝土（或者放鋼筋籠、澆筑混凝土）而成的大直徑基礎(chǔ)。目前，我國多用人工挖孔，故又稱為大直徑人工挖孔樁。墩式基礎(chǔ)特點：端部直接支撐在巖石或堅硬土層上，樁的強度和剛度都很大，有較大的承載能力。
4.5 沉井基礎(chǔ)施工
沉井是由刃腳、井筒、內(nèi)隔墻等組成的呈圓形或矩形的筒狀鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，多用于重型設(shè)備基礎(chǔ)、橋墩、水泵站、取水結(jié)構(gòu)、超高層建筑物的基礎(chǔ)等，施工過程：施工時首先制作井筒，然后在井筒內(nèi)挖土，使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端為刃腳，形狀如刀刃，在沉井下沉過程中使沉井切入土中。沉井的外壁為井筒，在下沉過程中起擋土作用，同時靠其自重可以克服筒壁與土之間的摩阻力和刃腳底部的土阻力，使沉井能在自重作用下逐步下沉。
總之，土木工程施工技術(shù)在不斷的實踐探索中也在不斷的創(chuàng)新發(fā)展，并在工程建設(shè)中得到了運用，取得了良好的經(jīng)濟社會效益。我們要始終保持創(chuàng)新活力，開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)，不斷提高土木工程施工技術(shù)。
一、前言
土木工程專業(yè)是一門覆蓋面廣，與其它學(xué)科關(guān)聯(lián)較多、融合緊密的實踐性較強的學(xué)科。結(jié)合土木工程專業(yè)的特點，在人才培養(yǎng)定位上，要體現(xiàn)高等教育與社會發(fā)展的關(guān)系，要突出“適應(yīng)性寬、動手能力強、富有創(chuàng)造性”的特點，這就要求學(xué)生具有豐厚的理論基礎(chǔ)，開闊的知識視野，能跟上未來科技發(fā)展的步伐。為了實現(xiàn)這一培養(yǎng)目標，培養(yǎng)新時代需要的土木工程人才，廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院始終以培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型土建專業(yè)人才為育人目標，通過打造學(xué)生創(chuàng)新實踐平臺、構(gòu)建科技活動體系、發(fā)揮學(xué)術(shù)競賽作用，聯(lián)合企業(yè)社會力量，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐能力，培育“善創(chuàng)想、敢創(chuàng)新、能創(chuàng)業(yè)”的適應(yīng)時代要求的學(xué)生，人才培養(yǎng)特色鮮明，成效顯著。
二、廣東工業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求
廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院對土木工程專業(yè)本科學(xué)生的培養(yǎng)要求是：“既有扎實基礎(chǔ)，又有知識拓寬能力的工程應(yīng)用型人才?！北緦I(yè)立足于廣東，面向全國，主動服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展，培養(yǎng)具有扎實的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識，具有較強的應(yīng)用能力，掌握現(xiàn)代化土木工程技術(shù)，具有創(chuàng)新精神的土木工程高素質(zhì)應(yīng)用型人才。在人才培養(yǎng)方案設(shè)置方面，充分體現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強能力、高素質(zhì)、能設(shè)計、會施工、懂管理、適應(yīng)廣、后勁足”等土木工程專業(yè)應(yīng)用型人才特征的要求，重視創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，為實現(xiàn)大眾創(chuàng)新萬眾創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造條件。
三、人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)路徑
為了實現(xiàn)土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，我院始終堅持第一課堂和第二課堂相結(jié)合，同時把學(xué)生思想工作納入人才培養(yǎng)體系，形成了立體式的人才培養(yǎng)路徑。
（一）第一課堂：培養(yǎng)學(xué)生寬厚的專業(yè)知識
1、掌握扎實的基礎(chǔ)知識，發(fā)揮學(xué)科潛力。從事土木工程的人才必須具備較強的數(shù)理化、外語、材料性能、結(jié)構(gòu)、計算機科學(xué)基礎(chǔ)知識。二十一世紀是一個信息時代，知識積累以及技術(shù)發(fā)展的速度都很快，學(xué)生在校短短幾年時間里所學(xué)到的知識遠遠不夠，加之目前有些課本教材內(nèi)容的滯后性，使大學(xué)生在學(xué)校學(xué)習的知識可能面臨老化的危險。為開放國內(nèi)建筑市場的需要，建設(shè)部對建筑工程勘察設(shè)計及施工質(zhì)量驗收規(guī)范進行重大調(diào)整，國家大力提倡綠色建筑設(shè)計、施工，為了解決能源，在民用建筑工程領(lǐng)域進行建筑節(jié)能強制性設(shè)計，加強工程建設(shè)標準化工作，與國際建筑市場接軌，而這些較新的知識內(nèi)容學(xué)生通過教材是學(xué)習不到的，這就需要通過講授專題，擴大學(xué)生學(xué)習的知識內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性。所以，在制定培養(yǎng)目標時，要求學(xué)生不但專業(yè)基礎(chǔ)知識扎實穩(wěn)固，而且具有分析問題、解決問題及技術(shù)創(chuàng)新能力，有在實踐中發(fā)展工程技術(shù)學(xué)科的潛力，更好地在高科技發(fā)展中立足，適應(yīng)市場經(jīng)濟的發(fā)展。
2、明確工程技術(shù)應(yīng)用方向，構(gòu)造專業(yè)知識結(jié)構(gòu)。拓寬專業(yè)知識，是多年來教育界不斷研討的課題。土木工程專業(yè)具有廣泛的知識覆蓋范圍和知識內(nèi)涵，因此，在培養(yǎng)目標上要確立寬窄合適的技術(shù)應(yīng)用方向，并建立與之相適應(yīng)的教學(xué)體系。從專業(yè)結(jié)構(gòu)模式方面探討，可以結(jié)合土木工程設(shè)計、施工、管理等知識，綜合分析研究課程設(shè)置，拓寬土木工程知識面和生產(chǎn)施工工藝過程。尤其是目前我院土木工程專業(yè)的畢業(yè)生大部分分配去了施工單位的現(xiàn)實情況，更應(yīng)該加強學(xué)生對施工技術(shù)和施工組織設(shè)計等方面內(nèi)容的學(xué)習，在施工技術(shù)的教學(xué)上，應(yīng)當考慮到教材內(nèi)容的滯后性，增加大學(xué)生去施工現(xiàn)場從事實踐活動的教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)大學(xué)生的動手能力和實際操作能力，從而激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。
3、拓寬知識面，培養(yǎng)實用型人才。由于社會經(jīng)濟發(fā)展和對土木工程專業(yè)人才要求，土木專業(yè)人才在社會中角色隨時間發(fā)展而改變。一份報告表明“土木工程學(xué)生畢業(yè)后的5～10年內(nèi)可能從事技術(shù)工作，10～15年后從事經(jīng)濟管理方面工作的會占較大的比重，20年以后社會問題的重要性將會突出出來”。在市場經(jīng)濟的背景下，土木工程技術(shù)人員不僅要直接從事管理工作和經(jīng)濟活動，而且要具有一定社會活動能力，這就需要在專業(yè)調(diào)整中考慮到工科和文科知識的兼容，緊跟時代的發(fā)展和根據(jù)中國同世界經(jīng)濟接軌的需要，培養(yǎng)學(xué)生具有獨立應(yīng)付未來環(huán)境變化的能力，使學(xué)生具有復(fù)合型知識結(jié)構(gòu)，成為社會發(fā)展所需要的實用型人才。
（二）第二課堂：培養(yǎng)學(xué)生扎實的創(chuàng)新能力
1、聯(lián)動師生，打造平臺培育創(chuàng)新意識。學(xué)院以學(xué)生為主體，以專業(yè)教師為主導(dǎo)，以組織化的管理與創(chuàng)新氛圍的營造為支撐，成立了學(xué)生創(chuàng)新工作室，延伸課堂教育，打造專有平臺培育學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升創(chuàng)新基礎(chǔ)能力。學(xué)生創(chuàng)新工作室脫胎于學(xué)院的興趣社團“創(chuàng)想工作室”，聚集了具有科研興趣與實踐熱情的學(xué)生，形成一定的群眾基礎(chǔ)。學(xué)生創(chuàng)新工作室接受本科生與研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊進駐，為學(xué)生提供辦公設(shè)備與實驗條件，便于學(xué)生開展課題研究或者項目研發(fā)。通過指導(dǎo)教師的教育、啟發(fā)與引導(dǎo)，學(xué)生之間的相互啟迪、促進與競爭，激發(fā)學(xué)生的研究興趣與創(chuàng)造潛能，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，樹立創(chuàng)新品格與團隊協(xié)作精神。
2、構(gòu)建體系，豐富活動強化創(chuàng)新能力。學(xué)院積極承辦學(xué)校學(xué)術(shù)科技節(jié)活動，并始終以“專業(yè)特色顯、科技含量高、文化氛圍濃”為導(dǎo)向，學(xué)院策劃舉辦了一系列學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新與創(chuàng)意文化活動，通過整合提升，創(chuàng)辦了系列活動品牌“魯班節(jié)”，以我國古代著名的土木工匠、發(fā)明家魯班命名，旨在弘揚善于發(fā)明創(chuàng)造的“魯班精神”，鼓勵廣大學(xué)子培育科學(xué)創(chuàng)新精神，增強實踐動手的能力。經(jīng)過這幾年的發(fā)展改革，“魯班節(jié)”科技創(chuàng)新系列活動已形成力學(xué)架構(gòu)大賽為核心，多項與專業(yè)相對接的比賽并存的活動體系。
3、以賽代培，拓展渠道孵化創(chuàng)新項目。除了搭建課外科技活動平臺，營造濃厚的創(chuàng)新實踐氛圍，學(xué)院還鼓勵學(xué)生積極參與各級各類科技創(chuàng)新比賽，例如全國周培源力學(xué)競賽、“高教杯”全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽、全國測繪工程測量技能大賽、中南地區(qū)高校土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)競賽、“廣廈杯”粵港澳高校結(jié)構(gòu)涉及信息技術(shù)大賽、廣東省大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽等國家級、省級競賽。學(xué)院以參賽為契機，檢驗育人成果，拓展育人途徑，進一步提升同學(xué)們運用理論知識，實際動手操作，凝練創(chuàng)新成果等方面的能力，全面增強綜合素質(zhì)。依托各類比賽，學(xué)院開展賽事宣講、專業(yè)輔導(dǎo)、優(yōu)秀作品展示與評比表彰等，有效提升各項賽事的群眾基礎(chǔ)。此外，選拔一批創(chuàng)意好、技術(shù)含量與實用價值高的學(xué)生作品，組織專家教授進行重點技術(shù)指導(dǎo)與資金資源支持，參加“挑戰(zhàn)杯”競賽等重點國家級競賽，以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促創(chuàng)的人才培養(yǎng)模式成效顯著。
4、協(xié)同校企，聚集資源助推創(chuàng)新成果。學(xué)院積極開拓途徑，與行業(yè)龍頭企業(yè)開展廣泛合作，建立多個校外學(xué)生創(chuàng)新實踐基地，協(xié)同社會力量，開展產(chǎn)學(xué)研合作，提升學(xué)生的整體創(chuàng)新與實踐能力，吸收企業(yè)資金贊助，用于支持學(xué)生參與學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新實踐活動，表彰優(yōu)秀學(xué)生等。在我院的推動下，學(xué)校與廣東中山環(huán)宇實業(yè)有限公司共同建立了國家級工程實踐教育中心（校外實習基地），中心成立十多年來，為教師進行實踐教學(xué)、學(xué)生開展實習實訓(xùn)、參與科技競賽等提供了活動場地、實驗設(shè)備、學(xué)習模具、企業(yè)導(dǎo)師、后勤服務(wù)等環(huán)境與人員保障，成為我院開展實踐性教學(xué)活動的重要平臺。組織學(xué)生參與各類企業(yè)實踐實習活動，或依托企業(yè)生產(chǎn)需求開展科研項目，邀請企業(yè)技術(shù)及管理人員為學(xué)生做主題講座或項目指導(dǎo)，通過多項舉措引入企業(yè)加入學(xué)生創(chuàng)新培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生開展貼近生產(chǎn)及研發(fā)需求的科技創(chuàng)新活動，進一步增強學(xué)生與企業(yè)的溝通，解決學(xué)生創(chuàng)新資源及活動不足的難題，開創(chuàng)學(xué)生、學(xué)院與企業(yè)共建共贏的良好局面。
（三）基于專業(yè)特色的思想政治教育
對土木工程專業(yè)學(xué)生開展思想政治教育，我們強調(diào)學(xué)生應(yīng)做一個“又土又木”的專業(yè)人才。一方面，要求學(xué)生學(xué)好“土木”專業(yè)課程，另一方面要求學(xué)生在為人處世上也要體現(xiàn)“土木”特色。其中，以“土”為本，要求學(xué)生要接地氣，少一些花哨的“洋氣”，多一些腳踏實地的“土氣”；以“木”為魂，要求學(xué)生要懂得“木訥”的精髓，孔子曰“君子訥于言而敏于行”，土木專業(yè)的“木”就是要做一個“木訥”的人才，即“納言、敏行”。
四、人才培養(yǎng)取得的成效
我院通過“第一課堂+第二課堂+思想政治教育”的立體式人才培養(yǎng)，學(xué)生培養(yǎng)取得了較為顯著的成效。近年來，我院本科生成功申報了“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”100多項，學(xué)生積極參加“挑戰(zhàn)杯”、全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、數(shù)學(xué)競賽、力學(xué)競賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計信息技術(shù)大賽等各種競賽中等課外科技競賽和實踐活動，綜合能力得到了良好的鍛煉和提高。學(xué)院重視對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，先后在相關(guān)大型企業(yè)建立了多個校外教學(xué)實習基地。始終立足學(xué)生的成長成才需要，與專業(yè)相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域保持緊密聯(lián)系，充分利用社會資源，優(yōu)化職業(yè)生涯規(guī)劃教育，創(chuàng)新就業(yè)服務(wù)形式，增強就業(yè)工作成效，助力廣大同學(xué)充分挖掘自身優(yōu)勢，順利走上工崗位，開創(chuàng)美好未來，總體就業(yè)率連續(xù)五年達到99%以上。
參考文獻
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1 現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)的基本概念
地鐵建筑屬于近代土木工程的范疇，受中華傳統(tǒng)土木工程理念和技術(shù)的影響不大。隨著我國經(jīng)濟實力的逐漸強大，高科技應(yīng)用帶來明顯經(jīng)濟效益，也給中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)觀念的工程應(yīng)用提供了有利條件。本文將就中華傳統(tǒng)土木工程理念和技術(shù)與地鐵建筑結(jié)構(gòu)相結(jié)合進行初步研究。
土木，“謂建筑之事也，如筑屋，架橋，筑堤，開路等工事是也（國語晉語九）。也就是說土木工程結(jié)構(gòu)本意就與金屬無關(guān)，是無金屬結(jié)構(gòu)，符合中華古代“五行”理念。
在中國古代，萬千年來為什么土木工程中不用金屬，最重要的原因之一就是金屬不耐腐蝕工程如果使用了金屬必然是短壽的。
在近代，鋼鐵、合金等金屬材料大量應(yīng)用于土木工程，使中華“營造法式”落伍了，但是，“有金屬建筑結(jié)構(gòu)是短壽的”卻得到了充分地證明?！督ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》規(guī)定的建筑設(shè)計基準期僅為50年，因此，現(xiàn)代土木工程工作者所從事的是大都是“半百年大計”，這明顯“今不如昔”。另一方面，在土木工程中的水壩建設(shè)上，大多是不用金屬的，但其尺寸顯得十分笨大。
地鐵技術(shù)明顯屬于發(fā)達國家輸出的城市交通技術(shù)，其建筑結(jié)構(gòu)必然以大量鋼鐵為主要材料，然而并不能保證很“長壽”，因為使用鋼鐵帶來很多弊端。
我們研究纖維增強聚合物(FRP，F(xiàn)iber Reinforced Polymers)應(yīng)用已有五個年頭，經(jīng)過這一階段的研究，開始繼承中華民族土木工程傳統(tǒng)理念，大力倡導(dǎo)現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)。所謂現(xiàn)代無金屆結(jié)構(gòu)，就是用FRP替代結(jié)構(gòu)中的金屬，或仿制、增強非金屬材料，得到新型無金屬結(jié)構(gòu)。其概念明顯含有民族科學(xué)文化內(nèi)涵，具有廣闊的應(yīng)用前景。
十年前，“冷戰(zhàn)”結(jié)束，F(xiàn)RP得以民用開發(fā)，國內(nèi)外大都用于土木建筑補強加固，其建筑加固市場實小，但可見營造市場巨大。經(jīng)我輩努力研究，已建成兩處無磁建筑，“現(xiàn)代無金屆結(jié)構(gòu)”在新世紀開始已有實物(見圖1)。
現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)中“現(xiàn)代”是區(qū)別于“古代”和“近代”所采用的。2001年6月央視《東方時空》公開征集山西應(yīng)縣木塔維修方案，因此我們獻策現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)的納米FRP技術(shù)修復(fù)，很受各界重視。
圖1 FRP替代鋼筋的地下纖維混凝土建筑正在施工
現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)基本上有三類主要形式，即(1)纖維混凝土結(jié)構(gòu)，(2)纖維砌塊結(jié)構(gòu)仿木結(jié)構(gòu)。在地鐵建筑結(jié)構(gòu)中，前兩種形式更為重要。
纖維混凝土結(jié)構(gòu)是針對替代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)提出的，因而可使其變成五金屬結(jié)構(gòu)?；痉椒ň褪怯脧?fù)合纖維材料替代鋼筋或鋼絲，得到新型占構(gòu)，且具有更強、更輕、加工更簡便的特點，其中鋼筋綁扎問題可用尼龍綁扣替代，鋼材焊接問題可用高強環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)解決。
纖維砌塊結(jié)構(gòu)是針對替代砌體結(jié)構(gòu)提出的，砌體結(jié)構(gòu)不再采用圈梁和構(gòu)造柱，不再用水泥砂漿砌筑，而是利用復(fù)合纖維復(fù)合之機直接進行砌筑，這不僅更分布均勻地起到了圈梁和構(gòu)造柱的加強整體性作用，其砌筑縫隙的強度將明顯超過水泥砂漿，甚至砌塊本身的強度。
純復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)可以仿制或替代木結(jié)構(gòu)，也可以仿制或替代型鋼、鋼索等結(jié)構(gòu)，因此，這些現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)主要形式一般可以覆蓋替換現(xiàn)有各種有金屬結(jié)構(gòu)形式，使將來結(jié)構(gòu)形式發(fā)展到只有無金屬結(jié)構(gòu)一類，完全恢復(fù)“土木工程”名符其實的合理面目。
2 現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)在地鐵建筑中應(yīng)用的建議和討論
地鐵建筑結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)該用纖維混凝土結(jié)溝來代替。
地鐵建筑結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)該用纖維混凝土或纖維仿木結(jié)構(gòu)來代替
地鐵中的砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)該用纖維砌塊結(jié)構(gòu)來替代。
2.1高強度、大跨度的問題
現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)用于地鐵結(jié)構(gòu)的明顯優(yōu)勢就是纖維的強度高。我們曾經(jīng)在天津和北戴河地下工程采用了纖維混凝土結(jié)構(gòu)進行建造，其碳纖維的抗拉強度為4 000MPa左右，經(jīng)過環(huán)氧樹脂復(fù)合成碳纖維棒材的抗拉強度為3 000MPa左右，我們?nèi)∮玫臎]計值比較保守，為2000MPa，這—抗拉強度約是普通鋼材的20倍?？紤]到碳纖維的比重是1．8 t/m3，約是鋼材的四分之一，所以，目前看來，一噸碳纖維可以等效于40 t鋼材。強度高必然引起體積小、重量輕，而用纖維替代鋼鐵的重量僅為原來鋼鐵的2．5％，在土木工程中顯然這一重量是可以忽略不計的。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重量輕，首先為安裝構(gòu)件帶來了方便，可節(jié)省大量的安裝費用。更重要的是重量的減輕，可明顯減少地震力，或者在強度不變的條件下明顯提高結(jié)構(gòu)抗震等級能力。正是由于重量輕，如果用于結(jié)構(gòu)加固，就基本不會改變結(jié)構(gòu)原設(shè)計的重力荷載，因此這一優(yōu)點備受結(jié)構(gòu)補強加固者的
青睞。
在地下結(jié)構(gòu)中，由于荷載大，配筋率也很高，有時混凝土澆注后很難振搗到位。為了保證不超筋，就要加大混凝土構(gòu)件的體積，若我們采用現(xiàn)代無金屑結(jié)構(gòu)，用復(fù)合纖維替代鋼筋，就可以輕而易舉地解決這個問題。
體積小、重量輕的現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)顯然是地鐵建筑中大跨度結(jié)構(gòu)的首選結(jié)構(gòu)形式，尤其是在箱體的頂蓋或高架橋中的應(yīng)用。
2．2 耐腐蝕問題
土木工程結(jié)構(gòu)腐蝕問題是—個很普遍的問題，在地面以上能夠看到的結(jié)構(gòu)中金屬的腐蝕已是觸目驚心，在地面以下的地下結(jié)構(gòu)工程腐蝕必然會更加嚴重?，F(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)中的復(fù)合纖維具有明顯的優(yōu)勢，其耐腐性能明顯強于混凝土或磚、石。因此在地鐵中采用現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)會明顯延長地鐵的壽命，為提高地鐵建筑的設(shè)計基準期提供了難得的前提，必然將中華土木工程的理念與現(xiàn)代的地鐵建筑相結(jié)合，這是地下鐵道土木工程的重要發(fā)展戰(zhàn)略。
由于地鐵建筑金屬腐蝕的另一特點是地鐵機車由電力牽引，這就帶來了結(jié)構(gòu)鋼筋的電解腐蝕
了防止這個破壞結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，我們常常在底板中加入輔筋，這無疑造成了浪費，并且也無法檢測
果我們使用了現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)，這一問題就不存在了。
天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)就建立在“鹽灘”上，地下結(jié)構(gòu)中的金屬腐蝕極為嚴重，女賄強地震發(fā)生，必將引起重大損失，明知如此，我們卻沒有很好的溯卸力怯，只能“聽天由俞’，如果采用現(xiàn)代五金屬結(jié)構(gòu)進行建造就不存在金屬腐蝕的災(zāi)害問題了，那么，天津的地鐵就可以長壽的馳騁在天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)。
西部大開發(fā)，鹽湖地區(qū)的化工原料的開發(fā)前景是十分誘人的，但歷史上為什么沒有得以大規(guī)模開發(fā)?原因之一就在于鹽湖對建筑的腐蝕作用，不僅鋼鐵會受到鹽的強腐蝕，甚至混凝土也禁受不起鹽的強腐蝕，因此采用現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)解決鹽湖中建筑的抗腐蝕問題，就不能采用混凝土包裹和保護纖維棒材的形式，而應(yīng)采用纖維片材包裹和保護混凝土的形式。這樣一來，西部的地鐵和城市軌道交通才能不懼鹽堿地段，西部大開發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略才能真正落在實處。
海洋潮汐是取之不盡的能源，結(jié)構(gòu)防腐問題未解決，尚不能大規(guī)模開發(fā)?，F(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)防腐帶來了新契機，在地鐵建筑中嘗試使用現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)進行防腐，總結(jié)經(jīng)驗，這也會為大規(guī)模向海洋進軍做良好的準備。
轉(zhuǎn)貼于 2．3 防火、防水問題
美國“9·11”事件最說明鋼結(jié)構(gòu)怕火的致命缺點，火克金。地鐵是一處人流密度大、工程防火等級高，且發(fā)生事故不易處理的特殊建筑，那么，怎樣解決防火問題早以提到日程。而現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)材料在防火方面有獨到之處，它可以在上千度的溫度下不燃燒，且不喪失強度，這樣，問題就迎刃而解了。
在地鐵工程中，防水問題是重中之重。而現(xiàn)代無金屬材料中的復(fù)合纖維就是一種閉水材料，但是作為防水材料目前顯得造價過高，但是可以作為結(jié)構(gòu)材料兼顧防水的性能。而我們，現(xiàn)今采用的防水樹脂卷材就是我們現(xiàn)代五金屬結(jié)構(gòu)所提倡使用的。
2．4抗震、抗爆問題
地鐵工程自身屬于人防工程，因此地鐵結(jié)構(gòu)要求有良好的抗震、抗爆性能，而抗震、抗核爆均系抗側(cè)力問題，無疑是建筑結(jié)構(gòu)最難研究的系列之一。至今國內(nèi)沒有保險公司設(shè)立“地震保險”險種，對于地鐵這種大投資的公益性建設(shè)項目也同樣如此，顯然，地震安全社會保障體系尚無法在中國建立?，F(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)將從強度高和重量輕出發(fā)，根本解決結(jié)構(gòu)抗側(cè)力問題，使五金屬結(jié)構(gòu)充滿活力。對于抗震的耐倒塌問題，我們主要靠提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的延性來解決，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的延性系數(shù)一般為4~6，而纖維混凝土結(jié)構(gòu)的延性可達到10～12，具有成倍的抗倒塌能力儲備。中國尚未有地震保險的原因是建筑設(shè)計標準低，中震、大震結(jié)構(gòu)就壞了，保險公司賠償不起或收取的保險費過高而無法實現(xiàn)地震保險。由此引發(fā)一系列問題，地震區(qū)財產(chǎn)安全無社會保障，社會互惠互利的保險功能不能發(fā)揮作用，震災(zāi)只能靠社會各界捐助，“杯水車薪”，抗震技術(shù)報告失去了作為地震保險基礎(chǔ)技術(shù)資料的作用。特別是“西部大開發(fā)”，中國東西部破壞性地震發(fā)生的頻率比約為1：4，在西部，沒有地震保險，私企投資必然慎重，將嚴重影響西部大開發(fā)成功，國企也飽嘗沒有地震安全保障，損失巨大的苦頭。現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)可以在不增加建筑造價的前提下，明顯提高抗震能力，使建筑抗震設(shè)計標準有明顯提高，地震保險可在現(xiàn)代五金屆結(jié)構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)上實施，兩者相互促進，建筑地震安全分級管理不再有大障礙，地鐵的壽命會更加延長。
2．5 結(jié)構(gòu)無磁問題
現(xiàn)代交通趨向于快速，因而磁懸浮列車已經(jīng)開始進入了地鐵的歷史舞臺，市區(qū)地鐵與城際磁懸浮列車必然要相接軌。我們地鐵建設(shè)能符合磁懸浮列車對建筑設(shè)施的無磁要求，這顯然是一個十分重要的戰(zhàn)略問題，以往這一問題是依賴于玻璃鋼來解決，由于玻璃鋼不耐老化，問題解決得并不是十分理想?，F(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)經(jīng)過兩個地震觀測室建造的實踐，已經(jīng)取得了優(yōu)良的無磁效果，必將為磁懸浮列車建筑設(shè)施要求提供技術(shù)保障。
2．6智能控制問題
結(jié)構(gòu)智能控制是現(xiàn)代建筑的又一研究熱點。利用導(dǎo)電FRP既作為結(jié)構(gòu)的無金屬材料，又作為結(jié)構(gòu)性能監(jiān)測傳感器，現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)很容易實現(xiàn)智能控制，這方面在結(jié)構(gòu)力學(xué)監(jiān)測、交通流量檢測、銀行防盜墻報警系統(tǒng)、地下水管漏水檢測等都已取得實效。對于地鐵來說，建筑物的主體均位于地下，屬于“隱蔽工程”，受到太多不可預(yù)知因素的影響。因此，應(yīng)該充分認識到地欽結(jié)構(gòu)智能化的重要性。而我們要是采用現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)，就很容易實現(xiàn)了。
2．7 通風、采光、保溫問題
每每走出北京地鐵站時，我們都會被出站口強烈的大風吹得很難受，這說明現(xiàn)代地鐵的通風問題解決的并不能令人滿意，為了解決通風問題，往往需要征地修建專門的通風口，這無疑造成了浪費?，F(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)中的纖維砌塊結(jié)構(gòu)具有空心砌塊砌筑的特點，由于用纖維進行砌筑墻體具有很好的整體性和穩(wěn)定性，該空心應(yīng)該加以利用。我們可以把空心用來進行地鐵的通風，使通風的通道明顯的增多，通風的途徑可多種多樣，這樣便可避免通風通道過于集中，給地鐵中的人帶來的不適。
地鐵的采光往往利用電燈，這也是不能令人滿意的?，F(xiàn)代的光纖不僅有很強的通訊能力，不僅能傳輸激光，也可以很好的傳輸自然光。因此利用光纖可以在地鐵中使用到自然光，關(guān)鍵問題是在地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)立眾多光纖通道，這需要重大的花費同時又時非常麻煩的，那么纖維砌塊結(jié)構(gòu)的空心部分便自然為光纖預(yù)留了通道，使地鐵采用自然光順理成章，這將在地鐵的長期使用中大大節(jié)省能源，對長期在地鐵中的工作人員和乘客的身體健康起到有益的作用。
空心砌塊的進一步利用是通過對空心內(nèi)填加適當?shù)谋夭牧线M行保溫，完全可以克服混凝土熱傳導(dǎo)能力過高的缺點。例如，我們地鐵的墻體采用兩排空心砌塊結(jié)構(gòu)建造，就應(yīng)該利用外面一排砌塊的空心進行保溫，利用里面—排的空心進行采光和通風。
2．8耐振動疲勞問題
地鐵總是處于繁忙的運營狀態(tài)，振動疲勞問題是非常明顯的，由于金屬材料會有缺陷，即使在很小荷載的反復(fù)作用下也會在缺陷面發(fā)生應(yīng)力集中，有裂紋擴展，逐漸出現(xiàn)疲勞破壞。而現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)中的復(fù)合纖維材料往往是由碳納米管組成的，也就是說該材料在原子量級上都是較為均勻的，因此具有奇異的強度，同時也有優(yōu)越的抗疲勞能力。
3 結(jié)束語
本文建議在地鐵建筑中采用現(xiàn)代無金屬結(jié)構(gòu)，上述討論說明，這不僅是十分必要的，而且是可行和合理的。地鐵建筑必將從中獲得巨大的經(jīng)濟效益，明顯提高地鐵建筑的檔次。我們首先直接使復(fù)合纖維進入建筑結(jié)構(gòu)建造領(lǐng)域，在無磁地下工程建設(shè)中得到創(chuàng)造性的應(yīng)用，因此本文進一步提出在現(xiàn)代地鐵建設(shè)中應(yīng)用的建議?，F(xiàn)代五金屬結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代特征也將因此得到充分的展現(xiàn)。這主要體現(xiàn)在六個方面：
(1)高科技特征(納米材料和新的應(yīng)用技術(shù))；
(2)安全度特征(在不增加造價的前提下，結(jié)構(gòu)的安全度明顯提高)；
(3)節(jié)能化特征(明顯節(jié)省金屬冶煉巨大的耗能和對環(huán)境的破壞，充分利用自然能源)
在土木工程中，結(jié)構(gòu)損傷依據(jù)檢測技術(shù)能分成局部與整體檢測兩部分，根據(jù)結(jié)構(gòu)模型能分成無模型與有模型診斷兩類。土木工程在使用當中，具有一定使用年限，由于酸雨、地下水、北方冬季結(jié)冰等耐久性因素，或遭遇洪水、地震與臺風等災(zāi)害等偶然荷載作用，甚至諸如貫穿裂縫、混凝土澆搗及養(yǎng)護、建筑材料質(zhì)量參差等諸多不確定因素，建筑物經(jīng)過多年磨損而存在安全隱患，出現(xiàn)質(zhì)量問題，給土木工程帶來不可估量損壞。建國六十年來，許多建筑物已經(jīng)達到其使用的耐久極限，改革開放三十年也有大量的新型建筑達到了其生命的“半衰期”，為確保人們生命財產(chǎn)安全，采用有效診斷措施給予防控是必要的。
1. 結(jié)構(gòu)損傷、振動損傷與安全診斷
在土木工程當中，結(jié)構(gòu)損傷所指的是結(jié)構(gòu)材料及其幾何特性出現(xiàn)改變，會給當前結(jié)構(gòu)性能與整體系統(tǒng)力學(xué)帶來影響。由土木結(jié)構(gòu)強度、剛性與穩(wěn)定性上看，土木結(jié)構(gòu)損傷主要包含內(nèi)部缺陷、材料缺陷與設(shè)計結(jié)構(gòu)隱患、結(jié)構(gòu)裂紋、性能下降等。振動損傷所指的是結(jié)構(gòu)因振動引發(fā)的損傷，經(jīng)過各振動信號采集與處理，對結(jié)構(gòu)損傷給予判斷，因振動源存在不確定性，振動測試環(huán)境比較復(fù)雜，具有不可控性，此類損傷診斷較難實施。安全診斷所指的是通過土木結(jié)構(gòu)損傷狀況的識別，分析結(jié)構(gòu)各性能指標，并判斷結(jié)構(gòu)損傷狀況，一旦存在損傷，就應(yīng)對其位置與損傷程度進行確定，對土木結(jié)構(gòu)剩余壽命進行估計以判斷其繼續(xù)應(yīng)用性，并研究制定相應(yīng)的修復(fù)補強方案。
2. 結(jié)構(gòu)損傷的診斷方法
1.1. 整體檢測方法
整體檢測方法主要通過建筑物原有力學(xué)模型，通過施加各種假設(shè)荷載或振動作用，分析建筑物的荷載極限，主要適用于有詳細的工程力學(xué)計算書建筑物，對于近二十年建成的超高層框架結(jié)構(gòu)或連續(xù)多跨單層層建筑物，最好有靜力學(xué)、動力學(xué)、運動學(xué)力學(xué)分析的計算機模型?，F(xiàn)代大型計算機工程力學(xué)分析軟件，例如Ansys、Nastran軟件能為建筑物的損傷分析提供良好的輔助。
但因為檢測方法對力學(xué)模型的依賴，未必適用于改革開放前甚至各種古代建筑等缺失力學(xué)計算書的建筑結(jié)構(gòu)損傷分析，部分受到地震、海嘯、或者例如九江大橋撞擊甚至911恐怖襲擊的建筑物則不適用，因為其設(shè)計模型和實際模型條件已不一致。
1.1.1. 系統(tǒng)識別與模型修正法
系統(tǒng)識別與模型修正法主要是應(yīng)用基本的運動方程、動力測試資料與有限元模型進行優(yōu)化約束，并修正結(jié)構(gòu)模型剛度、質(zhì)量及阻尼分布等，與結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)相接近，經(jīng)過基線模型及修正模型矩陣的比較，能對土木結(jié)構(gòu)損傷給予診斷。Nastran軟件對系統(tǒng)識別與模型修正法的支持度很高，能提供靜力學(xué)、動力學(xué)、運動學(xué)力學(xué)以至熱力學(xué)的模型分析功能。應(yīng)用這種方法在子結(jié)構(gòu)的劃分及處理上優(yōu)勢較多，因測量噪聲、模型誤差與土木結(jié)構(gòu)等在局部剛度變化上不是很敏感，實際應(yīng)用頗受限制，致使特征方程的求解出現(xiàn)亞定問題，要有效解決模型于數(shù)據(jù)不定性，可應(yīng)用統(tǒng)計推斷法，像貝葉斯法，根據(jù)邊界條件中的子結(jié)構(gòu)修正，能減少未知數(shù)，同時，運用良態(tài)建模與子結(jié)構(gòu)合理劃分等，獲取最優(yōu)信息量。當然，貝葉斯法屬于統(tǒng)計的理論范疇，實際操作時可以在結(jié)合超聲回彈綜合法等構(gòu)件強度分析方法，可以將重要構(gòu)件實際強度數(shù)據(jù)輸入到力學(xué)設(shè)計模型中，從而論證建筑物現(xiàn)狀剛度和設(shè)計剛度之差，可以讓結(jié)構(gòu)工程師分析建筑物的損壞情況。
系統(tǒng)識別與模型修正法較為適合正常情況使用下的建筑物安全鑒定使用，即實際使用狀況與設(shè)計使用功能相同的建筑物。
1.1.2. 動力指紋識別方法
在土木結(jié)構(gòu)診斷中，動力指紋識別是在結(jié)構(gòu)特性變化下，如結(jié)構(gòu)參數(shù)中的質(zhì)量、剛度及阻尼等出現(xiàn)變化，相應(yīng)動力指紋就會出現(xiàn)變化。動力指紋便能看成結(jié)構(gòu)損傷標志，重用動力指紋主要包含振型曲率、頻率、MAC與應(yīng)變模態(tài)等，經(jīng)實際結(jié)構(gòu)試驗，土木結(jié)構(gòu)損傷中的固有頻率變化比較小，振型的局部剛度變化較為敏感，不過其精準測量比較困難。如Elkordy等人采取振型方法進行五層框架結(jié)構(gòu)的損傷診斷，在不同損傷狀況中，第1-第4層當中的第1振型，是依據(jù)第5層當中的第1階振型進行歸化處理，并對損傷前后的振型變化比，當作參數(shù)輸進BP網(wǎng)絡(luò)中，還應(yīng)對損傷位置給予檢測，對其損傷程度進行測定。
在檢測當中，僅應(yīng)用振型方法診斷會受到檢測時建筑物振動影響檢測結(jié)果，具有一定缺陷性，建議采用多次檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果進行加權(quán)提高數(shù)據(jù)準確性。
1.1.3. ANN方法
ANN方法為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，是上世紀80年代，廣受關(guān)注的人體神經(jīng)原理的模擬方法，有自我學(xué)習與并行計算之功能，其容錯性也很強，運用網(wǎng)絡(luò)算法當中的墨水識別，能有效解決傳統(tǒng)模式當中的模式損失與高噪音等缺點，已成損傷結(jié)構(gòu)診斷中應(yīng)用最廣泛工具，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷原理是依據(jù)不同狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)反映。經(jīng)特征提取，選擇損傷敏感參數(shù)當做網(wǎng)絡(luò)輸入的向量，而結(jié)構(gòu)損傷為輸出，構(gòu)建損傷狀態(tài)及輸入?yún)?shù)間的映射關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)含模式分類作用，通過目前結(jié)構(gòu)可直接反映結(jié)構(gòu)損傷狀況。MSC.Marc軟件對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的支持度很高，對比起Nastran，MSC.Marc可以分析的處理各種線性和非線性結(jié)構(gòu)分析包括：線性/非線性靜力分析、模態(tài)分析、簡諧響應(yīng)分析、頻譜分析、隨機振動分析、動力響應(yīng)分析、自動的靜/動力接觸、屈曲/失穩(wěn)、失效和破壞分析等。它提供了豐富的結(jié)構(gòu)單元、連續(xù)單元和特殊單元的單元庫，幾乎每種單元都具有處理大變形幾何非線性，材料非線性和包括接觸在內(nèi)的邊界條件非線性以及組合的高度非線性的超強能力。運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷診斷法，并不需要土木結(jié)構(gòu)的動力特點先驗知識，含有損傷的診斷非參數(shù)性，非線性的應(yīng)設(shè)立較強，比較適合非線性的模式分類與識別，與模型修正方法相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的適用范圍更為廣泛，不單可以分析整個建筑物，亦可以單獨核算各種構(gòu)件。
1.2. 局部檢測方法
這種檢測方法被大量用于建筑物中局部受損構(gòu)件的檢測，主要包含染色法、目測法、渦流法、以及前文提及的超聲回彈綜合法與發(fā)射光譜法等，這些檢測方法中的大部分應(yīng)用在某部件焊接缺陷、裂縫位置、受偶然荷載損壞的構(gòu)件、與腐蝕磨損等方面的檢查，在實際檢測當中，多種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用能對結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行評價。
如射線檢測法是用直線加速器與X射線，對土木結(jié)構(gòu)缺陷給予檢測，例如地下連續(xù)墻裂縫檢測，對其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷位置與形狀給予檢測，以判斷結(jié)構(gòu)可用與維修參考。聲發(fā)射法所指的是對活動缺陷給予動態(tài)監(jiān)測，并采取聲發(fā)射探頭對發(fā)射源中發(fā)射彈性波向電信號進行轉(zhuǎn)換，再通過放大處理，獲取特征參數(shù)，以推測材料內(nèi)部的缺陷位置。超聲回彈綜合法根據(jù)實測聲速值和回彈值綜合推定混凝土強度的方法。本方法采用帶波形顯示器的低頻超聲波檢測儀，并配置頻率為50～100KHZ的換能器，測量混凝土中的超聲波聲速值，以及采用彈擊錘沖擊能量為2.207J的混凝土回彈儀，測量回彈值，直接得出混凝土實際強度。
通過局部檢測，找出結(jié)構(gòu)損傷點，通過注漿、二次抹面、壁可法或者構(gòu)件破壞重新澆搗，及時補強，提高構(gòu)件耐久性。但因為局部檢測的對象是構(gòu)件，僅能處理諸如貫穿裂縫、混凝土澆搗及養(yǎng)護、建筑材料質(zhì)量缺陷或偶然荷載破壞的構(gòu)件，當處理整體受損，或者改變使用用途、調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的建筑物，還需要結(jié)合各種整體檢測方法檢測。
1.3. 無模型的診斷方法
在土木結(jié)構(gòu)的損傷診斷中，無模型診斷方法并不需要有關(guān)結(jié)構(gòu)模型的特征量，從土木結(jié)構(gòu)振動的響應(yīng)頻譜、時程與時頻等進行特征量提取，實施結(jié)構(gòu)損傷的診斷。這種診斷方法起初僅應(yīng)用在機械損傷診斷當中，進入21世紀之后，才逐步應(yīng)用在土木結(jié)構(gòu)當中，其診斷方法主要有頻域法、時域法與時頻分析法等三類，其中，頻域法是運用頻響函數(shù)對損傷診斷的指標進行構(gòu)造，如波形識別指標在橋梁結(jié)構(gòu)中的損傷診斷，又如功率譜密度均方根的指標在線性結(jié)構(gòu)中的早期損傷定位。時域方法包含卡爾曼濾波法與ARMA模型等，如運用加速度的時域信息對殘差量進行構(gòu)造，并采取奇異值的分解法，對方程組進行求解，以驗證方法有效性。而時域分析法是運用新信號的分解法，對原有傅里葉變換分解法進行替代，現(xiàn)在大多為小波變換，如廖錦翔等人，就運用小波變換，對橋梁裂縫的位置進行了識別，并實施數(shù)值模擬，以檢測結(jié)果的準確可靠性。
1.4. 重建力學(xué)模型法
與無模型的診斷方法的使用環(huán)境相同，目前我國存在大量建國以前留下的古建筑，而因為建筑物設(shè)計及竣工資料檔案制度建立以前的五十至八十年代建筑物也不在少數(shù)，這些建筑物大多處于年久失修的狀況，而且因為設(shè)計資料缺失，無法通過整體檢測方法測定其安全狀況。我所工作的海印集團曾多次接收這種資料缺失的舊物業(yè)，例如海印廣場項目、海印電器總匯、海印江南糧油城項目。在這些項目中，我司與設(shè)計院一道，通過超聲回彈綜合法，測出混凝土結(jié)構(gòu)強度，同時利用X射線探測主要構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋，重建改造部位的力學(xué)模型，降次使用輕度受損的范圍，對中度受損的構(gòu)件及時回頂、拆除、植筋并重新澆搗，收效顯著。重建力學(xué)模型，對重新活化古建筑、近代建筑有重要意義，有待專題研究并形成相關(guān)的行業(yè)規(guī)范。
3. 土木結(jié)構(gòu)中的損傷診斷相關(guān)問題探究
在土木工程當中，其結(jié)構(gòu)的損傷診斷是很重要的，直接關(guān)系著土木結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全性，損傷診斷法在航天、航空與機械等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在土木工程，特別是橋梁結(jié)構(gòu)中，其應(yīng)用有效性還需不斷加強，因土木結(jié)構(gòu)的影響因素并不確定，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，在實際應(yīng)用當中，診斷方法還存在較多困難，需要不斷深入研究及實踐，損傷診斷當中，對實際結(jié)構(gòu)損傷的數(shù)據(jù)需求量大，不過實際數(shù)據(jù)比較有限與不足，運用大量試驗對標準樣例與損傷數(shù)據(jù)進行獲取，所付出代價較為昂貴，并且費時費工，損傷結(jié)構(gòu)研究當中，構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型，并運用數(shù)值仿真實施相關(guān)研究，其現(xiàn)實意義更強。
在損傷診斷當中，大多診斷指標是在航空與機械等方面發(fā)展來的，土木工程當中的結(jié)構(gòu)診斷指標，還需要不斷完善，尤其是結(jié)構(gòu)的實用性，還應(yīng)加強研究，運用更可靠損傷指標，讓其適合某結(jié)構(gòu)。對于大型的土木結(jié)構(gòu)，激勵環(huán)境下，難以激發(fā)高階模態(tài)，加強低階模態(tài)的結(jié)構(gòu)損傷診斷，更具有其理論意義與實踐價值。土木結(jié)構(gòu)中的自身動力與非線性等變異，會對結(jié)構(gòu)損傷診斷造成較多困難，需要進一步研究。隨著新材料及新思想的發(fā)展，在土木工程中，應(yīng)加強結(jié)構(gòu)設(shè)計改進，加強新參數(shù)與性能指標的測試，并運用新數(shù)學(xué)模型，強化土木結(jié)構(gòu)邊界條件注意，有效擴大應(yīng)用范圍，增強擬合程度。
我國的結(jié)構(gòu)損傷的診斷發(fā)展遲于歐美、日本等西方發(fā)達國家，即使對比香港，我國大陸還是處于萌芽的階段，其主要原因首先是我國目前新建項目之多，導(dǎo)致政府相關(guān)主管部門暫時未能顧及土木結(jié)構(gòu)使用的安全，未能退出相應(yīng)政策支持，這需要政府立定決心，成立分管土木結(jié)構(gòu)使用的安全的部門，仿效香港制定相關(guān)的建筑物周期性診斷的法律法規(guī)；其次，國內(nèi)支持土木工程力學(xué)模型的軟件、各種檢測工具和標準匱乏，即使有更好的檢測方法也會因市場缺乏競爭而導(dǎo)致價格高昂，使用者望而卻步，也是制約結(jié)構(gòu)損傷的診斷的重要因素，許多設(shè)計院目前還是依賴工程師手稿計算，而對建筑物的安全鑒定還是使用目測法、染色法等低效率方法，所謂工欲善其事必先利其器，須由國家主管部門牽頭，研究屬于中國的力學(xué)模型軟件，制定安全鑒定的行業(yè)標準以致國家規(guī)范。只有完善上述兩點，我國結(jié)構(gòu)損傷診斷行業(yè)才能迎頭趕上世界列強。
結(jié)束語：
在建筑工程中，土木工程結(jié)構(gòu)作為其重要構(gòu)成，結(jié)構(gòu)損傷程度直接關(guān)系建筑質(zhì)量及其安全性，加強土木結(jié)構(gòu)的損傷診斷是非常必要的，我國土木結(jié)構(gòu)的損傷診斷已比較系統(tǒng)與深入，不過依然存在一些問題，需要運用合理診斷方法，對其損傷進行診斷，為土木結(jié)構(gòu)的安全可靠性提供相關(guān)參考依據(jù)，確保建筑工程質(zhì)量的安全性，保證人們的生命財產(chǎn)安全。
參考文獻：
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近年來,就業(yè)市場有兩種現(xiàn)象引人關(guān)注,一是大學(xué)生“就業(yè)難”與“技工荒”并存;二是大學(xué)生找工作難與用人單位招人難并存。這些現(xiàn)象的出現(xiàn),反映了大學(xué)生就業(yè)的結(jié)構(gòu)性矛盾。
有關(guān)專家認為,由于高校一些專業(yè)設(shè)置不合理,導(dǎo)致了大學(xué)生供給與需求的突出矛盾。一是專業(yè)設(shè)置與市場需求錯位,專業(yè)改造步伐緩慢。二是教學(xué)教育體制和方法老套,存在“重理論、輕實踐”現(xiàn)象,導(dǎo)致畢業(yè)生不同程度地缺乏適應(yīng)社會的能力。
作為教育工作者,培養(yǎng)教育創(chuàng)新意識,加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié),以培養(yǎng)高素質(zhì)、實踐性強的大學(xué)生,才能從根本上緩解現(xiàn)如今的大學(xué)生就業(yè)難的問題。因此,在當前大學(xué)生就業(yè)形勢異常嚴峻的情況下,培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力具有十分重要的意義。
一、加強實踐教學(xué),注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)
工程實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ),工程實踐的能力是創(chuàng)新能力的前提,“歐美國家土木工程專業(yè)培養(yǎng)的特點是以寬度為主,強調(diào)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的完整以及自主學(xué)習的能力和實踐的能力”。歐美國家土木工程職業(yè)工程師的培訓(xùn)任務(wù)很大程度上由企業(yè)承擔,而我國工程界土木工程專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)培訓(xùn)方面還有所欠缺,同時,施工企業(yè)等單位都是從自身經(jīng)濟利益出發(fā),要求畢業(yè)生必須具備相應(yīng)的工作技能,且有一定的工作經(jīng)歷。市場需求的壓力促使我國高等院校必須鍛煉學(xué)生的實踐能力。因此,應(yīng)做到土木工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的設(shè)置與企業(yè)要求接軌是非常必要的。
實踐環(huán)節(jié)是土木工程專業(yè)教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié),在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、綜合動手能力和創(chuàng)新能力方面有著不可替代的作用。目前,我院土木工程專業(yè)本科(四年)設(shè)置的集中性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括:實驗教學(xué)、課程設(shè)計、認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習與畢業(yè)設(shè)計、社會實踐和社會調(diào)查等,各類實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)超過40周。應(yīng)該強調(diào)的是這40周實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,學(xué)生所接受的技能訓(xùn)練比一個本科生在企業(yè)中兩年所接觸的業(yè)務(wù)范圍要寬厚得多,這是一種實際工作經(jīng)歷,但在實施過程中,必須嚴格管理,才能確保畢業(yè)實習質(zhì)量。對于專業(yè)實習,由于學(xué)生人數(shù)多,我們采取了分散式實習方式,學(xué)生自主聯(lián)系實習工地,在整個實習中,學(xué)生真正變?yōu)橹黧w,成為主角,充分發(fā)揮他們的積極主動性和自主性,這有利于鍛練他們適應(yīng)社會的能力,對于實習過程的管理,系里成立了實習教師指導(dǎo)小組,不定期地進行實地考查,實習結(jié)束后,學(xué)生應(yīng)提供實習單位的實習鑒定,實習日記和實結(jié)報告,并抽取部分學(xué)生進行答辯。
通過實踐,我們認識到:對于分散式專業(yè)實習,關(guān)鍵的問題在于嚴格的管理和完善的規(guī)章制度,只要真正調(diào)動了教師和學(xué)生兩方面的積極主動性,分散式實習能達到比傳統(tǒng)實習方式更好的實效。學(xué)校開設(shè)的各種實驗課程,目的在于讓學(xué)生通過實踐促進對理論知識的深入理解,熟悉實驗測試儀器的結(jié)構(gòu)、性能及操作方法,提高學(xué)生的動手能力。在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生根據(jù)實驗課目,擬定實驗方案,確定實驗步驟,這有助于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、計劃能力;學(xué)生處理分析實驗數(shù)據(jù),然后編寫實驗報告,這有助于鍛煉學(xué)生的文字表達能力,實驗課能檢查學(xué)生理論知識掌握的牢固程度,考查學(xué)生的動手能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
因而,在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中,實踐教學(xué)的改革引起了人們更多的關(guān)注,過去的實驗、實習課,學(xué)生是在機械地照做“實習指導(dǎo)書”進行,缺乏思考與探索的空間。由于實驗課題多數(shù)為驗證性課題,結(jié)果毫無任何懸念,很難提高學(xué)生對實驗、實習課學(xué)習的興趣,我院土木工程專業(yè)對土力學(xué)、建筑材料、材料力學(xué)等課程的實驗教學(xué)進行了大量改革,在實驗類型上逐步減少了驗證性實驗,開設(shè)了更多的綜合性、設(shè)計型實驗,即只給學(xué)生提出實驗問題,讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方法和實驗步驟,選擇實驗設(shè)備,給學(xué)生更多的自由想象空間,鼓勵不同方案之間的比較和競爭,這對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力有極大的幫助。實驗教學(xué)的改革,推動了學(xué)生由被動學(xué)習逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習的習慣,取得了良好效果。
二、加強綜合素質(zhì)教育,注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)
1.培養(yǎng)知識結(jié)構(gòu),提高綜合素質(zhì)
用人文、歷史的視角去解讀古代的建筑文明,是這些寶貴的建筑文化遺產(chǎn)得以傳承的基礎(chǔ)。運用豐厚的人文知識審視當代人性的需要,是我們建筑設(shè)計構(gòu)思的基本出發(fā)點。有了深厚的人文知識作依托,我們才能設(shè)計出符合當代人審美情感和生活需要的好的建筑方案。土木工程專業(yè)與其他工科專業(yè)一樣,其培養(yǎng)目標定位為:培養(yǎng)具有扎實基礎(chǔ)、寬知識面、高能力、高素質(zhì)和有創(chuàng)新能力的高質(zhì)量人才。
土木工程專業(yè)培養(yǎng)計劃確立知識結(jié)構(gòu)有五項原則:一是德、智、體、美全面發(fā)展和知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則;二是課程體系整體優(yōu)化的原則;三是拓寬專業(yè)口徑,加強通識教育的原則;四是加強實踐和工程訓(xùn)練,突出創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的原則;五是因材施教,發(fā)展學(xué)生個性的原則。土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)應(yīng)包括人文、社會科學(xué)和自然科學(xué)基礎(chǔ)知識;土建類學(xué)科與土木工程專業(yè)基礎(chǔ)知識;專業(yè)知識以及相鄰學(xué)科知識。科技教育與人文教育的融合成為當今教育發(fā)展的必然趨勢,是對工業(yè)經(jīng)濟文明反思的結(jié)果,人類由于過分地運用科技發(fā)明,破壞了人與自然的和諧,面對瀕臨絕境的人類生存環(huán)境,人們的良知逐漸被喚醒人文教育能提高學(xué)生的觀察能力、判斷能力、適應(yīng)能力和學(xué)習創(chuàng)造能力。能陶冶情趣、開闊視野、傳承文化并提高人的思想境界,使畢業(yè)生成為一個高尚的并且能不斷自我完善的人。
2.培養(yǎng)能力結(jié)構(gòu),提高綜合素質(zhì)
新世紀應(yīng)培養(yǎng)土木工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備以下能力:首先是培養(yǎng)學(xué)生多渠道獲取知識的能力,在講授知識過程中,應(yīng)以學(xué)為主,以此來調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習的積極性;再有是靈活運用知識的能力,通過對學(xué)生理論學(xué)習和實踐能力的培養(yǎng),使其具備進行土木工程設(shè)計的基本能力,且應(yīng)具有合理選擇工程施工方法、施工工藝、正確實施工程項目管理和處理工程事故的基本能力。
三、結(jié)束語
創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是一種全新的人才培養(yǎng)模式,同時也是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、創(chuàng)新人才培養(yǎng)是高等學(xué)校立足的基石,培養(yǎng)學(xué)生實踐能力是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的前提。因此,只有不斷探索、不斷實踐和不斷完善對土木工程專業(yè)學(xué)生的教學(xué)方法,才能真正培養(yǎng)出一大批適應(yīng)新形勢發(fā)展,適應(yīng)新時代要求的創(chuàng)新型人才。
參考文獻:
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