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中圖分類號：K82 文獻標識碼：A
1 土木工程發(fā)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(fā)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(chǎn)業(yè)，完善土木工程的建設和發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、環(huán)境統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)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(huán)境，預計土木工程必將有重大的發(fā)展。
2 土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
了解土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀對其未來發(fā)展有著重要的意義。本章節(jié)在經(jīng)過筆者多年來的施工經(jīng)驗中得出些結論，并形成了文字，具體如下。
2.1 土木工程理論的發(fā)展
土木工程的發(fā)展包括兩個部分，即土木工程理論和土木工程設計，理論是基礎、設計是理論的體現(xiàn)，只有建立堅實的理論基礎，才能讓土木工程設計得到最大的進步。土木工程理論包括力學、統(tǒng)計學、計算機等學科，需要對每個學科綜合加固，切實保證理論基礎的可靠性。計算機技術的發(fā)展也給土木工程帶來了極大的飛躍，針對建筑、道路、鐵路、橋梁、隧道等專業(yè)開發(fā)了相應的計算軟件，這給土木工程的設計帶來了很大的突破。隨著信息化進程的加快，土木工程發(fā)展的信息交流得到了很好的進步，對于國家各個建設項目、甚至國際項目的優(yōu)勢理論都可以與同行進行交流學習。
2.2 土木工程設計的發(fā)展
土木工程設計和規(guī)劃改變了憑借經(jīng)驗設計的慣例，趨利避害地全面考慮土木工程的安全、環(huán)境、經(jīng)濟等所有因素。隨著新材料、新結構、新工藝、新施工方法的出現(xiàn)，人類更有可能從事更大規(guī)模的土木工程修建，高層建筑不僅在數(shù)量上越來越多，超高層、超大跨橋梁和大跨結構等大型復雜結構的興建，結構設計呈現(xiàn)更長、更高、更柔的發(fā)展趨勢。土木工程設計是建立在堅實的理論基礎上的，隨著對土建項目要求的增長，土木工程設計也更加向更復雜的方向發(fā)展，只有把握好新技術、新優(yōu)勢才能把土木工程設計想更加完善的方向發(fā)展。目前，土木工程設計發(fā)展取得了一定的成績，在形式、受力等方面取得了進步。
2.3 土木工程施工的發(fā)展
土木工程施工的發(fā)展體現(xiàn)在施工材料、施工設備和施工工藝三個方面。施工材料出現(xiàn)了復合材料高強鋼材等全新建筑材料，如碳纖維、玻璃纖維增強塑料、雙層中空玻璃、鎂合金、鍍膜玻璃、鋁合金、各種節(jié)能混凝土等，新型材料在工業(yè)和民用建筑中得到廣泛使用，為復雜大型土木工程提供了重要物質(zhì)基礎。工程實施的設備、工具不斷地向自動化、機械化、科學化發(fā)展，使得大規(guī)模復雜的土木工程不斷發(fā)展并得以實現(xiàn)，推進了土木工程的科學快速發(fā)展。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，也為地下空間開發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗。
總之，我國土木工程的設計、施工和理論研究方面取得了很大的進步，但是與發(fā)達國家還是有一定的差距。未來土木工程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，更要加強土木工程理論和技術的融合與滲透，實現(xiàn)土木工程的更大突破。
3 土木工程的發(fā)展趨勢
前文根據(jù)筆者的實際經(jīng)驗，已經(jīng)闡述了土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀。經(jīng)過論證得出，土木工程理論的發(fā)展，土木工程設計的發(fā)展及土木工程施工的發(fā)展三者是息息相關的，互補關系，在具體施工中起到非常重要的作用，并不斷得到施工人員的喜愛。
3.1 向信息化趨勢發(fā)展
加快信息化建設并帶動工業(yè)化，這是我們的國家提出的新時代的奮斗目標。信息化建設是利用計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、智能信息處理技術、自動化控制技術等進行改造。通過信息化建設，使傳統(tǒng)控制方式下一些較難實現(xiàn)的高難度項目成為可能，信息化技術將全面革新設計技術和施工技術，在土木工程界已發(fā)揮了巨大的作用。以數(shù)字化信息處理技術的網(wǎng)絡通信技術為背景的技術服務系統(tǒng)，工程設計的傳統(tǒng)過渡到基于網(wǎng)絡的并行設計和協(xié)同控制，解決這一復雜設計系統(tǒng)的管理與協(xié)調(diào)需要協(xié)同技術。信息化的社會背景為只能建筑的興起提供了更為廣闊的空間，對信息資源和對使用者的信息服務及其與建筑的優(yōu)化組合，使人們獲得投資合理，都將被納入計算機輔助施工技術系統(tǒng)之中。
3.2向虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展
溝通的虛擬現(xiàn)實技術在土木工程提供了一種新觀點和方法，結合計算機技術、傳感器技術、網(wǎng)絡技術和多媒體技術等高新技術的綜合。虛擬技術是一種新的人機交互技術，讓人仿佛置身在現(xiàn)實世界中，一方面，將廣泛應用于工程項目招標投標、施工過程和方法可以很好的進行清算，其計算在結構設計和施工過程仿真、復雜的計算過程更有其獨特的優(yōu)勢。但環(huán)境模擬技術及相應的實驗設備是目前瓶頸耐久性土木工程研究。通過實現(xiàn)虛擬技術來解決這些問題是一個最可能的是未來的發(fā)展方向。這種方法受到信息接收者經(jīng)驗的限制，使得使用這種方法交流起來比較困難。虛擬技術是一種新的人機交互技術，可以將施工過程和方法很好的變現(xiàn)出來，通過虛擬技術的實現(xiàn)來解決這些問題是未來最可能的發(fā)展方向之一。
3.3 向超大型土木工程方向發(fā)展
在21世紀，隨著新材料、新結構、新技術的出現(xiàn)，新的施工方法將更大規(guī)模土木工程建設、實現(xiàn)新突破。近年來，隨著大規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥、纖維和玻璃纖維混凝土和聚合物浸漬混凝土混凝土發(fā)達，帶來了土木工程結構，新開發(fā)的設計理論和施工技術等。碳纖維的應用研究，土木工程領域中的另一個重大突破。如何合理使用高強度鋼也是一個重要的研究課題，和其他高性能混凝土復合材料也將朝著輕、強、良好的韌性和使用性能方面的開發(fā)，既從數(shù)量的高層建筑鋼結構和用法的高性能材料需要進一步增加。
3.4 向地下、太空、沙漠、海洋空間發(fā)展
空間資源越來越緊張，開發(fā)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(fā)逐步向深層發(fā)展，在地下空間開發(fā)中的應用將加強。美籍華裔林銅柱博士就提出在月球上利用它上面的巖石生產(chǎn)水泥并預制混凝土構件來組裝太空試驗站，這也表明土木工程的活動將有可能向太空發(fā)展。世界未來學會對下世紀初設想將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲，研究開發(fā)使用沙漠地區(qū)太陽淡化海水的經(jīng)濟上是可行的方案。許多國家將建筑空間向海洋拓寬，船上設有小型噴氣式飛機的跑道、醫(yī)院、旅館、超市、飯店、理發(fā)店和娛樂場等。
結語
綜上所對土木工程發(fā)展的重要意義，土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢所述，土木工程行業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，影響我國基本建設的行業(yè)，高新技術對土木工程這一傳統(tǒng)專業(yè)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。
筆者認為，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，土木工程行業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，影響我國基本建設的行業(yè)，高新技術對土木工程這一傳統(tǒng)專業(yè)的改造及影響。如何順應這一科技革命與創(chuàng)新的潮流，并研發(fā)新工藝、新技術、新型材料是未來土木工程發(fā)展的必然趨勢。我國土木工程的設計、施工和理論研究方面取得了很大的進步，但是與發(fā)達國家還是有一定的差距。未來土木工程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，更要加強土木工程理論和技術的融合與滲透，實現(xiàn)土木工程的更大突破。
參考文獻
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關鍵詞： 地方性院校；地方經(jīng)濟；土木工程；人才培養(yǎng)
Key words: local undergraduate college; local economy; civil engineering specialty; talents cultivation
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）23-0219-02
0引言
榆林學院位于陜西榆林市，榆林是盛產(chǎn)能源礦產(chǎn)資源地方，被譽為中國的“科威特”。榆林學院是一所省屬綜合性本科院校，也是國家級能源化工基地和歷史文化名城榆林唯一的普通高校。它的前身是創(chuàng)建于1958年的綏德師范學院。在2003年成功地從師范?？茖W校轉型為地方綜合性本科院校。土木工程專業(yè)于2005年經(jīng)陜西省高等教育委員會批準設立，并于同年9月開始正式招生。無論從辦學條件、師資力量，相對于院校的同專業(yè)來說，榆林學院土木工程專業(yè)都是一個嬰兒。在教育部頒發(fā)的《普通高等學校本科專業(yè)目錄》和《工科本科引導性專業(yè)目錄》中將建筑工程專業(yè)調(diào)整為土木工程專業(yè)，設置了建筑結構工程、市政工程、建筑經(jīng)濟與管理、道路與橋梁工程、巖土工程和水工結構工程等6個專業(yè)方向[1]。合并之后的土木工工程專業(yè)被稱之為“大土木工程”，它涵蓋了原來的建筑工程、交通工程、礦建、城鎮(zhèn)建設、工業(yè)設備安裝工程、飯店工程、涉外工程、土木工程等八個專業(yè)，范圍更廣、支系更多、科目更為復雜。近些年，“大土木工程”對人才培養(yǎng)的規(guī)格和模式提出了新的要求，使得地方本科院校土木工程專業(yè)不斷改革課程體系、優(yōu)化課程結構，用以服務當?shù)亟?jīng)濟。榆林學院土木工程專業(yè)正處于起步階段，而此階段人才培養(yǎng)的核心問題是如何在人才培養(yǎng)模式上凸顯“地方性”與“應用性”，怎樣能夠適應本地方經(jīng)濟發(fā)展和區(qū)域建設的需要，尋找適應性較強的應用型人才培養(yǎng)模式。
1服務于地方經(jīng)濟建設的本科院校人才培養(yǎng)目標的定位
服務于地方經(jīng)濟建設的本科院校土木工程專業(yè)在人才培養(yǎng)模式上的凸出點在于“地方性”與“應用性”，那么地方經(jīng)濟的建設需要應用性的高級技術人才[3]。從地方本科院校走出去的學生較大多數(shù)留在地方，為地方建設出份自己的力量。人才培養(yǎng)的模式中就要突出地方性，即地方高等學校培養(yǎng)的人才，主要用于為本地區(qū)服務。因此在本科培養(yǎng)教育的同時也要與本地區(qū)緊密結合起來，為本地區(qū)的經(jīng)濟建設服務。
榆林學院處在榆林經(jīng)濟大力發(fā)展的優(yōu)勢下，城市及周邊的建設也在飛速發(fā)展，同時又是僅有的一所本科院校。榆林由于所處陜西最北邊，處于黃土高原和毛烏素大沙漠的交界地帶，因此環(huán)境相對較差。陜西省知名院校如西安建筑科技大學、長安大學、西安交通大學等畢業(yè)的學生大多數(shù)進入名企工作、大中城市工作或繼續(xù)學習。在這樣的就業(yè)情況下，使得榆林的市場中土木工程專業(yè)人才空缺較大。我校要抓住市場空缺，采用獨特的培養(yǎng)方案培養(yǎng)出一批獨具地方特色的土木工程人才。
在充分分析榆林地區(qū)社會、經(jīng)濟發(fā)展的同時，準確地定位我校土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標，首先，需找差距，這里的差距不僅僅是自己與重點院校的差別，還有學生質(zhì)量的差距。其次，明確地方本科院校培養(yǎng)人才的去向，即為誰培養(yǎng)專業(yè)人才。土木工程專業(yè)為本行業(yè)的企事業(yè)單位的基層建設部門、中、小城市的大、中、小型建設管理部門輸送高級技術人才。再次，明確地方本科院校能夠培養(yǎng)出怎樣的高級人才。土木工程人才必須要是土建施工方面的技術人員，同時也要求技術人員具備建筑裝飾、給水系統(tǒng),電氣、暖通空調(diào)設備安裝施工方面的知識；這些人才的特點是“現(xiàn)場工程師”，而不是研究開發(fā)型人才；同時還要有一定的管理知識、經(jīng)濟知識、外語和計算機知識，相應的人文社會科學方面的素質(zhì)，較好的心理素質(zhì)和一定的社會交往能力。
從2005年招生以來，結合我?！傲⒆阌芰帧⑤椛渲苓?，為榆林及周邊的建設培養(yǎng)應用型技術人才”的發(fā)展目標，本著“合理定位、明確方向、尋求特色”的專業(yè)建設指導思想，加強土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標、模式的研究與實踐，強化課程體系建設和改革；重視學生實踐能力的培養(yǎng)；確保教學質(zhì)量；加強師資隊伍建設，加強校企交流合作，結合設計院建設提高教學、科研水平；完善教學設施；強化教學管理制度建設，加大實施力度。密切聯(lián)系企業(yè)，服務經(jīng)濟，服務社會，充分利用地域優(yōu)勢，加強產(chǎn)學合作，積極與房地產(chǎn)、施工、監(jiān)理、設計院等相關領域企業(yè)進行交流、協(xié)作，力爭實現(xiàn)校企相結合辦學。探索適合榆林地區(qū)及周邊省市經(jīng)濟發(fā)展需要，大力培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才，并與地方經(jīng)濟相適應，將更有助于推動地方經(jīng)濟的發(fā)展。
2地方本科院校土木工程專業(yè)培養(yǎng)特點
榆林學院土木工程專業(yè)提出擴寬專業(yè)口徑，增強人才的適應能力的培養(yǎng)特點，即“厚基礎，寬口徑”的教育思路[2]，培養(yǎng)立足于地方，面向地方實際，滿足地方需求，注重素質(zhì)教育的土木工程專業(yè)人才。
“厚基礎”的學生往往動手能力較弱，畢業(yè)以后更多選擇進一步的學習深造，較少傾向于生產(chǎn)第一線。因此，“寬口徑”是在建立在多種職能上，其中以一種職能為主的前提下，專業(yè)面盡可能地拓寬；而“厚基礎”指建立在一種具有厚實的、較寬的專業(yè)基礎之上的專門化教育。廣博與精深、通才與專才應當在矛盾的基礎上予以統(tǒng)一[4,5]。
以榆林學院為例，土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式以厚基礎，寬口徑為主，同時還特別注重實踐教育。具體體現(xiàn)在以下幾點：第一，培養(yǎng)的學生首先要具備一定的生存發(fā)展技能。目前地方院校畢業(yè)生的就業(yè)壓力日趨增大，剛走出大學校門的學生由于缺乏實踐經(jīng)驗，而被用人單位拒之門外。在學習理論的同時我校增加了“工程實訓”的課程；第二，培養(yǎng)特色應體現(xiàn)在學生較強的動手能力和良好的適應能力上，我校不斷開展各類建筑工程設計、實訓技能大賽。地方院校凝練專業(yè)特色，必須以能力培養(yǎng)為主導，強化實踐環(huán)節(jié)為重點，突出應用性和實用性；第三，在課程設置上，基礎理論知識以“必需、夠用”為原則，專業(yè)理論知識以“突出重點、兼顧其它”為原則。
3明確服務于地方經(jīng)濟的本科土木工程專業(yè)知識結構、課程體系要求
3.1 劃分專業(yè)方向目前大多數(shù)院校將土木工程劃分為建筑工程、道路橋梁工程和巖土與地下工程方面，我校土木工程專業(yè)的專業(yè)方向設置現(xiàn)階段應以建筑工程方向為主，待土木工程專業(yè)師資、實驗條件等達到一定基礎后，在開設道路與橋梁工程、巖土工程專業(yè)方向。
3.2 優(yōu)化本科土木工程專業(yè)的課程體系課程體系設置是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標和基本規(guī)格要求的主要依據(jù)和基本保障[6]。在滿足新的課程體系中應加強基礎理論教學，針對土木工程專業(yè)需要的知識結構、綜合素質(zhì)要求，按照專業(yè)教育與素質(zhì)教育相融合要求，結合我校教學計劃制定的相關文件，大體把內(nèi)容和課程分為公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)方向課和素質(zhì)拓展課以及實踐教學部分。
專業(yè)基礎課要求學生掌握本專業(yè)基本的科學原理與工程的關系，以及它們在工程對象中的應用法則，掌握實驗、運算、分析的方法以及初步的設計方法，這是學生進一步學習專業(yè)課和分方向學習的重要基礎。課程包括高等數(shù)學、線性代數(shù)、大學物理、大學物理實驗、理論力學、材料力學、結構力學、電工電子學、工程制圖、房屋建筑學、土力學、土木工程材料、土木工程測量、混凝土結構設計原理等。
專業(yè)方向課要求學生掌握本專業(yè)主要的工程設計與工程施工的知識[7]。學生在大三開始根據(jù)個人特長、愛好與興趣、就業(yè)形勢、地方經(jīng)濟建設需要等，從設定的三個專業(yè)方向中完整地選擇一個方向的課程組學習。在專業(yè)方向中分為專業(yè)方向限選課和任選課。對于限選課來說，選課時要求學生主修三個方向模塊中的一組課程，掌握一門學科的專業(yè)知識，具有從事某一行業(yè)工作的能力；而任選課可以根據(jù)個人的興趣愛好可以選一些認為有幫助的課程。
實踐性教學是土木工程專業(yè)非常重要的教學環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高質(zhì)量人才有著不可替代的重要作用。加強土木工程專業(yè)實踐教學是培養(yǎng)模式革新的亮點。改變以往觀念陳舊、重課堂、輕實踐的現(xiàn)象，使得理論教學與實踐教學完美結合。我校實踐教學分為專業(yè)基本技能訓練、專業(yè)技能訓練和綜合能力訓練[8]。實驗與實踐環(huán)節(jié)要求工民建方向的課程包括混凝土結構與砌體結構設計、高層建筑結構設計、建筑結構抗震設計、土木工程施工組織設計、建筑結構試驗等，學完這些課程就具備了工業(yè)與民用建筑的設計、施工和管理的知識結構。專業(yè)素質(zhì)拓展課要求學生在學習理論知識的前提下，還能夠熟練操作計算機繪圖，能夠看懂、讀懂專業(yè)文章，包括專業(yè)英語、建筑CAD、各種軟件培訓。
4結語
地方院校肩負著地方區(qū)域經(jīng)濟建設輸送人才的重任，在構建有特色的土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式時，不能單一的仿效重點高校的辦學模式，應認真分析地方特點和人才需求的特征，面向地方經(jīng)濟建設，合理設置課程體系，這樣，培養(yǎng)的人才才能適應地方、服務地方。
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2土木工程結構中的抗震技術發(fā)展
2.1合理選擇地基場地
合理選擇地基場地是促進我國土木工程抗震技術發(fā)展的基礎保障。在實際施工過程中，設計人員應該結合實際施工狀況選擇合理的施工場地，施工人員必須深入施工現(xiàn)場，了解土木工程所在地的地質(zhì)狀況，明確該地段的地震活躍狀況，結合當?shù)貙嶋H地震發(fā)生情況對可能出現(xiàn)地震區(qū)域進行分析，研究人員還應該準確地評定該區(qū)域一旦發(fā)生地震后地震的等級以及毀壞程度等。選址過程中，應該盡量少選擇不利于施工的場地，如果建設項目中必然存在施工困難的區(qū)域，施工人員應該對該區(qū)域的地質(zhì)加工加固，經(jīng)過篩選后的地基應該處在密度較高或者巖石較多的基土位置，從根本上提高建筑物的抗震能力。
2.2關注建筑結構的規(guī)則特性
實際施工中，為提高土木工程的抗震能力，施工人員還應該更高度關注建筑結構的規(guī)則特性。土木工程結構設計人員應該盡量選擇最簡單的抗側力結構，與此同時確保結構的規(guī)律特性，在實際施工過程中，在合理分布建筑物承載能力的同時，還能提高建筑物的穩(wěn)定性和牢固性。如果土木工程的結構不規(guī)則，施工時鋼心和建筑物結構會出現(xiàn)嚴重的交錯現(xiàn)象，一旦發(fā)生地震建筑物架構將出現(xiàn)嚴重偏離，整體強度降低后土木工程的穩(wěn)定性也隨之降低。因此，設計人員應該關注建筑結構的規(guī)則特性，減少因建筑結構不規(guī)則引發(fā)的地震災害。
2.3合理選擇建筑結構原材料
合理選擇建筑結構原材料是提高建筑物整體質(zhì)量的基礎保障。鋼筋材料在土木工程施工中使用范圍非常廣，鋼筋材料的質(zhì)量直接決定建筑物的整體抗震能力。因此，施工人員應該結合建筑施工的實際狀況，選擇合適的材料，在考慮鋼筋韌性的同時還應該充分考慮鋼筋的受力方向與豎直方向。在選取土木工程施工中使用其他材料時，施工人員在考慮材料抗震性能的同時還應該注重成本控制，從根本上為土木工程的發(fā)展提供動力。
2.4合理設計隔震及消能減震項目
地震常發(fā)帶對土木工程的抗震能力要求非常高，土木工程不僅要具備基本的抗震能力還應該具有隔震和消能減震的作用。因此，土木工程研究人員應該在選址期間確保地基的密實性和穩(wěn)定性，從根本上降低地震對建筑物整體質(zhì)量的影響。另外，研究人員還應該結合建筑物自身存在差異，明確各建筑物的隔震系數(shù)，選擇合適的隔震支座，提高建筑物的抗震性能。最后，研究人員還應該設計合適的隔震和抗震構建，明確建筑用材的延性，減小地震對建筑物的破壞。
2.5加固設計
第一，如果土木工程的結構設計存在問題，設計人員應該及時增加構建的數(shù)量，以增強土木工程整體強度為依據(jù)，提高建筑物的整體抗震性能。第二，設計人員應該通過增強建筑物承載性的方法提高土木工程的抗震能力，在擴大建筑物原截面的同時，增加構建提高建筑物的穩(wěn)固性。第三，如果建筑物的整體結構不符合土木工程抗震標準，設計人員應該及時調(diào)整建筑物整體結構，在分散地震力的過程中減少地震對建筑帶來的損壞。
縱觀土木工程發(fā)展史，土木工程建設在和自然斗爭中經(jīng)歷了古代、近代和現(xiàn)代3個歷史時期，從最初的萌芽時期和形成時期到如今的發(fā)達時期和成熟時期。從最初的簡陋住房到如今的多功能超高型建筑，可以說，土木工程業(yè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。進入21世紀以來，隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，土木工程行業(yè)越來越成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，土木工程中越來越體現(xiàn)了技術與創(chuàng)新的作用，誰能在世紀之交把握住土木工程學科的發(fā)展趨勢，誰就能在知識經(jīng)濟時代開創(chuàng)土木工程學科的新紀元。
1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(chǎn)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(fā)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。
2土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
自從20世紀中葉第二次世界大戰(zhàn)結束以來，土木工程業(yè)取得了飛速的發(fā)展，這時期的土木工程擁有良好的現(xiàn)代科學技術，先進的工程設施體系和持久耐用的建筑材料，并且隨著計算機技術的不斷提高，也為土木工程的發(fā)展注入了新鮮的血液，為此當今的土木工程呈現(xiàn)出以下幾個特點：①工程功能化;②交通高速化;③施工過程工業(yè)化;④理論研究精密化。為了適應時展的需要，世界各國都建造了很多標志性建筑，例如我國上海的環(huán)球經(jīng)融中心大廈，樓高492米，還有中國臺灣的臺北101大廈高508米，它們的出現(xiàn)都是當代土木工程師們智慧的結晶，如今，我國新的高樓大廈、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(xiàn)，新結構、新材料、新技術被大力研究、開發(fā)和應用。發(fā)展之快，數(shù)量之巨，令世界各國驚嘆不已。
3土木工程的發(fā)展趨勢
3.1高性能材料的發(fā)展
隨著未來科學技術的不斷發(fā)展，鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經(jīng)把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。單一的材料將難以滿足要求，復合材料也就應運而生，另外，材料的功能也將從單一的功能向多功能方向發(fā)展，并且為了適應土木領域的可持續(xù)發(fā)展，材料的使用也必須節(jié)能和環(huán)保。
3.2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，信息和智能化技術將全面引入土木工程，計算結果將更能反映實際情況，從而更能充分發(fā)揮材料的性能并保證結構的安全。計算機技術的引入將對土木工程領域的發(fā)展產(chǎn)生巨大的改善，其主要有四個方面的改善，分別為信息化施工、智能化建筑、智能化交通、土木工程分析的仿真系統(tǒng)。人們通過計算機技術將會設計出更為優(yōu)化的方案進行土木工程建設，以縮短工期、提高經(jīng)濟效益。
3.3環(huán)境工程
進入21世紀以來，環(huán)境問題已經(jīng)越來越成為人們關注的熱點話題，氣候問題更是對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大的影響，為了更好地滿足人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，土木工程與環(huán)境工程必將融為一體不可分割，城市綜合癥、霧霾、土地荒漠化、氣候變異、冰川消融、海水上升等一系列問題無不與土木工程息息相關，對于當代土木工程師來說，如何有效合理地解決大型乃至超大型建筑建設對環(huán)境的污染等問題，必將是土木工程師們在未來重點研究和思考的課題。
3.4建筑工業(yè)化
隨著建筑業(yè)體制改革的不斷深化和建筑規(guī)模的持續(xù)擴大，建筑業(yè)發(fā)展較快，物質(zhì)技術基礎顯著增強，但從整體看，勞動生產(chǎn)率提高幅度不大，質(zhì)量問題較多，整體技術進步緩慢。為確保各類建筑最終產(chǎn)品特別是住宅建筑的質(zhì)量和功能，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，加快建設速度，改善勞動條件，大幅度提高勞動生產(chǎn)率已是未來發(fā)展的必然趨勢，為了適應土木建筑領域快速高效的發(fā)展，實現(xiàn)建筑工業(yè)化是必然的趨勢。它的發(fā)展有四個重要方向：建筑設計標準化、構配件生產(chǎn)施工化，施工機械化和組織管理科學化。
3.5海底建筑
2010年4月26日，隨著中國大陸第一條海底隧道廈門翔安海底隧道建成通車，中國海洋這片美麗而又神秘的領域，在中國土木工程師偉大的探索與創(chuàng)新下，逐漸揭開了面紗，在今后的幾十年甚至幾百年，海底建筑將會是一種全新的建筑形式，有效利用海底空間是未來土木工程發(fā)展的一個必然趨勢，同時也對土木行業(yè)提出了巨大的挑戰(zhàn)。目前在全球范圍內(nèi)，較為出名的海底建筑有馬爾代夫的海底餐廳、迪拜的水鐵餅酒店，相信在不久的將來，一定會有更多奇特的海底建筑出現(xiàn)。
3.6結構形式
隨著當今計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現(xiàn)，為結構形式的革新提供了有利條件。土木工程中一些復雜的結構工程的計算將得到解決，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。
3.7新能源和能源多極化
引言
結合社會進程的各個階段發(fā)展情況分析，土木工程建筑都起著重要的推進作用。就我國目前經(jīng)濟建設情況而言，國民經(jīng)濟中土木工程的作用日益重要。結合土木工程的發(fā)展歷史來看，無論是在實際應用還是科技研究方面都取得了喜人成績，特別近幾年的飛速發(fā)展，促使土木工程建設方面有了重大飛躍，本文作者結合目前土木工程建設現(xiàn)實科研與未來發(fā)展情況分析未來土木工程的發(fā)展形勢，結合作者觀點全面分析土木工程發(fā)展未來。
1、就目前發(fā)展形勢，分析土木工程當前形勢
目前土木工程研究的對象主要集中在以下幾個方面：
1.1高層建筑擁有全新的發(fā)展時期
目前在土木工程修建過程中，不僅原料、構造方法、施工技術等方面有所變化，自動化的施工方法也被普遍應用，建筑規(guī)模也有所增大，建筑的數(shù)量不斷增多，而且高度也有所提升。我國很多城市的建筑水平已經(jīng)在世界排名中位于前列，高層建筑的發(fā)展形勢擁有了一個全新局面。
1.2目前土木工程發(fā)展情況，設計結構方面必然會有所變化
在許多情況下風荷載和地震荷載已成為結構設計的控制因素，因此大型復雜結構體系抗風抗震的設計理論及其相關問題正在被極大的關注。相關的研究課題將包括設計地震動及災害性風荷載的作用機理，特大跨度橋梁的結構體系及抗風抗震。同時，“以柔克剛”的抗震思想在結構振動控制技術中將進一步得到體現(xiàn)，現(xiàn)代振動問題正在向著自適應控制、智能控制、吸震減震技術研究方向發(fā)展，土木工程結構健康檢測、災害結構相應控制等基礎性的研究將會進一步加強。
1.3土木工程發(fā)展關注重心將轉移地下施工建設與開發(fā)方面
隨著人口數(shù)量的不斷遞增，在世界范圍內(nèi)都出現(xiàn)空間資源利用緊張，所以開發(fā)利用地下資源將成為緩解空間緊張最有效的方法，無論是在其他國家還是國內(nèi)的發(fā)展城市中，地下施工建設和開發(fā)都成為城市發(fā)展的重點。目前，國內(nèi)城市應用地下工程建設技術已經(jīng)能夠達到世界先進水平，這必將帶來地下空間合理利用的又一個起點。
2、科技信息化為土木工程發(fā)展帶來新的契機
隨著科技信息化的不斷進步，也帶動了其他行業(yè)的發(fā)展，這也是目前新形式下國家發(fā)展的方向。科技信息化就是利用科技設備實現(xiàn)現(xiàn)代科技提升工程效率，并且最大限度的降低工程成本。通過科技信息化建設過程，使現(xiàn)代化的建設理念貫穿土木工程發(fā)展全過程，甚至在以往工程建筑技術難以完成的建筑工程。通過科技信息化在土木工程方面的擴大應用，不僅提升了建筑工藝，也擴大了建筑領域，為土木工程的發(fā)展帶來了嶄新的機會。
2.1土木工程中的“三S”系統(tǒng)應用與推廣
遙感技術（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）的集成綜合，構成整體，實時，動態(tài)的對地觀測，判別，分析應用，在土木工程界已發(fā)揮了巨大的作用，并具有廣闊的前景。近年來提出的“數(shù)字城市”的要領就是在“三S”系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，即綜合應用GIS、遙感、遙測、網(wǎng)絡、多媒體、及虛擬仿真對城市的基礎設施、功能機制進行自動采集，動態(tài)監(jiān)測管理和輔助決策服務，顯然，“數(shù)字城市”是以數(shù)字化信息處理技術的網(wǎng)絡通信技術為背景的技術服務系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的使用和全國推廣，必將把我國的城市規(guī)劃建設與運營提升到一個新的水平。
2.2技術控制方式現(xiàn)在以及未來發(fā)展形勢
對于一個大型的復雜工程項目，可能需要多個成員甚至多個設計部門的參與和設計，也需要其他的在線咨詢與協(xié)同工作，或由分布在不同的地域的設計人員，設計分支機構，協(xié)作單位或部門使用不同的軟硬件平臺和不同的設計手段在同一規(guī)定的時間段完成。針對電子數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的方便應用，目前國外以開發(fā)出系列化的雙向無線電通訊設備，用于工地的聯(lián)絡，以及利用GPS技術的人機通訊設備。信息技術的發(fā)展，已使得國際承包商可以克服地域的壁壘。
2.3土木工程的應用離不開對于現(xiàn)實模擬技術
在傳統(tǒng)的土木工程中，人們不得不用一些平面圖紙，用特定的符號傳遞大量的信息和數(shù)據(jù)，這種方法受到信息接收者的行業(yè)、知識結構和經(jīng)驗等的限制，而且隨著新時代土木工程的復雜程度的不斷提高，使得使用這種方法交流起來比較困難。虛擬現(xiàn)實技術為土木工程中的交流提供了一種新的前景和手段。另一方面，它在結構設計中的計算、施工過程的模擬等復雜計算過程中更有其獨特的優(yōu)勢。通過計算機三維圖形技術實現(xiàn)可視化計算，可以將設計參數(shù)變化以后的結果直觀的顯示出來，在結構的優(yōu)化設計等方面也會出現(xiàn)一個很大的飛躍。通過虛擬技術的應用，將設計時間和施工時間相對縮短，空問相對縮小，通過計算機計算和人機交互，對最佳方案的選擇使得獲得最佳工期、最低費用和對資源的最有效合理利用成為可能，對工程施工的質(zhì)量把握的更為準確、科學。
土木工程能夠使用的時間，以及在不同空間內(nèi)的發(fā)展，都成為科技人員重視的研究問題，環(huán)境對于建筑影響，以及結構在不同空間內(nèi)有什么變化，也是未來一段時間的研究方向。而模擬技術的擴大應用，使這些熱點研究問題得到很好的控制和解決，土木工程的發(fā)展趨勢因為模擬技術應用而實現(xiàn)了更廣闊的空間。
結束語
無論是國家的發(fā)展，還是一個城市的建設，都離不開建筑業(yè)的支持，就土木工程的發(fā)展趨勢而言，不僅是國家建設的迫切需要，也是緩解空間資源緊缺最有效的方法，雖然，土木工程建筑在過去人類文明進程方面，已經(jīng)取得了卓越成績，文中介紹了目前土木工程所涉及的幾個方面，也結合科技信息化下土木工程的發(fā)展趨勢有所介紹。結合土木工程這一專業(yè)現(xiàn)實情況而言，新技術與信息化所帶來的不僅是技術方面的革新，同時也是發(fā)展領域拓展與實現(xiàn)，如何能夠在國家發(fā)展與社會建設的大形勢下，土木工程行業(yè)的發(fā)展也出現(xiàn)革命性的轉機，這是每一位土木工程專業(yè)人員所肩負的責任與任務，希望本文能夠對有相關需要的讀者有所幫助。
關鍵詞:
專業(yè)需求;共性問題;個性要求;課程建設
土木工程材料課程是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，課程教學目的是使未來的建設工程師了解和掌握工程中常用材料的基本性能與應用方法，為今后工程實踐或科研工作提供必要的基本知識和技能［1－2］。作為一門專業(yè)基礎課，土木工程材料課程在專業(yè)課程學習中起到了承上啟下的作用，直接關系到后續(xù)課程的學習［3］。土木工程材料課程的前身是建筑材料課程。為適應工程建設需要，土木工程專業(yè)在專業(yè)調(diào)整時提出了“大土木工程”概念，主要涵蓋了建筑工程、道路工程、橋梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水電工程等多個專業(yè)［1］。這些細化后不同專業(yè)的建設材料基礎都發(fā)源于建筑工程材料，工程技術人員的材料知識基礎也是建筑材料。專業(yè)調(diào)整后不同專業(yè)學生所學的課程名稱變更為土木工程材料，但其教材編排與教學大綱未作針對性調(diào)整，課程內(nèi)容與原來的建筑材料相比并未有太大變化，更多的只是原有建筑材料課程內(nèi)容的簡單翻版，主要強調(diào)了材料的生產(chǎn)工藝與性能，忽略了不同專業(yè)的材料應用需求，并不完全適合不同專業(yè)方向的學生培養(yǎng)。鑒于以上原因，文章分析了不同土木工程材料方向的共性問題與個性要求，提出了以提升學生專業(yè)素質(zhì)為目的，面向不同專業(yè)需求進行土木工程材料課程建設的幾點建議。
一、土木工程專業(yè)材料共性問題
隨著工程實踐的需要和科學技術的發(fā)展，土木工程學科已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系。其專業(yè)分支包括建筑與市政工程、道路與橋梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支，如水利工程，由于自身工程對象的增多以及專有技術的發(fā)展，已從土木工程中分化出來，成為獨立的學科體系，但是它們在很大程度上仍具有土木工程的學科共性。
(一)材料組成、性能與應用的關系
對于土木工程技術人員而言，正確選擇與使用材料，要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又決定于材料的組成與結構，材料的不同應用環(huán)境又決定了材料需要具備不同的組成與結構，材料組成結構、性能、應用三者的關系。材料的組成與結構內(nèi)容包括以下方面:(1)所用材料是有機材料還是金屬材料，抑或是無機非金屬材料;(2)材料是晶體材料還是非晶體材料，以及材料的孔隙結構大小與類型等。這些組成與結構決定了材料強度大小、屬于脆性材料還是韌性材料，其彈性模量如何，以及環(huán)境溫度、濕度、化學侵蝕等對材料的結構與性能有無影響等;(3)每一類土木工程都有自己特殊的環(huán)境因素，鐵路與公路路基要考慮地下水與土壤中的溫度變化與侵蝕性物質(zhì)影響，隧道與地下結構的挖掘必須考慮巖石的穩(wěn)定性與地下水的防排水，房屋建筑必須考慮居住與使用的舒適性和適用性;(4)相同種類的工程，還必須考慮四季交替，是靠近海洋還是鹽堿或沙漠等環(huán)境影響，任何工程都必須考慮材料的組成、結構與性能是否適應環(huán)境要求。
(二)材料強度的要求
不同土木工程對材料的共同要求還體現(xiàn)在，所有工程中用到的材料都必須具備基本的強度要求。橋梁的橋墩、橋身，建筑工程中的梁、柱等結構構件要求其材料具有足夠的抗壓強度或抗折強度等，以承受結構荷載。房屋建筑中的墻體材料、橋梁上的欄桿等也需要足夠高的強度，以承受自重或荷載。建筑裝飾的涂料與基層之間、建筑保溫系統(tǒng)中的各個構造之間、道路工程中的瀝青路面與混凝土基層之間，都需要足夠的粘結強度以保證材料間的相互協(xié)同作用。因此，具備適宜的強度是土木工程對材料的最基本要求，也是其共性問題。
(三)結構耐久性的要求
土木工程材料對耐久性的定義是，在長期使用過程中，材料抵抗周圍各種介質(zhì)的侵蝕而不被破壞的能力。土木工程材料在使用過程中，除內(nèi)在原因使其組成結構及性能發(fā)生變化以外，更多的是受到使用環(huán)境中各種因素的侵蝕作用，侵蝕作用包括物理、機械、化學和生物作用等，如金屬材料因化學和電化學作用引起銹蝕，無機非金屬材料因受到化學腐蝕、溶解、凍融、機械摩擦等因素的作用而引起開裂和剝落，有機材料因生物作用、化學腐蝕、光熱作用等引起老化。不同材料受到環(huán)境作用的因素雖然各自不同，但都屬于材料耐久性問題。因此，確保足夠的耐久性，滿足工程設計使用壽命，是所有土木工程對材料的基本要求，也是共性問題之一。
(四)工程防水的要求
結構的防水防潮一直是土木工程領域需要克服的重要技術難題之一。建筑工程出現(xiàn)滲水，會造成居住不便與環(huán)境質(zhì)量的下降。隧道與地下工程滲水，易誘發(fā)安全隱患，導致隧道與地下結構使用不便。結構內(nèi)出現(xiàn)滲水返潮等問題，會對安裝于其中的大型設備產(chǎn)生腐蝕，即使鋼筋混凝土材料本身，也容易因水分滲透進入導致內(nèi)部鋼筋銹蝕，或被其他化學介質(zhì)侵蝕破壞。因此，工程的防水抗?jié)B問題也是所有土木工程面臨的材料共性問題之一。
(五)不同土木工程的通用材料
雖然工程類型不同，使用環(huán)境不同，設計要求不同，但不同土木工程中所用的材料仍具有普遍的通用性。水泥混凝土、鋼材是所有工程必不可少的結構承重材料，防水材料是所有類型工程都要選擇使用的產(chǎn)品。按照化學成分來說，有機高分子材料中的塑料、橡膠和膠粘劑等，無機材料中的石材、水泥、石灰等，在各個土木工程領域都可能被用到。
二、不同土木工程專業(yè)對材料的個性要求
由于土木工程專業(yè)方向不同，其使用目的、結構特點、性能要求等不同，對工程材料要求也有所不同，反映的是不同土木工程對材料的個性要求。文章總結了以下四種土木工程類型。
(一)建筑工程
建筑工程與人的關系最為密切，是人類生活、學習與工作最重要的空間結構，是人類社會生存與發(fā)展的最基本需求。工程所用材料的質(zhì)量決定了建筑工程的質(zhì)量，也決定了人的生活質(zhì)量。一個民族、一個地區(qū)或一個國家的文化與藝術水平也可通過建筑的水平與風格得到體現(xiàn)，建筑工程中所用材料要能充分表達建筑設計的形狀與顏色，裝飾裝修對材料性能與環(huán)保的要求也最為突出。近年來，隨著經(jīng)濟與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求，建筑節(jié)能要求越來越高，因此，保溫絕熱材料成為建筑工程中的主要選擇。此外，吸聲與隔聲材料也是建筑工程中的專用材料之一。
(二)水利工程
人類通過修建水利工程，達到控制水流，防止洪澇災害，并進行水量的調(diào)節(jié)和分配以滿足人們生活和生產(chǎn)對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘等不同類型的水工建筑物，以實現(xiàn)其目標。水利工程最主要的特點是結構體量大，修建周期長，安全性要求高，使用壽命要求也長，這些都是水利工程在選用材料時必須考慮的。水利工程所用結構材料主要是低熱水泥、中熱水泥，以及專門的水工混凝土等。
(三)隧道與地下工程
隧道與地下工程，包括交通運輸?shù)乃淼?，軍事工程的各種國防坑道，市政、采礦、儲存和生產(chǎn)等用途的地下工程，地下發(fā)電廠房以及各種水工隧洞等。因為這些工程是在巖體或土層中修建，施工過程中巖體或土層的穩(wěn)定性對施工進度與施工安全至關重要，因此，注漿、支護、錨固等材料成為隧道與地下工程中的專用材料。
(四)道路工程
道路工程在建設與使用過程中，路基應穩(wěn)定、密實以對路面結構提供支撐，要考慮其變形、耐水性與穩(wěn)定性的協(xié)調(diào)，墊層與基層應具有足夠的抗沖刷能力和適當?shù)膭偠?，剛度過大過小都不行。道路路面材料要考慮耐磨、抗滑與平整，設計要考慮抗彎折荷載與變形，還要考慮汽車行駛的安全性與舒適性。不同的路基、不同結構部位所用材料皆不同。工程用土、瀝青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的專用材料。
三、面向不同專業(yè)需求的土木工程材料課程建設
基于不同土木工程的材料共性問題和個性要求的實際情況，應面向不同專業(yè)需求進行土木工程材料課程建設。
(一)課程內(nèi)容增加
應根據(jù)大土木專業(yè)增加新的課程內(nèi)容，如土工材料、無機結合料、防排水材料、錨噴支護材料等。以使土木工程材料課程更適合整個土木工程專業(yè)學生的培養(yǎng)。在增加新的課程內(nèi)容后，為適應不同專業(yè)學生對土木工程材料的學習要求，應及時調(diào)整土木工程材料課程內(nèi)容。筆者的建議是，將土木工程材料教學內(nèi)容分為三部分。第1部分:土木工程材料的組成與基本性質(zhì)。這部分內(nèi)容包括材料的組成與結構、材料的基本物理性質(zhì)、材料的基本力學性能、材料的耐久性、材料的安全性等。這部分內(nèi)容體現(xiàn)的是土木工程材料的組成結構、性能與應用相互之間的關系，目的是掌握土木工程的材料理論共性問題。第2部分:土木工程通用材料。包括膠凝材料(氣硬性膠凝材料和水泥)、石材與骨料、混凝土、金屬材料、有機高分子材料、瀝青與防水材料等。這幾種材料基本上在所有土木工程中都有應用，針對的也是土木工程的材料共性問題。第3部分:土木工程專用材料。(1)建筑與市政工程專用材料。裝飾材料、墻體材料與屋面材料等;(2)道路工程專用材料。道路混凝土、土、無機結合料、瀝青混合料等;(3)隧道工程專用材料。注漿材料、錨噴支護材料等;(4)水利水電工程專用材料。低熱水泥、水工混凝土等。第3部分內(nèi)容體現(xiàn)的是不同土木工程對材料的個性要求，這部分內(nèi)容可滿足不同專業(yè)方向學生學習和掌握本專業(yè)必須掌握的材料及其工程應用。
(二)講授重點轉變
近年來，各個高校土木工程材料課時都有不同程度的壓縮。以重慶大學為例，現(xiàn)在土木工程材料總課時為40～48，其中包括14～16課時的實驗教學。在課時數(shù)如此之少的情況下，為補充新的教學內(nèi)容，只有對原有個別內(nèi)容進行刪減。筆者的意見是，為保證教學內(nèi)容與教學課時數(shù)相匹配，可減少材料生產(chǎn)與生成方面的內(nèi)容，加強材料的工程應用案例教學。以水泥這一章節(jié)為例，對于以工程應用為主的土木工程專業(yè)畢業(yè)生而言，他們感興趣的是水泥的工程性質(zhì)與應用問題，不會對生產(chǎn)與水化過程感興趣，因此可將相關內(nèi)容縮減。同時，在教學內(nèi)容中應增加工程經(jīng)典實例，給學生講解如何從設計、施工、監(jiān)理等角度學習和掌握各種土木工程材料。在此基礎上，對一些“吃不飽”的學生，可以通過“自主學習”［4－5］理解和掌握更多的土木工程材料知識。
四、結語
文章分析了不同土木工程的材料共性問題和個性要求，進而提出了應面向不同專業(yè)實際需求，以提升學生專業(yè)素質(zhì)為目的，進行土木工程材料課程建設，針對課程內(nèi)容與講授重點提出了具體建議。我國是土木工程建設大國，現(xiàn)有500多所高校設有土木工程專業(yè)［6］，作為土木類專業(yè)的學科基礎課，土木工程材料課程的教學效果對后續(xù)課程的學習和今后工作都會產(chǎn)生很大影響。然而，忽視不同專業(yè)的工程特性，不能針對不同工程專業(yè)進行土木工程材料課程教學是國內(nèi)土木工程材料教學普遍存在的問題，希望通過此文引起國內(nèi)各位同行的響應，共同探討解決之道。
作者：王沖 吳建華 劉芳 單位：重慶大學材料科學與工程學院
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1.現(xiàn)代土木工程的特點
適應各類工程建設高速發(fā)展的要求，人們需要建造大規(guī)模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密設備現(xiàn)代化的建筑物，既要求高質(zhì)量和快速施工，又要求高經(jīng)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(fā)展趨向具體地表現(xiàn)在下述幾個方面。
1.1工程規(guī)劃方面
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。
1.2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(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、結構大變形、結構動態(tài)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(tài)設計法和結構優(yōu)化設計等理論；同時發(fā)展運用電子計算機的高效能的計算和設計方法等。
1.3工程施工方面
隨著土木工程規(guī)模的擴大和由此產(chǎn)生的施工工具、設備、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用系統(tǒng)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(xù)趨向結構和構件標準化和生產(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。
2.土木工程的發(fā)展趨勢
2.1指導理論的繼續(xù)發(fā)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(shù)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(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)學在將來也應該有很大的發(fā)展，用以處理土木工程技術中復雜的數(shù)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(xiàn)實。力學也會突破宏觀框架，向微觀發(fā)展，控制論，虛擬現(xiàn)實等技術也在力學中加深影響。
另一方面，土木工程學科將向周圍繼續(xù)發(fā)散，與材料，環(huán)境，化學，電子信息，機械。
城市規(guī)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(nèi)部的次級學科也同時會在現(xiàn)實需要的推動下產(chǎn)生出新的學科，如對城市地下空間的大規(guī)模利用就使得新的地下規(guī)劃學科有了產(chǎn)生和發(fā)展的必要。不同次級學科的理論也會相互滲透，比如現(xiàn)在就有一些大型體育場館采用了類似橋梁的懸索結構。
2.2工程實現(xiàn)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(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(tǒng)學科注入新的活力。包括控制理論，施工技術，新材料，環(huán)境工程，經(jīng)濟理論等等。
2.2.1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)展相適應的，社會的發(fā)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。
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，土木工程也必然的要面對這個問題。對資源和能源的節(jié)約，包括在建設中的和使用過程中的，成為土木工程以后的一個方向，這要求有良好的設計和有效的運作管理機制，土木工程構筑物在它的整個壽命周期，從規(guī)劃，設計，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。這對土木工程提出了新的要求。具體的要求包括，資源的保護，資源再利用，污染控制和全方位的質(zhì)量。我國正在施工中的青藏鐵路較好的體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的特性，從設計環(huán)節(jié)開始就注意了對青藏高原脆弱生態(tài)環(huán)境的保護，全路設計為封閉構造，杜絕了固體廢棄物的污染，也嚴格的控制了噪音污染。施工過程中也相當注重對周圍環(huán)境的影響。
2.2.2主動控制技術
迄今，絕大部分的土木工程建筑都是被當作一個靜態(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構進行被動的抵御。顯得缺少靈活性和應變能力。今后土木建筑設施的一個發(fā)展方向之一就是主動控制技術在建筑構造物中的應用。運用計算機技術和模糊控制技術，以及一些預設的控制結構。使得建筑物能夠對各種環(huán)境因素做出適當?shù)姆磻?/p>
2.2.3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；對建筑物結構，強度，可靠性的分析和相應對策的決策等。這些也是主動控制和智能化實現(xiàn)的基礎。
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(xiàn)對建筑全方位的實時的監(jiān)控，及時掌握整個建筑物的狀態(tài)。我國現(xiàn)在正是基本建設的，20～30年后，現(xiàn)在這些建筑物逐漸進入維護期。如果能在現(xiàn)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(tǒng)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(zhì)量的信息輸入。
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】
1.土木工程傳統(tǒng)施工技術概述
在長久的實踐過程中，傳統(tǒng)的土木工程施工技術得到了充分的完善與補充，一套完整的技術體系逐漸形成。
1.1在混凝土方面
混凝土方面的主要內(nèi)容就是混凝土的澆筑技術，如現(xiàn)澆筑法和預制法等都是澆筑技術的主要方法。
1.2在鋼結構方面
在社會生產(chǎn)力不斷提高的前提下，鋼結構在工程建設中得到了廣泛的應用。吊裝在鋼結構施工中是施工技術的重點。對鋼結構進行運輸、對施工現(xiàn)場進行清理、對裝備進行檢查以及對道路進行清理都是鋼結構施工中的主要內(nèi)容。
1.3在地基基礎方面
要以樁基為主是地基基礎的主要施工方法。樁基的兩種分別為端承樁和摩擦樁。對樁基施工的技術有著充分的把握是作為施工的技術人員所必須具備的條件。作為技術人員還需要考慮樁群的基礎以及單跟裝的質(zhì)量等諸多因素，避免不均勻的現(xiàn)象出現(xiàn)在沉降環(huán)節(jié)中。
2.土木工程施工技術的現(xiàn)狀
2.1驗收的標準和規(guī)范不夠
控制施工方面在有的領域內(nèi)缺少概念和思維方式。而有的領域雖有一般性的標準，但是沒有足夠的科研準備來創(chuàng)造工程。然而工程能否長期發(fā)展與所提出的施工控制的標準有著較大的搞關系，當然，其中也涉及到可操作性問題。所以我們必須要注意一定要對沒有經(jīng)驗借鑒的工程進行全面的控制，只有這樣才能更好的在一定程度上避免錯誤決策的發(fā)生。
2.2理論研究與工程建設的實際需要不相適應
施工控制要涉及到多個方面、多個領域，在非線性分析、材料分析、最優(yōu)控制以及反饋分析等領域尤為重要。應用性理論的研究和基礎理論的研究是目前最主要的研究。而土木工程也有一大弊端及沒有系統(tǒng)的集成和有價值的應用。
2.3管理體制方面存在問題
多頭管理、管理責任不能夠落實、未做好特大型工程的前期研究、忽視施工控制都是管理體制中的問題。而解決這些問題所需要采取的措施就是實現(xiàn)設計、施工總承包的管理思想，要積極地采取措施共同統(tǒng)一權、責、利。
2.4土木工程施工技術應用中的現(xiàn)狀
多種類型的工程建設是土木工程所涉及到的，例如：房屋、橋梁、道路、電站、排水工程等。而每個的工程高質(zhì)量的完成工作都離不開實用、安全、有效的施工技術。
2.5在樁基工程中
地基基礎施工最為主要的方法和技術就是樁基施工，樁基施工的首要環(huán)節(jié)就是樁型選擇，其他的關鍵環(huán)節(jié)為嚴格控制單樁、做好樁基定位放線、鉆孔灌注等。
2.6在鋼結構工程中
要做到螺栓連接無誤，焊接牢固，保持鋼結構的穩(wěn)定性。
2.7在混凝土結構工程中
在此方面，要嚴格遵循施工順序，準確把握模板的尺寸。
3.土木工程施工技術具有的特點
施工技術有著漫長的發(fā)展歷程。文藝復興后，在科學技術不斷發(fā)展的推動下，涌現(xiàn)出各種環(huán)保節(jié)能的新材料和新結構。除此之外，越來越多的土木工程結構的規(guī)模也越來越浩大。施工技術也因為要適應經(jīng)濟的發(fā)展和市場的需要而變得越來越復雜和高端。
由于我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國土木工程也得到了很好的發(fā)展，而土木工程較其他的生產(chǎn)作業(yè)不同，它有著自身獨有的特點，即要根據(jù)它的工程性質(zhì)和特點來進行單獨施工。這樣一來，工程項目的成敗直接影響了施工組織是否具有科學性。
總體來說，流動性、多樣性、綜合性、協(xié)作性以及固定性等都是土木工程施工的特點。固定性指施工的地點是固定不變的；施工隊伍以及施工人員的流動便是其流動性的體現(xiàn)；而在建筑類型、施工設施以及施工方法上各有不同，就便是其多樣性；協(xié)作性就是指需要不同的單位來協(xié)調(diào)配合以完成目標。總體來說，工程的投資比較大而施工的技術也比較復雜。
4.土木工程施工技術的創(chuàng)新分析
4.1土木工程新型預應力施工技術創(chuàng)新
建立科學發(fā)展的體系是土木工程施工預應力施工技術的前提，目標是實現(xiàn)土木工程施工技術由傳統(tǒng)預應力向現(xiàn)代預應力方向改變。新型的預應力施工技術就是針對土木工程的工程建設的跨度較大、結構較為復雜而進行的。體外預應力的有無粘結體是預應力創(chuàng)新的主要體現(xiàn)。這種結構方式對工程建設的開展有著較重要的影響。
4.2強化信息技術在土木工程施工中的應用
要想提升土木工程的施工質(zhì)量和施工的效率就要將現(xiàn)代信息技術融入到土木工程施工技術中去。要想對土木工程施工進行系統(tǒng)化的分析研究就必須要選擇專業(yè)的網(wǎng)絡人才，并且要強化施工人員的專業(yè)文化素質(zhì)，讓施工人員變?yōu)槭┕そㄔO的主要力量。
4.3完善管理體制，實現(xiàn)技術創(chuàng)新
土木工程技術的創(chuàng)新在科學合理的管理體制下會得到促進，從而實現(xiàn)土木工程施工技術的不斷發(fā)展。對深基坑技術的研究創(chuàng)新離不開專業(yè)知識的指導。利用深基坑支擋技術能夠漸漸地建立起支擋與承重、樁與錨的一體化結構體系。
4.4土木工程施工技術設計創(chuàng)新
施工設計的人員必須要依據(jù)不同工程的不同的施工特點來提升對施工設備、材料等方面的研究，使得土木工程的施工技術能夠滿足施工現(xiàn)場的要求。
4.5新型預應力技術在土木工程施工技術中的創(chuàng)新
一定的程度上，體外預應力在大跨度土木工程和預應力混凝土道橋施工和特種結構施工中起重要作用。體外預應力主要作用在管道結構外，與傳統(tǒng)的預應力相比會產(chǎn)生較小的摩擦，更科學合理，且會產(chǎn)生更好的經(jīng)濟效益。
5.土木工程施工技術未來發(fā)展的新趨勢
只有以經(jīng)濟、質(zhì)量、生態(tài)三方面因素的效益最大化作為基本原則，才能推動土木工程的長遠發(fā)展。
5.1土木工程施工技術不斷向科技化發(fā)展
實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化是土木工程發(fā)展的主要動力。而對技術進行創(chuàng)新研究，才能提高技術，進一步推動土木工程的建設，才能在一定程度上減少成本，提高工作效率以提高土木工程建設的質(zhì)量。
5.2自動化已經(jīng)成為土木工程施工技術未來的發(fā)展方向
自動化是目前建筑行業(yè)的發(fā)展方向。科學技術的不斷提升更加推動了建筑行業(yè)的自動化發(fā)展，因此建筑活動中滲透了互換性。通過借助傳統(tǒng)方式影響下的工廠化、標準化的系統(tǒng)技術，變革生產(chǎn)的方式，以使得施工的效率在一定程度上得到提高。
5.3土木工程的施工技術逐漸向生態(tài)化發(fā)展
經(jīng)濟的不斷發(fā)展也使得人們越來越關注到環(huán)境問題。實現(xiàn)土木工程節(jié)能發(fā)展的重要體現(xiàn)就是在施工建設階段注重對環(huán)境的保護，避免環(huán)境的污染與破壞，這樣能降低能耗，促進自然與建筑的融合。
結語：土木工程是一項綜合性較強的工程，它涉及內(nèi)容多、專業(yè)性強，而且其施工技術的強弱決定了其質(zhì)量和安全性。我們探討和展望其技術創(chuàng)新與未來發(fā)展的方向和趨勢，不斷改進施工的技術，聯(lián)系具體實際，不斷推動土木工程的更好的發(fā)展。
參考文獻：
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由于近些年來，相關的國內(nèi)外學者借助于模型試驗、理論分析以及數(shù)值模擬等方法，進而針對土木工程結構的相關性能進行了細致的分析與探討，也取得了有價值的科研成果以及一定程度的研究進展。除此之外，針對土木工程自身的結構特性，進而準確的評價受到損傷結構的可靠性以及損傷特性，由此一來，能夠很好的對土木工程結構的損傷情況與修繕情況做出正確的判斷，與此同時，這些問題也是現(xiàn)階段土木工程結構即將面臨的重要課題。當前，針對土木工程結構損傷診斷方面的諸多亟待解決的難題，本文提出了幾種有效的解決辦法，與此同時，這幾種解決方法的應用越來越廣泛?？傊?，針對受損土木工程結構做出正確的診斷以及識別，是解決此類問題的重點。與此同時，針對可能出現(xiàn)的損傷特性進行深入研究以及分析，并將其受損結構進行安全度評估，已經(jīng)逐漸成為土木工程結構探討的一個全新的領域。
1國內(nèi)外損傷識別與診斷方法現(xiàn)狀
現(xiàn)階段，土木工程結構損傷識別在機械領域的應用極為廣泛。人們很早就開始針對齒輪以及連桿等一系列零件組成的大型機械進行結構的故障診斷。直到上世紀中葉，結構無損檢測技術得到不斷的發(fā)展。上世紀末開始，人工智能、信息技術以及計算機技術等學科的知識，逐漸被應用在結構損傷檢測與診斷領域。隨著一系列的技術不斷的創(chuàng)新與應用，使得土木工程結構損傷診斷分析變的簡便與準確。目前，針對土木工程結構來說，在建筑物建成初期的出現(xiàn)損傷頻率相對不高，且其危害程度遠不如機械工程，與此同時，能夠在一定程度上允許帶損傷工作，因此，相比之下，土木工程的結構損傷檢測技術不夠成熟，很大一部分技術處于結構可靠性評估階段。眾所周知，上世紀初期是土木工程結構損傷檢測探索階段，其工作重點是針對結構缺陷的修理方法以及分析的探討。到了上世紀中期就是結構損傷檢測診斷的發(fā)展階段，其工作重點是針對相應的結構檢測方法的探討，與此同時，出現(xiàn)了物理檢測、無損檢測以及有損檢測等檢測方法。上世紀后期以來，土木工程結構的損傷檢測診斷技術趨于成熟，并相應的制定了標準與規(guī)范，與此同時，強調(diào)了綜合評價，以至于土木工程結構的損傷識別與診斷工作，逐漸朝著智能化的方向發(fā)展。眾所周知，現(xiàn)階段我國的土木工程結構損傷識別與診斷仍處于起步階段，發(fā)展時間較短，只是隨著抗風研究以及結構抗震的不斷發(fā)展，才不斷基于安全鑒定以及可靠性評估進行土木工程結構損傷檢測診斷領域的分析?，F(xiàn)階段，經(jīng)過國內(nèi)外許多相關學者逐漸借助于可行的方法，繼而針對土木工程結構損傷進行診斷以及識別。眾所周知，最近幾十年以來，國內(nèi)外已經(jīng)逐漸在結構損傷識別與診斷技術領域開展了嚴密的分析。像Kunihiko等借助于有限元計算模型產(chǎn)生的樣本訓練BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，從而明確的識別已知相應的條件下結構的損傷程度以及狀態(tài);Mannan等深入研究了用實測結構頻響函數(shù)來診斷損傷。Yu等借助于動力反應研究的相關方法，并進一步借助于攝動理論的特征值來檢測結構的損傷。Chen等借助于人工免疫模式識別結構損傷，并針對損傷的厲害程度進行相應的分類。Xie將SVM用于復合結構的損傷識別中，分析結果顯示支持向量機方法具有較高的識別精度。Leonardo等借助于變分方法評估大型空間結構的損傷。Curadelli等借助于對結構進行損傷識別，對結構阻尼的測試。
2結構損傷識別與診斷方法
通常情況下，結構損傷識別與診斷工作大致分為以下幾個階段:預測結構的剩余使用壽命;確定結構損傷的程度;確定結構損傷的位置;確定結構是否存在損傷。一般的，借助于結構損傷識別與診斷方法運用數(shù)據(jù)處理技術以及測試技術進行整體檢測。其在很大程度上是基于結構的損傷以及整體失穩(wěn)的發(fā)生都會導致結構動力性能的變化，并借助于固有頻率降低以及診斷結構剛度減小等，從而進一步準確的判斷結構損傷的實際狀況。
2.1局部檢測技術
通常情況下，局部檢測技術主要包括射線法、聲發(fā)射法、目測法、回彈法、脈沖回波法以及發(fā)射光譜法等。一般的，上述的這些技術能夠用來準確的檢查相應部件的裂縫位置。與此同時，在整個結構檢測的過程中，通常借助于以下幾種技術，并結合使用來共同識別結構的損傷狀態(tài)。總之，其檢測方法通常情況下有以下幾種:射線檢測技術，即利用射線對結構損傷情況進行相應的檢測，從而識別結構缺陷的位置以及形狀，進而可以準確的判斷出結構損傷的實際情況；超聲波檢測技術，借助于脈沖波自身通過不同種類的介質(zhì)能夠產(chǎn)生反射的特性，與此同時，參照波在不同的介質(zhì)材料中，相應的衰減程度不盡相同，由此能夠針對材料中的不同種類的缺陷進行識別;聲發(fā)射法，即用發(fā)射器將發(fā)射的彈性波信號轉換為電信號，并把電信號經(jīng)過處理之后得到相應的特征參數(shù)，由此一來，能夠在一定程度上推測結構材料缺陷的位置。
2.2整體檢測技術
2.2.1動力特性識別法
眾所周知，大綱結構發(fā)生損傷之后，其剛度以及質(zhì)量等參數(shù)會在一定程度上發(fā)生改變，進而極大的影響其自身的動力特性發(fā)生相應的變化。與此同時，動力自身特性的改變能夠在一定程度上當作結構損傷發(fā)生的標志，并以此標志識別結構的損傷，并準確的診斷結構的損傷程度。
2.2.2模型修正與系統(tǒng)識別技術
現(xiàn)階段，系統(tǒng)識別法以及模型修正法是借助于模型構造優(yōu)化約束條件以及動力測試方法，并且在一定程度上修正結構的阻尼、剛度以及質(zhì)量等特性，以至于其測試獲得的結構響應基本等于最大響應，并逐漸將修正后的基線模型矩陣以及模型矩陣進行比較，以此完成針對結構損傷的識別與診斷。與此同時，該方法在處理子結構模型以及劃分結構單元上具有諸多優(yōu)點，但因為測試參數(shù)不敏感、測量噪聲強與模型誤差大等因素，也使的該方法在結構損傷診斷過程中受到了一定的約束。除此之外，現(xiàn)階段模態(tài)試驗測得的模態(tài)信息還不夠成熟和完備，因此，在很大程度上引起了特征方程求解中的不是很穩(wěn)定。
2.2.3神經(jīng)網(wǎng)絡技術
目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術主要是借助于模擬人體神經(jīng)機理，進而進行分析與研究客觀事物的方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術兼具自我學習功能以及計算機并行計算能力，與此同時，該技術還具有強大的容錯性，并且善于擴散、綜合以及聯(lián)想，借助于神經(jīng)網(wǎng)絡算法的墨水識別能夠很好的解決模式損失以及高噪聲等問題，使其已經(jīng)成為了一項土木工程結構損傷識別與診斷的有效工具。人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術的原理是借助于研究結構在各種不同狀態(tài)下的相應反應，從而相應的提取出結構的特征值，進而以神經(jīng)網(wǎng)絡輸入向量當作結構損傷敏感的參數(shù)，再相應的輸出結構的不同損傷狀態(tài)，并逐漸有序的建立起輸出損傷狀態(tài)以及輸入?yún)?shù)之間的特征關系，與此同時，訓練后的神經(jīng)網(wǎng)絡有著模式分類能力，能夠在一定程度上反映出結構損傷的模式。除此之外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術的自身特性決定其具備強非線性的映射能力，從而極大的適合于非線性模式分類以及識別，人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術和模型修正法相比，前者的適用范圍更加廣泛。
2.2.4遺傳算法技術
上世紀中期，提出了遺傳算法技術，該方法在一定程度上是參照達爾文進化論中優(yōu)勝劣汰，適者生存的原則，從而找尋其中的最優(yōu)者，與此同時，能夠用此方法進一步得到滿足要求的最優(yōu)解。通常情況下，遺傳算法不需要借助于連續(xù)性的信息，一般的，只需要計算各目標解，并借助于共同搜索多個線索的方式，從而對目標解進行優(yōu)化，總之，遺傳方法適用性強，且操作簡單。因此，能夠在信息量相對較少的情況下，從而借助于遺傳算法來判定結構損傷程度以及位置，就算是結構的模態(tài)信息偶爾丟失了，借助于遺傳算法也會發(fā)揮其損傷診斷以及識別能力，進而不會對結果產(chǎn)生影響。
[作者簡介]朱守芹（1981- ），女，山東沂南人，河北建筑工程學院土木工程系，講師，碩士，研究方向為新型結構材料、結構抗震；畢全超（1981- ），男，吉林農(nóng)安人，河北建筑工程學院土木工程系，講師，碩士，研究方向為土木工程專業(yè)力學課程、土木工程新材料、結構抗震；趙文娟（1981- ），女，山西太原人，河北建筑工程學院土木工程系，講師，碩士，研究方向為道路與橋梁。（河北 張家口 075024）
[中圖分類號]G642.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2013）24-0142-01
一、引言
力學是研究力對物體作用的科學。首先，它是所有自然科學的組成部分，近代科學的發(fā)展發(fā)端于牛頓對力學定律的闡明，牛頓在建立經(jīng)典力學過程中創(chuàng)造的現(xiàn)代自然科學方法論不僅奠定了科學大廈的基礎，而且始終貫穿著整個自然科學的研究，指導著各門自然科學的發(fā)展。其次，力學又是眾多應用科學特別是工程科學的基礎，它是人類改造自然的工具。當代許多的重要工程技術，如宇航工程、土木工程、機械工程、海洋工程等都是以力學為基礎的，在這些工程中遇到的許多重大技術難題都是力學問題。不僅如此，力學的定量建模方法還廣泛應用到經(jīng)濟、金融和管理等其他領域。因此，力學已從一門基礎科學發(fā)展成以工程技術為背景的應用基礎學科，當今幾乎所有的工程技術領域都離不開力學，它已滲透到工程技術的各個領域。
力學同時也是一種思維方法，其嚴謹?shù)耐茖н^程，也為我們對工程實踐的認知起到了關鍵的作用。力學按照其研究對象的不同可以劃分為固體力學、流體力學和一般力學三個分支，對于一般高校的土木工程專業(yè)來說，只學習其中較為基礎的與實際工程聯(lián)系緊密的理論力學、材料力學、結構力學、水力學、彈塑性力學等。
應用型人才培養(yǎng)模式作為部分高校人才培養(yǎng)的目標，其力學課程體系的設置也應與其他模式有所不同。作為土木工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，為適應應用型人才培養(yǎng)體系及經(jīng)濟社會的發(fā)展，力學課程也需要適應時代，進行改革與創(chuàng)新。
二、力學課程改革對土木工程學科的意義
對于高等學校土木工程專業(yè)的學生培養(yǎng)來說，力學課程更是具有不可忽視的作用，它既是我們分析解決實際工程問題的出發(fā)點，更是我們學習其他課程的基礎，為相關專業(yè)課程的學習打下扎實的理論基礎。例如，在“鋼筋混凝土結構”的講述中，為什么懸臂構件的受拉鋼筋要置于截面上側，這就是力學要解決的問題。懸臂梁在豎直向下荷載（自重等）作用下，彎矩上側受拉，所以受拉鋼筋要置于截面上側。這僅僅是力學課程基礎的一個縮影，在土木工程專業(yè)的專業(yè)課教學中，始終有力學知識為其提供理論支持。
力學與土木工程的關系表現(xiàn)在兩個方面：一方面，力學學科在土木工程領域具有十分重要的作用，力學學科在土木工程中的應用體現(xiàn)為各種工程化的方法及力學原理及結論的應用。如，受拉筋的配置要根據(jù)桿件的彎矩情況來進行確定，梁的預起拱高度要根據(jù)梁在荷載作用的撓度計算來確定等。實際工程中很多規(guī)范性的結論，都是由力學原理及結論得出的。在我們解決實際問題的時候，表面上看是通過查詢相關規(guī)范，按規(guī)范設計和施工，其實其本質(zhì)卻是在設計和施工的過程中“應用”力學原理去解決問題。學不好力學，就搞不好結構，這是一個亙古不變的真理。
另一方面，隨著土木工程行業(yè)的不斷發(fā)展，土木工程向力學提出了越來越多新的需求，這些需求前面已有提及。概括起來講，首先體現(xiàn)為各種理論問題的進一步探討，如非線性問題受到越來越多的重視，耦合動力學問題的研究逐步深入，新材料、新結構的力學問題研究等。這些新需求還同時體現(xiàn)為理論模型的精確建立、求解方法的實用化和工程化。例如，很多工程試驗在理論上已經(jīng)做了很深入的研究，但是落實到具體的實驗上可能由于客觀條件的限制不能完成，比如說危樓的加固效果檢測等，然而可以利用虛擬仿真的技術，利用有限元軟件對其進行具體的分析，就可使得問題得以解決。
三、應用型人才培養(yǎng)體系下的力學課程體系改革
力學課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，為其他課程提供理論基礎。為更好地培養(yǎng)應用型土木工程人才，可針對具體的專業(yè)方向、針對具體的培養(yǎng)目標，在課程體系上結合培養(yǎng)目標進行改革。
1.從總體上把握力學課程的內(nèi)容安排，弱化理論，加強實踐。應用型人才的培養(yǎng)應注重學生動手實踐能力的培養(yǎng)，在力學理論課程中也應有所體現(xiàn)。很多力學定理的推導和證明過程都是較為煩瑣的，學生理解起來很困難，掌握這些原理對解決一般工程實際問題的意義不大，所以可在課程體系中刪去。例如“結構力學”中虛功原理的證明過程就可以刪去，只介紹其結論。弱化一些理論證明部分的內(nèi)容，只注重學生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。
2.在課程內(nèi)容設置上，應注意前后連貫、協(xié)調(diào)、不重復。例如簡單單跨梁的計算，在“材料力學”和“結構力學”中都涉及，為了區(qū)分課程的重點，做到前后協(xié)調(diào)，需要將其具體劃分清楚，在“材料力學”中介紹了，在“結構力學”中就不必再詳細介紹其計算。
3.結合工程實際編寫教材內(nèi)容，突出應用型培養(yǎng)目的。傳統(tǒng)的力學課程里面，力學計算主要是針對已有力學模型的抽象計算，怎樣將實際工程中的具體問題簡化為可計算的力學模型即建模問題涉及較少，因此當遇到工程實際問題時，大部分學生不知道怎樣進行力學分析，所以，應在課程設置中結合實際工程解決這個問題。
此外，為突出應用型人才的培養(yǎng)，課程的設置必須結合工程實際，突出工程觀點，把解決實際問題的能力作為授課的重點貫穿于教學之中，結合第二課堂、畢業(yè)設計，選擇有工程背景的實際問題，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力。
4.緊跟科技發(fā)展速度，不斷更新課程內(nèi)容。針對當前出現(xiàn)的新型結構形式，在課程的設置上也要跟上潮流，其結構形式及受力分析，要不斷地隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展而更新。傳統(tǒng)的建筑結構類型多為桿系結構，所以基礎力學多以桿系結構為主要研究對象，對板殼結構和實體結構的研究相對較少。但是在經(jīng)濟社會高速發(fā)展的今天，出現(xiàn)了多種新型結構并已應用于實際工程，例如國家游泳中心“水立方”的根據(jù)細胞排列形式和肥皂泡天然結構設計而成的膜結構，但是在高校力學課程的教學中卻沒有體現(xiàn)，只有部分在專業(yè)課中簡單介紹過。這些新型結構的基本力學原理應在基礎力學的課程教學中介紹，好讓學生更好地了解這些結構形式，將來更好地在實踐中運用。
5.結合專業(yè)方向，有側重地設置其課程內(nèi)容。土木工程專業(yè)的力學類課程包括理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學等基礎課程。由于當前土木工程專業(yè)涵蓋了建筑工程、交通土建、城鎮(zhèn)建設、礦井、隧道等專業(yè)領域，成為一個寬口徑的專業(yè)，而傳統(tǒng)的課程體系中所針對的工程實例大多數(shù)以建筑工程方向為主，所以在新的形勢下，我們必須要在課程中增加其他具體方向的工程實例，為非建筑工程方向的學生結合實際學好這門課程而努力。例如，路橋（交通土建）方向的結構力學中，就應該增加“結構力學”中影響線一章的比重并設置與道路橋梁實際工程相關的例題，因為路橋的受力問題除了靜力荷載作用外，移動荷載對其影響非常大。
四、結束語
理論探討是廣泛的、超前的，工程應用則是具體的、實用的，理論與工程的結合是有益于雙方的事情，將對力學學科及土木工程學科的發(fā)展都起到推進作用。我們所要做的，就是在理論聯(lián)系實際的過程中不斷發(fā)展新理論、新技術、新方法，然后在實踐的過程中去改進及創(chuàng)新，為力學學科、土木工程學科的發(fā)展作出貢獻。
土木工程的建設由來已久。 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，無論是土木工程結構的理論方法、力學分析、施工手段， 還是土木工程的地基基礎處理， 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
1、古代土木工程
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，土木工程建設內(nèi)容更加豐富，建設工具有了新的發(fā)展，同時人們積累了豐富的土木工程建設的經(jīng)驗，為大型土木工程建設的發(fā)展打下了堅實的基礎。
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、道路橋梁等市政設施與房屋建筑結合配套，開始了市政建設和居住條件的近代化；在結構上要求安全和經(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技術發(fā)展和分工的需要，土木和建筑開始分成為各有側重的兩個單獨學科分支。工程實踐經(jīng)驗的積累促進了理論的發(fā)展。材料力學、靜力學、運動學、動力學等學科逐步形成，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的理論提供了很好的交流平臺，有利于促進土木工程建設理論的進一步發(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)模建設的出現(xiàn)。另一個標志是預應力鋼筋混凝土的廣泛應用。
3、現(xiàn)代土木工程時期
第二次世界大戰(zhàn)的結束剛好是現(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)代科學技術突飛猛進，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)代科學技術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，高層建筑結構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構分析計算程序。
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，技術上升到藝術層次。
二、土木工程理論、材料及技術的發(fā)展
通過多年來實踐探索，土木工程的發(fā)展日臻完善。在科學理論方面，理論研究精密化，計算力學、結構動力學、動態(tài)規(guī)劃法、網(wǎng)絡理論、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域。 結構動力學也已發(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)架和充氣結構覆蓋大片面積，滿足種種大型社會公共活動的需要。 從材料特性、結構分析、結構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用，而輕質(zhì)、高強化的混凝土成為大跨、高層、結構復雜的工程的新要求。 高強鋼材與高強混凝土的結合使預應力結構得到較大的發(fā)展，先張法和后張法的預應力混凝土屋架、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)代科學技術的進步為背景發(fā)展迅速，為大跨、高層、結構復雜的工程建設提供了全新的支持。
在施工技術方面，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構等一系列施工方法廣泛應用。 此外，鋼制大型吊裝設備與混凝土自動化攪拌樓、輸送泵等相結合，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，使得大跨、高層、結構復雜的大型土木工程的建設成為可能。
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、超高層建筑的建設得到普遍重視。 同時高層、超高層建筑的建設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，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。
