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1、试论新结构、新技术、新材料、新方法在土木工程中的运用汽车服务工程专业 07汽车Y 07123905 丁彦淞近年来，随着新工艺、新技术在国家重点工程中被突破性地运用，为国内土木工程建筑业整体水平提高积累了宝贵经验。上海世博会是一次世界瞩目的盛大活动，在工程建设中将当今国际先进的节能、降耗、环保和生态等绿色建筑技术创新融入场馆建设之中，使世博工程综合建设技术达到了国际先进水平，体现了“绿色世博”与“科技世博”新要求。世博园区展示了当今国际先进的节能、降耗、环保和生态等绿色建筑成果，体现了“绿色世博”与“科技世博”对建筑施工技术提出的新要求，施工中大量采用新技术、新创意、新能源、新材料，将当今世界上
2、最先进的节能、环保、生态技术用于世博工程建设。总建筑面积约达78万平方米的世博会永久性地标建筑“一轴四馆”即世博轴、中国馆、主题馆、世博中心和演艺中心，这五大永久性地标建筑己成为当今世界上首批集中应用国际先进的太阳能、LED照明、冰蓄冷、地源热泵、屋面雨水收集利用、江水源循环冷却降温、气动垃圾回收、程控绿地节水灌溉和可再生材料使用等多项节能、环保与生态技术的“绿色建筑”和“低碳建筑”的典范，被誉为充满“智慧”的建筑。上海世博会主题馆总建筑面积达14.3万平方米，其中地上9.3万平方米、地下5万平方米，展览面积8万平方米，是世博会历史上规模最大的主题展馆。在主题馆中，“城市，让生活更美好”的上海
3、世博会主题将在“城市人馆”、“城市生命馆”和“地球馆”中加以展示，主题馆的展示集中度同样将创下了世博会历史上的新纪录。主题馆西展厅相当于个标准足球场大小的空间中没有一根承重柱，创下了当今世界双向大跨度无柱展厅之最。本届世博会共有5个主题展厅，其中3个都将集中于主题馆，分别是“城市人馆”、“城市生命馆”和“地球馆”。中国馆由国家馆、地区馆和港澳台馆三个部分组成，设计引入了最先进的科技成果，使它符合环保节能的理念。运用立体构成手法对传统元素进行开创性演绎，建筑语言简练而直率，传统建筑构件的繁复度大大降低。直线条构成了平衡与稳重，四柱之中的空间感增加了通透。挑空33米形成的巨大空间，增加了建筑的通透
4、感和公共性、开放性，与广场的联接又增强了平民化。重点介绍工程施工组织设计及关键施工技术创新经验。世博演艺中心（上海世博文化中心）中心位于两桥之间、浦江南岸的世博核心区。其功能角色是“上海文化娱乐的新地标”及“永不落幕的城市舞台”。三大创新：综合性功能显著（1.8万观众席，集影院、音乐厅、展厅、沙龙及各种商业、旅游设施于一体，符合现代理念的文娱集聚区）；全天候运营特点；文化科技大融合（以大型中央舞台为主体、拥有18000座观众席的大型多功能室内演艺场馆及相关配套设施）。内部舞台和观众容量可调整，飞碟状外形时尚现代，又充满未来气息，犹如黄浦江畔的一只“艺海贝壳”。舞台可配合演出在大小、形态甚至在3
5、60度空间进行三维组合。采用光电幕墙系统、江水源冷却系统、气动垃圾回收系统、空调凝结水 与 屋面雨水收集系统、程控绿地节水灌溉系统等多项环保节能技术，注重可再生材料的使用，其目标是成为“绿色生态建筑”。上海世博园区内最大的钢结构施工项目“世博中心”工程，是我国唯一一座按照中国三星标准和美国LEED金奖双重控制执行的大型“绿色低碳公共建筑”。世博中心工程建设过程中创造性地解决了国内外大型公共建筑节能、环保和减排等世界性难题。世博中心外立面石材和玻璃幕墙实现了自然通风和采光，其通透的外墙明亮透彻，不仅将周边景致尽收眼底，也大大降低了建筑自身的体量；还采用LED照明、江水源、冰蓄冷、水蓄冷等多项节能
6、环保技术。世博中心大堂内设有高度达25米的世界最高的室内水幕信息墙、近400平方米镂空的LED屏和500平方米的垂直绿墙，可容纳2600人的大会堂为目前上海最高、最宽敞的穹顶构造会议场所，内设全自动可伸缩台口，为世界首创。世博中心模数化的构造使空间组合能够达到最大的灵活性。天花板造型充分结合建筑结构形式，整个空间可用移动隔墙体系分隔成3至4个均质空间，并通过不同的照明系统满足其特殊的需求。在世博中心屋顶还设有直升飞机停机坪。上海世博园区场馆的成功建设，充分说明了我国的土木工程建设达到了一定的水平。应该讲，我国的土木工程建设从2O世纪5O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
7、，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。但是，自改革开放以来，我国城市发展进入了一个崭新的阶段，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。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。在这样的发展现状下，我国的土木工程建设又面临怎样的机遇呢?在我国的现代化建设中，土木工程业越来越成为国
8、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，谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势，谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。 我国科技和经济快速发展的形势，为我国土木工程建设的发
9、展创造了良好的环境和机遇。为了更好的解决我国土木工程建设过程中的问题和抓住良好的发展机遇。我国木土工程建设，在不断，采用新技术，开发新材料并积极开拓新的开发空间。在这种情形下，我国的木土工程建设也呈现出新的发展趋势。一是在空间上的开发。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、生存空间拥挤、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。为解决这些为题，我国的木土工程建设逐渐向高空和地下发展，以开拓更大的生存和生
10、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高，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。目前，在一些城市，如西安，郑州正在进行“地铁”建设。这不仅可以解决交通堵塞问题也有利于构建节约型社会。二是新材料的使用。钢材将朝着高强、具有良好的塑性，韧性和可焊
11、性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700Nmm：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，比如比钢质量更轻但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。三是新技术的应用。1、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，计算结果更能及时反映情况，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。2、由计算机技术和力学的结合产生的
12、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。四是实现工程建设工厂化。土木工程长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上，解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程，特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展，但是总的来说落后于其他工业部门，所以土木工程业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。要正确理解土木工程产品标准化和多样化的关系，尽量实现标准化生产；要建立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、区域化的施工组织形式
13、，从而可以集中更大力量进行土木工程建设，实现土木工程工厂化，并在市场运营中取得了良好的效果。五是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。并且在土木工程的各项专业活动中，都应考虑可持续发展。这些专业活动包括：建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设，海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。六是新理念在我国土木工程建设过程中
14、发挥了越来越重要的作用。目前又因资源开发、民用建筑、市政工程建设、风沙侵蚀等人为或自然界的影响，大量耕地被破坏，人均占有土地逐年减少。因此，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。为此,就我国土木工程的发展提出如下建议:一是应用结构健康监测，实现对工程项目的持续管理与维护。土木工程在实际使用过程中，会出现不同程度的损伤或性能退化，这将影响起承载能力和耐久性，甚至引发严重的工程事故，带来
15、重大的人员伤亡和经济损失，产生严重的社会影响。因此，从建筑建成的一刻起，就要做好健康监测、修复和加固的准备。随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，人们提出了结构健康监测的概念，给土木工程的发展带来革命性的变化。结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等，对结构的健康状况进行评估，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，确保结构安全运营，延长结构使用寿命。近年来，大型土木工程特别是大跨度桥梁结构的健康监测技术成为国内外工程界和学术界关注的热点，通过科研和工程技术人员的努力取得了卓有成效的研究成果。国内外近年新建
16、的许多大型桥梁都安装了结构健康监测系统，如我国的上海徐浦大桥、江阴长江公路大桥、东海大桥、香港地区的青马大桥，韩国Seohae桥和Youngjong桥、美国Commodore Barry桥和加拿大Confedration桥等。像这样，通过发展结构健康监测与安全预警，在第一时间发现建筑可能出现的问题，及时进行修复与加固，既避免了可能出现的建筑事故，也基本解决了建筑过快老化损坏，不得不拆去重修的尴尬局面，及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费，实现建筑使用的可持续发展。二是强化工程项目管理。针对当前存在的一些工程项目项目法人制的落实还有较大的死角，招投标管理不规范，设计质量与责任挂钩不紧，合同管理不规范，工程监理面窄，且素质有差距，施工单位“以包代管”非法转包，建设资金不能有效地运用到项目中去等问题，必须强化工程项目管理，使土木工程业健康发展。要完善土木工程施工项目的运行机制，土木工程施工项目的内容非常丰富，要使项目管理中的各项管理要素能够有效地发挥作用，相互驱动、协调运行，必须要有一个完整的管理运行机制，建立承揽任务拓
