土木工程发展简史

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1、土木工程发展简史关键词：土木工程 悠久 发展史 建筑材料 材料 美好 展望0、引言土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象， 即建在地上、中的各类工程设施，也只所应用的材料、设备和所进行的勘探技术、 施工、保养、维修等技术。它是最古老的工程科学，与人类的反战和生存息息相 关。从古至今，土木工程一共经历了古代、近代和现代这三大历史时期。古代土 木工程最完全采用天然材料，后来才出现人工烧制的砖和瓦，它没用系统的理论， 但通过经验的积累， 逐步形成了指导工程实践的成规。近代土木工程的诞生是以钢铁和水泥的出现为 标志，形成了有理论基础的独立科学，钢结构、刚劲混凝土结构、预应力混

2、凝土 结构相继在土木工程中 广泛应用。二战后，现代科学技术飞速发展，计算机技术的广泛应用使土木工程 领域出现了崭新的面貌，其集中表现为工程功能化、城市立体化和交通高速化， 现代土木工程以社会生产力的现代发展为动力，以现代科学技术为背景，以现代 工程材料为基础，以现代工艺与机具手段高速度的向前发展。然而近年来，由于美国自带金融危机的影响，全球的经济收到巨大的冲击， 金融业和房地产等行业首当其冲，土木工程的发展也因此受到了阻碍，但是我们 知道金融危机也只是暂时的，全球经济这个大的发展趋势不会改变，建设的速度 不会止步，对于土木人才的需求量会不断的攀升，因而从长远角度来看，土木工 程仍然焕发着勃勃生

3、机和旺盛的生命力。土木工程概论1 历史上的土木工程自从人类诞生的那天开始，土木工程就伴随着人类的衣、食、住、行，土木的 发展有很深的渊源。它一直随着人类的进化而发展，直到今天，土木工程仍然是 人类日常生活不可缺少的部分。相信随着社会的发展，土木工程的前景也会用有 更加广阔的明天。从远古时代开始，人类在十分落后的条件下开始了土木工程的开端。他们在生 存斗争的压迫下，开始不得不利用周围的物体来保护自己，于是便逐渐学会使用 了石器、木材，甚至于利用野兽的骨头及皮毛来制作各种各样的工具。在长期的 发展中，他们建起了最早的房子虽然简陋，但在当时的环境和条件下，已经 令人感到吃惊了。这便是最早的土木工程建

4、筑了，只用了未进行加工的石头以及 木材，人类用自己的智慧和周围环境的威胁下，运用了土木工程技术，来保护自 己，使自己生活更加的安全与舒适这同样也是现在土木工程在某些方面发展 的目的。远古时代，由于材料以及技术的限制人们只能依靠泥土、木料及其它天 然材料从事营造活动，由于居住和交往的需要，人类开始了掘土为穴，架木为桥 的原始的土木工程活动。我国黄河流域的仰邵文化遗址和西安半坡遗址发现了有 供居住的浅穴和直径为 56 米的圆形房屋。（如下图）随着历史的不断发展，人类智慧的不断开启。人们已经开始不断的创新与发 展土木工程，使之绽放出璀璨的光芒。中国古代的建筑有着很高的成就，并且有 许多杰出的成就。我

5、国古代建筑多采用木结构，并逐渐形成与此想适应的风格， 公14世纪的建造的北京故宫是世界上最大的 、最完整的古代木结构宫殿建筑群， 中国的万里长城被誉为世界第八大建筑奇迹。由此可以看出我国古代在土木工程 方面的瞩目成就。与此同时，国外的建筑也有很大的发展，其中欧洲的以石拱结构为主的古代 房屋建筑也达到了很高的水平，意大利的比萨大教堂，法国的巴黎圣母院，罗马 的圣彼得大教堂均反映了欧洲这一时期建筑施工和结构的最高成就。从 17 世纪 中页开始到20世纪 40年代第二次世界大战结束为止的 300 年间，国外的建筑取 得了长足的进步。土木工程进入了定量分析阶段。一些理论的发展，新材料的出 现，新工具的

6、发明，都使土木工程科学日渐完善和成熟。3、近代的土木工程从 17 世纪中叶到 20 世纪中叶的 300 年间 , 是土木工程发展史中迅猛前进的 阶段。这个时期土木工程的主要特征是：在材料方面,由木材、石料、砖瓦为主, 到开始并日益广泛地使用铸铁、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土； 在理论方面，材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学 科逐步形成，设计理论的发展保证了工程结构的安全和人力物力的节约；在施工 方面，由于不断出现新的工艺和新的机械，施工技术进步，建造规模扩大，建造 速度加快了。在这种情况下，土木工程逐渐发展到包括房屋、道路、桥梁、铁路、 隧道、港口、市政、

7、卫生等工程建筑和工程设施，不仅能够在地面，而且有些工 程还能在地下或水域内修建。土木工程在这一时期的发展可分为奠基时期、进步时期和成熟时期三个阶段奠基时期 17世纪到 18 世纪下半叶是近代科学的奠基时期，也是近代土木 工程的奠基时期。这些近代科学奠基人突破了以现象描述、经验总结为主的古代 科学的框框，创造出比较严密的逻辑理论体系，加之对工程实践有指导意义的复 形理论、振动理论、弹性稳定理论等在 18世纪相继产生，这就促使土木工程向 深度和广度发展。进步时期18世纪下半叶，J.瓦特对蒸汽机作了根本性的改进。蒸汽机的 使用推进了产业革命。规模宏大的产业革命，为土木工程提供了多种性能优良的 建筑材

8、料及施工机具，也对土木工程提出新的需求，从而促使土木工程以空前的 速度向前迈进。土木工程的新材料、新设备接连问世，新型建筑物纷纷出现。 1867 年 法国人J.莫尼埃用铁丝加固混凝土制成了花盆，并把这种方法推广到工程中，建 造了一座贮水池，这是钢筋混凝土应用的开端。 1875年，他主持建造成第一座 长16 米的钢筋混凝土桥。 1889 年法国巴黎建成高 300 米的埃菲尔铁塔，使用熟 铁近8000 吨。土木工程的施工方法在这个时期开始了机械化和电气化的进程。蒸汽机逐步 应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。成熟时期 第一次世界大战以后，近代土木工程发展到成熟阶段。这 个时期的一个标志

9、是道路、桥梁、房屋大规模建设的出现。在交通运输方面，由于汽车在陆路交通中具有快速和机动灵活的特点，道路 工程的地位日益重要。沥青和混凝土开始用于铺筑高级路面。19311942年德 国首先修筑了长达 3860公里的高速公路网（见联邦德国高速公路），美国和欧 洲其他一些国家相继效法。房屋建筑及市政工程方面。电力的应用，电梯等附属设施的出现，使高层建 筑实用化成为可能；电气照明、给水排水、供热通风、道路桥梁等市政设施与房 屋建筑结合配套，开始了市政建设和居住条件的近代化；在结构上要求安全和经 济，在建筑上要求美观和适用。科学技术发展和分工的需要，促使土木和建筑在 19 世纪中叶，开始分成为各有侧重的

10、两个单独学科分支。4、现代土木工程的发展现代土木工程以社会生产力的现代发展为动力，以现代科学技术为背景，以现代工程材料为基础，以现代工艺与机具为手段高速度地向前发展。第二次世界大战结束后，社会生产力出现了新的飞跃。现代科学技术突飞猛 进，土木工程进入一个新时代。在近 40 年中，前 20 年土木工程的特点是进一步 大规模工业化，而后 20年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。从世界范围来看，现代土木工程为了适应社会经济发展的需求，具有以下一些特征：工程功能化 现代土木工程的特征之一，是工程设施同它的使用功能或生产工艺更紧密地结合。复杂的现代生产过程和日益上升的生活水平，对土木工程 提

11、出了各种专门的要求。现代土木工程为了适应不同工业的发展，有的工程规模极为宏大，如大型水 坝混凝土用量达数千万立方米，大型高炉的基础也达数千立方米；有的则要求十 分精密，如电子工业和精密仪器工业要求能防微振。现代土木工程的功能化问题日益突出，为了满足极专门和更多样的功能需要土木工程更多地需要与各种现代科学技术相互渗透。城市立体化 随着经济的发展，人口的增长，城市用地更加紧张，交通更加拥挤，这就迫使房屋建筑和道路交通向高空和地下发展。高层建筑成了现代化城市的象征。1974 年芝加哥建成高达 433 米的西尔斯 大厦（见彩图），超过 1931年建造的纽约帝国大厦的高度。现代高层建筑由于 设计理论的进

12、步和材料的改进，出现了新的结构体系，如剪力墙、筒中筒结构（见 筒体结构）等。美国在19681974年间建造的三幢超过百层的高层建筑，自重比 帝国大厦减轻 20，用钢量减少30。高层建筑的设计和施工是对现代土木工 程成就的一个总检阅。城市道路下面密布着电缆、给水、排水、供热、供燃气的管道，构成城市的 脉络。现代城市建设已经成为一个立体的、有机的系统，对土木工程各个分支以 及他们之间的协作提出了更高的要求。交通高速化 现代世界是开放的世界，人、物和信息的交流都要求更高的 速度。高速公路虽然1934年就在德国出现，但在世界各地较大规模的修建，是 第二次世界大战后的事。 1983 年,世界高速公路已达

13、 11 万公里,很大程度上取代 了铁路的职能在现代土木工程出现上述特征的情况下，构成土木工程的三个要素（材料、 施工和理论）也出现了新的趋势。材料轻质高强化 现代土木工程的材料进一步轻质化和高强化。工程用钢的发展趋势是采用低合金钢。中国从 60年代起普遍推广了锰硅系列和其他系列 的低合金钢，大大节约了钢材用量并改善了结构性能。高强钢丝、钢绞线和粗钢 筋的大量生产，使预应力混凝土结构在桥梁、房屋等工程中得以推广。施工过程工业化 大规模现代化建设使中国和苏联、东欧的建筑标准化达 到了很高的程度。人们力求推行工业化生产方式，在工厂中成批地生产房屋、桥 梁的种种构配件、组合体等。预制装配化的潮流在 5

14、0年代后席卷了以建筑工程 为代表的许多土木工程领域。这种标准化在中国社会主义建设中，起了积极作用。理论研究精密化 从材料特性、结构分析、结构抗力计算到极限状态理论， 在土木工程各个分支中都得到充分发展。50 年代美国、苏联开始将可靠性理论 引入土木工程领域。土木工程的可靠性理论建立在作用效应和结构抗力的概率分 析基础上。工程地质、土力学和岩体力学的发展为研究地基、基础和开拓地下、 水下工程创造了条件。计算机不仅用以辅助设计，更作为优化手段；不但运用于 结构分析，而且扩展到建筑、规划领域。此外，现代土木工程与环境关系更加密切，在从使用功能上考虑使它造福人 类的同时，还要注意它与环境的谐调问题。现

15、代生产和生活时刻排放大量废水、 废气、废渣和噪声，污染着环境。环境工程，如废水处理工程等又为土木工程增 添了新内容。核电站和海洋工程的快速发展，又产生新的引起人们极为关心的环 境问题。现代土木工程规模日益扩大，例如：中国葛洲坝截断了世界最大河流之 一的长江，并又开始筹建三峡高坝。这些大水坝的建设和水系调整还会引起对自 然环境的另一影响，即干扰自然和生态平衡，而且现代土木工程规模愈大，它对 自然环境的影响也愈大。因此，伴随着大规模现代土木工程的建设，带来一个保 持自然界生态平衡的课题，有待综合研究解决。人们生活水平的不断提高，必然要求越来越舒适的居住环境，在这种情况下， 建筑的发展直接推动了土木

16、工程的发展。远古时代，人们巢居穴处，后来石器的 出现，人们开始利用工具建造简单的住房，到明清时期，中国的木结构建筑技术 和规模都达到了顶峰。解放后，随着国家对基础建设的投入的不断加大，一座座 高楼想雨后春笋一样出现在中华大地。科技和社会的进步使人们对居住环境有了 更高的要求，不仅要求建筑外表具有形式美，而且要求建筑给人们提供一个安全、 舒适、便捷的生活环境。建筑艺术是建筑师赋予建筑物的灵魂，现代建筑中优秀 艺术作品不断涌现，如澳人利亚的悉尼歌剧院、法国埃菲尔铁塔和中国国家体育 馆鸟巢等，这些建筑都给人类留下了很高的文化价值和审美价值。伴随着人们对 绿色世界的追求，“绿色建筑”逐渐等上了人类住宅的舞台，他倡导节约能源、可 循环利用、回归自然的设计理念。不断进步的科技将使建筑更加智能化，从而给 人们提供更为舒适、便捷的生活环境。相信在我国的智能建筑业将会取得更加辉 煌的成