關(guān)于土木工程學(xué)科的論文

　　摘要：土木工程是個(gè)龐大的學(xué)科，但最主要的是建筑，建筑無(wú)論是在中國(guó)還是在國(guó)外，都有著悠久的歷史，長(zhǎng)期的發(fā)展歷程，土木工程感悟。整個(gè)世界每天都在改變，而建筑也隨科學(xué)的進(jìn)步而發(fā)展。力學(xué)的發(fā)現(xiàn)，材料的更新，不斷有更多的科學(xué)技術(shù)引入建筑中。以前只求一間有瓦蓋頂?shù)姆课�，現(xiàn)在追求舒適，不同的思想，不同的科學(xué)，推動(dòng)了土木工程的發(fā)展，使其更加完美。

　　[關(guān)鍵詞]：土木工程;建筑;力學(xué);材料。

　　土木工程的英文是Civil Engineering ,直譯是“民用工程”，它是建造各種工程的統(tǒng)稱。它的原意是與“軍事工程”相對(duì)應(yīng)的。在英語(yǔ)中，歷史上土木工程、機(jī)械工程、電氣工程、化工工程都屬于Civil Engineering，因?yàn)樗鼈兌季哂忻裼眯�。后�?lái)，隨著工程科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械、電氣、化工都已逐漸形成獨(dú)立的科學(xué)，Civil Engineering就成為土木工程的專門名詞。至今，在英語(yǔ)中，Civil Engineering還包括水利工程、港口工程;而在我國(guó)，水利工程和港口工程也成為與土木工程十分密切的相對(duì)獨(dú)立分支。土木工程既指建設(shè)的對(duì)象，即建造在地上，地下，水中的工程設(shè)施，也指應(yīng)用的材料設(shè)備和進(jìn)行的勘測(cè)，設(shè)計(jì)施工，保養(yǎng)，維修等專業(yè)技術(shù)。

　　土木工程是一種與人們的衣、食、注行有著密切關(guān)系的工程。其中與“妝的關(guān)系是直接的。因?yàn)�，要解決“妝的問(wèn)題必須建造各種類型的建筑物。而解決“行、食衣”的問(wèn)題既有直接的一面，也有間接的一面。要“行”，必須建造鐵路、道路、橋梁;要“食”，必須打井取水、興修水利、進(jìn)行農(nóng)田灌溉、城市供水排水等，這是直接關(guān)系。而間接關(guān)系則不論做什么，制造汽車、輪船也好，紡紗、織布、制衣也好，乃至生產(chǎn)鋼鐵、發(fā)射衛(wèi)星、開展科學(xué)研究活動(dòng)都離不開建造各種建筑物、構(gòu)筑物和修建各種工程設(shè)施。

　　土木工程隨著人類社會(huì)的進(jìn)步而發(fā)展，至今已經(jīng)演變成為大型綜合性的學(xué)科，它已經(jīng)出許多分支，如：建筑工程，鐵路工程，道路工程，橋梁工程，特種工程結(jié)構(gòu)，給水排水工程，港口工程，水利工程，環(huán)境工程等學(xué)科。[1]

　　1.1 土木工程歷史悠久

　　早在上古時(shí)代，人類就野處穴居，新石器時(shí)代后期仰韶文化遺址中已發(fā)現(xiàn)用木骨泥墻構(gòu)成的居室，到公元前20世紀(jì)，已發(fā)現(xiàn)有夯土的城墻，商代時(shí)已逐漸采用粘土做成的版筑墻，西周時(shí)期已有燒制的瓦，戰(zhàn)國(guó)墓葬中發(fā)現(xiàn)有燒制的大尺寸空心磚，這些都是土木工程的雛形。隨著文明的不斷進(jìn)步，土木工程也在不斷的發(fā)展，各種橋梁，水利工程建筑應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)著名的萬(wàn)里長(zhǎng)城，都江堰，故宮建筑群等都是我國(guó)珍貴的土木文化遺產(chǎn)，還有世界的眾多土木建筑，也都別巨匠心，充分體現(xiàn)了土木工程的魅力。其中埃及金字塔，修建過(guò)程仍是土木工程中的一個(gè)不解之迷。

　　1.2 土木工程的現(xiàn)狀和展望

　　從18世紀(jì)中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開始應(yīng)用，以及19世紀(jì)20年代后期預(yù)應(yīng)力混凝土的制造成功，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)飛躍，使建造摩天大樓和跨海峽1000m以上大橋成為可能。目前最高的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑高度為443m,是1974年建成的美國(guó)芝加哥Sears塔樓，而1996年在馬來(lái)西亞吉隆坡建成的石油雙塔樓，為混凝土結(jié)構(gòu)，高450 m，是最高的混凝土高層建筑。現(xiàn)在最大跨度的懸索橋跨長(zhǎng)為1410m(英國(guó)恒伯爾橋)，斜拉橋?yàn)?56m法國(guó)諾曼第橋，世界高速公路最長(zhǎng)的為美國(guó)，總長(zhǎng)81105km,其次為德國(guó)約12000km。大壩最高的為瑞士大狄克桑斯壩，高285m。電視塔最高的為加拿大多倫多預(yù)應(yīng)力混凝土塔，高549m，其次為莫斯科預(yù)應(yīng)力混凝土塔，高537m。

　　我國(guó)改革開放后建設(shè)了很多高層建筑，上海金茂大廈高420 m現(xiàn)居世界第三。1993年10月1日通車的上海楊浦斜拉橋，主跨602 m，位居世界第二，其余拱橋，懸索橋，鐵路橋，高速公路，電視塔，大壩等也都位居世界前列。這些都是土木工程不斷發(fā)展的結(jié)果，當(dāng)然，土木工程的發(fā)展是永無(wú)止境的，未來(lái)的土木工程將有許多更新的科技，土木工程將向高空延伸，向底下發(fā)展，向海洋拓寬，向沙漠進(jìn)軍，向太空邁進(jìn)，土木工程也將變換新的方式，就如當(dāng)年的手工繪圖，現(xiàn)在已用計(jì)算機(jī)繪圖一樣，心得體會(huì)《土木工程感悟》�？萍嫉牟粩喟l(fā)展，必將帶動(dòng)土木工程的不斷發(fā)展。

　　1.3土木工程相關(guān)材料機(jī)器在建筑中的作用

　　任何土木工程建筑物與構(gòu)筑物都是用相應(yīng)的材料按一定的要求建造的，土木工程中所使用的各種材料統(tǒng)稱為土木工程材料。從古至今，土木工程的發(fā)展要求與材料的數(shù)量、質(zhì)量之間存在著相互依賴和相互矛盾的關(guān)系。土木工程材料的生產(chǎn)和使用就是不斷解決這個(gè)矛盾的過(guò)程中不斷的發(fā)展和完善的。

　　早在原始社會(huì)時(shí)期，人們?yōu)榱说钟�雨雪風(fēng)寒和野獸襲擊，居于天然山穴和樹巢中，即所謂“穴居巢處”，進(jìn)入石器、鐵器時(shí)代人們開始使用簡(jiǎn)單的工具砍伐樹木和茅草，搭建簡(jiǎn)單的房屋，開鑿石材建造簡(jiǎn)易的房屋以及紀(jì)念性構(gòu)筑物。進(jìn)入青銅器時(shí)代出現(xiàn)了木結(jié)構(gòu)及“版筑建筑”即墻體用木板或木棍做邊框，然后在框內(nèi)澆注黏土，用木杵夯實(shí)之后將木板拆除的建筑物。此時(shí)已經(jīng)能夠建造出舒適性較好的建筑物，所使用的主要是天然石材，木材，黏土，茅草等天然材料。

　　到了人類能夠用黏土燒制磚、瓦，用石灰?guī)r燒制石灰之后，土木工程材料由天然材料進(jìn)入了人工材料階段，使用的結(jié)構(gòu)材料主要是磚，石和木材。

　　1.磚

　　磚是一種常用的砌筑材料。磚瓦的生產(chǎn)和使用在我國(guó)歷史悠久，有“秦磚漢瓦”之稱。制磚的原料容易取得，生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，價(jià)格低、體積小便于組合，粘土磚還有防火、隔熱、隔聲、吸潮等優(yōu)點(diǎn)。所以至今仍然廣泛地用于墻體、基儲(chǔ)柱等砌筑工程中。由于屈才方便簡(jiǎn)單，廉價(jià)，所以這種材料在土木工程建筑中占有舉足輕重的地位，隨著社會(huì)的發(fā)展，新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，更多環(huán)保型，節(jié)約性材料的相機(jī)誕生，以為著土木工程材料新的發(fā)展方向，但基于磚石材料必是主流!

　　2.石

　　天然石是最古老的土木工程材料之一，由于天然石有很高的抗壓強(qiáng)度，良好的耐磨性和耐久性;資源分布廣泛，蘊(yùn)藏量富，便于就地取材，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。是土木工程中修筑城垣，橋梁，房屋，道路和水利工程的主要材料。例如古埃及的金字塔和中國(guó)的趙洲橋以及古長(zhǎng)城等�？v觀世界乃至我國(guó)建筑歷史及其成就，幾乎無(wú)不基于石而立的建筑，石在土木工程材料中可以算是基本的材料但是卻詳單的重要，不管是在抗洪抗震等方面還是在美觀美學(xué)等方面都相當(dāng)?shù)闹匾?

　　3.木材

　　木材是人類使用最早的土木工程材料之一，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐沖擊、彈性和韌性好，導(dǎo)熱性低，紋理羌觀、裝飾性好等特點(diǎn)。但存在各向異性，可能受含水率和天然疵病的影響較大，易燃、易蟲蛀等缺點(diǎn)。木材易于加工，并且通過(guò)加工處理.遠(yuǎn)可以克服或減輕各向異性、含水率和天然疵病等對(duì)性能的不良影響。因此，木材在古建筑及現(xiàn)代建筑中都得到了極為廣泛的應(yīng)用。木材是由樹木加工：而成，樹木種類繁多，按樹種木材分為針葉樹和闊葉樹兩大類。

　　針葉樹的樹葉呈鱗片狀或針狀，多為常綠樹，樹干高大而通直，紋理平順，材質(zhì)均勻，易得大材。其木質(zhì)較軟，易于加工，故又稱為軟木材。針葉樹木材的表觀密度和脹縮變形較小，強(qiáng)度較高，樹脂含量高，耐腐蝕性強(qiáng)。主要用作承重構(gòu)件和家具用材。針葉樹常用品種有紅松、落葉松、云杉、冷杉、柏木等。

　　闊葉樹的樹葉寬大，葉脈成網(wǎng)狀.大多為落葉樹，樹干的通直部分較短，材質(zhì)較硬，較難加工，故又稱為硬木材。闊葉樹木材的強(qiáng)度高，紋理顯著，圖案美觀;但脹縮變形較大，易翹曲和干裂。常用作尺寸較小的構(gòu)件及室內(nèi)裝飾。闊葉樹常用品種有榆木、樺木、柞木、山楊、青楊等。

　　到18、19世紀(jì)資本主義的興起，大跨度場(chǎng)房，高層建筑和橋梁等土木工程建設(shè)的需要舊有材料在性能上滿足不了新的設(shè)計(jì)要求，土木工程材料在其他相關(guān)科學(xué)技術(shù)的配合下，進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。相應(yīng)出現(xiàn)了鋼材，水泥，混凝土，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土及其他材料。中國(guó)有相當(dāng)悠久的木材建筑歷史和木材生產(chǎn)基地，中國(guó)的東北是木材繁盛的沃土，那里有建筑里優(yōu)秀的木材，木材在土木工程建筑中同樣不可缺少，以其輕巧便利著稱!

　　鋼材現(xiàn)代優(yōu)秀建筑，高達(dá)宏偉的建筑，沒(méi)有可以離開 鋼材而獨(dú)立存在，芥菜有獨(dú)特的韌性和抗腐蝕抗擊打抗擠壓的能力，所以也是現(xiàn)在建筑中工程家比較信賴的材料!鋼材廣泛的運(yùn)用于鐵路，橋梁，建筑工程等各種結(jié)構(gòu)工程中，是在嚴(yán)格的技術(shù)控制條件下生產(chǎn)的品質(zhì)均勻致密，抗拉、抗壓、抗彎、抗剪切，強(qiáng)度都很高。常溫下能承受較大的沖擊和震動(dòng)荷載，有一定的塑性和很好的韌性。良好的加工性能，可以鑄造、鍛壓、焊接、鉚接和切割，便于裝備，同時(shí)為鋼結(jié)構(gòu)高層建筑創(chuàng)造條件。

　　4.水泥

　　水泥是水硬性膠凝材料，既加水拌合成塑性漿體，能夠在空氣中和水中凝結(jié)硬化，其他材料凝結(jié)成整體，并形成堅(jiān)硬的石材。常見的硅酸鹽水泥也叫做波特蘭水泥，經(jīng)過(guò)加水、拌合、初凝、終凝和硬化后形成堅(jiān)硬的水泥石。除此之外還有適應(yīng)于緊急搶修工程、低溫工程和高標(biāo)號(hào)混凝土預(yù)制件的快硬硅膠鹽水泥;用于軍事工程、機(jī)場(chǎng)跑道、橋梁、隧道和涵洞等緊急搶修工程的快凝快硬硅酸鹽水泥;用于內(nèi)外裝修的白水泥;快硬，高強(qiáng)，耐熱和耐腐蝕的高鋁水泥;用于制作大口徑運(yùn)輸水管的和各種輸油輸氣管的，在硬化過(guò)程中不但不收縮而且有一定程度膨脹的膨脹水泥等。同樣水泥有其獨(dú)特的粘合性和速硬性而文明，它可以將獨(dú)立的磚石結(jié)合在一起成一個(gè)穩(wěn)定而堅(jiān)固的整體!

　　5.混凝土

　　混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一，它是有膠結(jié)材料，骨料和水按一定的比例配制，經(jīng)攪拌振搗成型，在一定情況下養(yǎng)護(hù)成型的人造石材�；炷�土具有原料豐富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因而使用量越來(lái)越大。同時(shí)混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高耐久性好，強(qiáng)度等級(jí)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。按材料可分為水泥混凝土，瀝青混凝土，石膏混凝土及聚合物混凝土等。為了克服混凝土抗壓強(qiáng)度低的缺陷，將混凝土與其他材料復(fù)合出現(xiàn)了鋼筋混凝土，預(yù)應(yīng)力混凝土，各種纖維增強(qiáng)混凝土等。

　　鋼筋混凝土是指配制鋼筋的混凝土，克服了混凝土抗拉強(qiáng)度低的弱點(diǎn)，同時(shí)保護(hù)鋼筋不被腐蝕，在其中合理的配置鋼筋可充分發(fā)揮混凝土抗壓。

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