土木工程走可持續(xù)發(fā)展之路

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１．對土木工程的歷史、現(xiàn)狀和未來發(fā)展的認識
 
１．１．1古代土木工程
 
    古代土木工程具有很長的時間跨度，它大致從公元前5000年的新石器時代到17世紀(jì)中葉，前后約7000年。在房屋建筑、橋梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了輝煌的成就。一些文明古國的不少傳世杰作，至今巍然屹立。譬如我國的長城，埃及的金字塔等。公元6世紀(jì)建成的趙州橋，是世界上最早的敞肩式拱橋，于1991年被美國土木工程學(xué)會選為世界上地12個土木工程里程碑。
 
1．1．2近代土木工程
 
    近代土木工程的時間跨度從17世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉，前后約300年時間。在此期間，建筑材料從以天然材料為主轉(zhuǎn)向以人造材料為主，建造理論也從主要以總結(jié)長期建造經(jīng)驗向重視科學(xué)兼顧經(jīng)驗轉(zhuǎn)變。建造技術(shù)方面，一些性能優(yōu)異的大型機械伴隨著各種極為有效的施工方法的出現(xiàn)，使得人們開始能建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或所處環(huán)境惡劣的土木工程。期間建成的埃菲爾鐵塔、帝國大廈和金門懸索橋，至今仍不失為偉大的土木工程。
 
                 
1．1．3現(xiàn)代土木工程
 
    現(xiàn)代土木工程起始于20世紀(jì)中葉。發(fā)展至今，土木工程在建筑材料、結(jié)構(gòu)理論和建造技術(shù)方面都取得了極其巨大的進步。
    建筑材料方面，高強度混凝土、高強低合金鋼、高分子材料、鋼化玻璃越來越多地出現(xiàn)在建筑上。結(jié)構(gòu)理論方面，利用電子計算機強大的運算和繪圖能力，力學(xué)分析和計算的結(jié)果更加符合結(jié)果的實際情況，使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計上更為可靠。對于建筑技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展到機—電—計算機的一體化，施工過程中，不論是上天、入地還是翻山、下海，都已不是施工的障礙了；而焊接技術(shù)的普遍使用，也使得鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展進入了一個新的階段。
    現(xiàn)代土木工程造就的舉世矚目的建筑有：我國臺北的國際金融中心，上海金茂大廈，馬來西亞吉隆坡的石油大廈雙塔樓，法國的諾曼底斜拉橋等。
 
 
1．2對土木工程的現(xiàn)狀的認識
 
    現(xiàn)今的土木工程，正日益同它的使用功能或生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。
公共和住宅建筑物要求的建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、采暖、通風(fēng)、供燃氣、供電等現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備日益結(jié)合成為整體。
    工業(yè)建筑物則要求恒溫、恒濕、防微振、防腐蝕、防輻射、防火、防爆、防磁、防塵、防高（低）溫、耐高（低）濕，并向大跨度、超重型、靈活空間方向發(fā)展。
另外，高層建筑大量興起，地下工程高速發(fā)展，城市高架公路、立交橋大量出現(xiàn)，并逐步實現(xiàn)交通運輸高速化、水利工程大型化。
   值得一提的是我國實行改革開放以后，綜合國力有了很大提高，已具備更大規(guī)模開發(fā)和利用水資源的條件，如三峽水利樞紐，南水北調(diào)工程等都是世界一流的大型水利工程。
 
1．3對土木工程未來發(fā)展的認識
 
    隨著我國改革開放的不斷深入和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，中國將面臨一個更大規(guī)模的建設(shè)高潮?？梢哉f，我們正面臨著一個伴隨著國民經(jīng)濟飛躍的土木工程大發(fā)展的大好時期。而且這樣一個優(yōu)良的發(fā)展環(huán)境已經(jīng)受到并將繼續(xù)受到西方國家的急切關(guān)注。
    作為跨世紀(jì)的一代，這一大好形勢為我們提供了空前難得的施展才干、向國際水平?jīng)_擊的良好機遇。同時，我們也深深感到，這是一個“機遇”與“挑戰(zhàn)”并存、“合作”與“競爭”交織、“創(chuàng)新”與“循舊”相爭的時代，如何把握世紀(jì)之交時土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢，開創(chuàng)具有中國特色、具有國際一流水平的土木工程學(xué)科的新紀(jì)元，是對我們跨世紀(jì)一代人的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
 
2．我的感受和認識：中國的土木工程要走可持續(xù)發(fā)展之路
 
    我國的土木工程有自己的特殊性。
    “中國是世界上人口最多的國家，一項大資源被13億一除即變得微不足道，而一個小問題乘以13億就成了大問題。”劉西拉教授此語切實道出了我國的困難之所在。我國的煤、石油、天然氣、水、森林總量均居于世界前列，而人均占有量卻全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染問題已經(jīng)成為我國所面臨的四大嚴(yán)酷問題。走可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫。而土木工程，也必當(dāng)立足長遠，走出一條可持續(xù)發(fā)展之路。
    放眼世界，美國的現(xiàn)代化進程可謂先進，而現(xiàn)今資料表明：未來美國要投入16000億美元來解決已建工程的不安全狀態(tài)，譬如，氯離子所引發(fā)的建筑銹蝕等等。作為當(dāng)代土木工程師，在傳承前人輝煌成就的同時，也必須多多吸取已出事故的教訓(xùn)，在今后的工作中進行創(chuàng)新改良，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
 
２．１發(fā)展高新技術(shù)，應(yīng)用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
 
    土木工程在實際使用過程中，會出現(xiàn)不同程度的損傷或性能退化，這將影響起承載能力和耐久性，甚至引發(fā)嚴(yán)重的工程事故，帶來重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，產(chǎn)生嚴(yán)重的社會影響。因此，從建筑建成的一刻起，就要做好健康監(jiān)測、修復(fù)和加固的準(zhǔn)備。
    隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機與通訊技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)動力分析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的概念，給土木工程的發(fā)展帶來革命性的變化。
    結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結(jié)構(gòu)上安裝各種傳感器，自動、實時地測量結(jié)構(gòu)的環(huán)境、荷載、響應(yīng)等，對結(jié)構(gòu)的健康狀況進行評估，科學(xué)有效地提供結(jié)構(gòu)養(yǎng)護管理的決策依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)安全運營，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。
    近年來，大型土木工程特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測技術(shù)成為國內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點，通過科研和工程技術(shù)人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內(nèi)外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區(qū)的青馬大橋，韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。
    像這樣，通過發(fā)展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警，在第一時間發(fā)現(xiàn)建筑可能出現(xiàn)的問題，及時進行修復(fù)與加固，既避免了可能出現(xiàn)的建筑事故，也基本解決了建筑過快老化損壞，不得不拆去重修的尷尬局面，及由此造成的大量經(jīng)濟、資源、時間上的浪費，實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。
 
 
２．２合理利用自然資源，注重既有土木工程設(shè)施的再利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
 
    “可持續(xù)發(fā)展是在不犧牲后代并滿足其需要能力的條件下，滿足當(dāng)前的需要”。
合理利用自然資源，則要在土木工程的建設(shè)、使用和維護過程中，土木工程師主動做到節(jié)能節(jié)地，并最大限度地發(fā)揮既有土木工程設(shè)施的作用。
    比如，我們可以充分利用建筑綠化，在夏季有效降低灰磚墻表面溫度，從而減少空調(diào)的使用量；可以使用節(jié)能保溫型的多孔磚或復(fù)合墻體作為墻體材料，達到冬季保溫隔熱的作用；還可以太陽能、地下熱能等新能源，減少不可再生資源用量的減少。
    另外，對既有建筑的再利用也是可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。這方面，上海已經(jīng)取得不少成功的經(jīng)驗：大量不用的廠房，很多已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎褂[廳、辦公樓、藝術(shù)家工作室等。這樣的改造再利用，既符合現(xiàn)代使用的要求，又節(jié)約了能源，避免了浪費，不失為一種有效的辦法。
 
２．３開發(fā)利用再生資源和綠色資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
 
    世界上每年拆除的廢舊混凝土，工程建設(shè)產(chǎn)生的廢舊混凝土等均會產(chǎn)生巨量的建筑垃圾。我國每年的施工建設(shè)產(chǎn)生的建筑垃圾達4000萬噸，產(chǎn)生的廢混凝土就有1360萬噸，清運處理工作量大，環(huán)境污染嚴(yán)重。此外，我國是20年來世界水泥生產(chǎn)的第一大國，而這本身是一項高耗資源、高耗能、污染環(huán)境的行業(yè)。
與其他材料相比，鋼材和再生混凝土較為符合綠色建材的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展這樣的綠色建材。
    對此，日本的愛知世博會，給我們上了生動的一課：材料方面，世博會的各種建筑材料表面上看很高檔，但是很多都是廢物利用。許多木版都是由建筑用木材廢料加工而成，到處擺放的坐椅，是電視機殼粉碎后制成。豐田展館內(nèi)壁由回收的廢紙加工而成，長久會場日本館，既追求了人與自然和諧，也節(jié)約了經(jīng)濟開支，所使用的大部分鋼材和木料，都可以回收利用。同時，竹壁的優(yōu)越性在3到9月愛知的酷暑也顯現(xiàn)無遺。竹子本身的性能大大降低了室內(nèi)溫度，空調(diào)的使用也明顯減少。這一點給了我眾多的思考：在建筑選材方面，在合適之處應(yīng)用自然的可再生資源，節(jié)約開支的同時，也實現(xiàn)了生態(tài)與建筑的和諧可持續(xù)發(fā)展，何樂而不為呢？
    另外，在日本愛知世博會長久手會場，繭狀日本館為減少熱負荷，利用墻面綠化、生物降解塑料材料和間伐木材(森林中被砍掉的細木材)實現(xiàn)了環(huán)保功能。以“自然的智慧”為主題的愛知世博會，展館建設(shè)大量應(yīng)用現(xiàn)代科技成果，突出環(huán)保性和功能性，反映出人類對自然美的孜孜追求。而這，也應(yīng)當(dāng)是未來土木工程師要學(xué)習(xí)和發(fā)展的方向。

我國建筑中，李國豪教授設(shè)計的揚浦大橋也堪稱經(jīng)典。引橋部分的螺旋式上升結(jié)構(gòu)，節(jié)約人民幣數(shù)億元，是土木工程實現(xiàn)經(jīng)濟性可持續(xù)發(fā)展的典范。
    當(dāng)然，可持續(xù)發(fā)展，絕不是一味地追求節(jié)省，而是要尋求一種最合理的中間狀態(tài)，既要保證建筑有足夠的創(chuàng)意，也要追求完美的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，以最少的投入獲得最大的效益。我們依舊還是要創(chuàng)造經(jīng)典，但是絕不能建立在揮霍金錢，建立在耗費更多的資源、能源的基礎(chǔ)之上?，F(xiàn)今，建筑世界已經(jīng)進入到生態(tài)美學(xué)的時代，注重文化、生態(tài)、工程與環(huán)境之間的關(guān)系，注重人性化、節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展，才是當(dāng)代工程師的著眼方向。
 
3．身邊的土木工程實例
 
    我已經(jīng)在上文中提及了許多土木工程實例，也述說了我對它們的一些認識。下面，我想注重談一下對蘇通大橋的了解。
    蘇通大橋連接蘇州與南通兩座古城，如今正在顯露雄姿。這座全長３２.４公里的大橋，是在建中的世界第一大橋。
    據(jù)蘇通大橋建設(shè)副總指揮何平介紹，蘇通大橋由跨江大橋工程和南、北岸接線工程三部分組成。全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。大橋總投資約６４．５億元，預(yù)計２００８年底建成。蘇通大橋的建設(shè)過程將攻克一系列世界性難題，并創(chuàng)造四個世界之最。
    最大主跨。蘇通大橋為斜拉橋。斜拉橋自上世紀(jì)５０年代開始修建，世界上已建成的各類斜拉橋有２００余座。目前世界上已建成的最大跨徑斜拉橋為主跨８９０米的日本多多羅大橋，在建的香港昂船洲大橋主跨１０１８米，蘇通大橋跨徑１０８８米，建成后將成為世界最大的跨徑斜拉橋。
    最深基礎(chǔ)。蘇通大橋主墩基礎(chǔ)由１３１根長約１２０米、直徑２.５米至２.８米的鉆孔灌注樁組成，承臺長１１４米、寬４８米，面積有一個足球場大，是世界規(guī)模最大、入土最深的橋梁樁基礎(chǔ)。
    最高塔橋。目前已建最高橋塔為多多羅大橋２２４米鋼塔，蘇通大橋塔為高３００.４米的混凝土塔，比在建的香港昂船洲大橋橋塔高６米，為世界最高的橋塔。
    最長拉索。蘇通大橋最長拉索為５７７米，最大重量為５９噸，比多多羅大橋斜拉索長１００米，為世界上最長的斜拉索。
    交通部總工程師鳳懋潤說，蘇通大橋是世界第一跨度斜拉橋，將成為中國由橋梁大國向橋梁強國轉(zhuǎn)變的第一個標(biāo)志性建筑。
 
4．土木工程專門人才應(yīng)具有的素質(zhì)
 
    成為優(yōu)秀的土木工程師，必須具備“四要素”，即知識結(jié)構(gòu)、實踐技能、能力結(jié)構(gòu)以及綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識。
    知識結(jié)構(gòu)包括：公共基礎(chǔ)知識，專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。
    首先，優(yōu)秀的土木工程師必定有扎實的公共基礎(chǔ)知識，并且，在熟悉了解自然科學(xué)的基礎(chǔ)之上，良好的思想道德心理素質(zhì)和人文、社會科學(xué)基礎(chǔ)知識也必不可少。
    其次，優(yōu)秀工程師還必須有過硬的專業(yè)基礎(chǔ)知識。對工程數(shù)學(xué)、流體力學(xué)、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程等都要有扎實的理解和較強的應(yīng)用能力。
    第三，還要有深入的專業(yè)知識。不論是從事鐵道工程、隧道工程、地下工程還是建筑工程，每一個工程師都要對所偏重行業(yè)有著先進的專業(yè)知識。只有這樣，才能使我國的土木工程事業(yè)，走在世界的前列。
土木工程離不開實踐。因此，工程師要具備高超的實踐技能。譬如：制圖技能、計算機應(yīng)用技能、工程測量技能和結(jié)構(gòu)檢測技能等。
    作為土木工程學(xué)院的本科學(xué)生，我會在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)過程中，努力掌握好計算機語言與程序設(shè)計技能，珍惜每一個上機實習(xí)的機會，并在大學(xué)物理實驗、材料實驗和結(jié)構(gòu)實驗中掌握一般結(jié)構(gòu)實驗的基本方法，初步具備結(jié)構(gòu)檢驗的技能，做好技術(shù)實習(xí)、課程設(shè)計，爭取在結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽中獲獎。
    此外，工程師與科學(xué)家的不同在于不僅受到自然規(guī)律的制約，還會受到社會規(guī)律的約束。工程技術(shù)人員的的每個工程方案的完成都是某種“社會活動”，絕不可能靠一個人在房間里單獨完成。因此要有足夠的能力與社會打交道，遵循好社會規(guī)律。
    在學(xué)習(xí)生活中，我將不斷提高自己的自學(xué)能力，從學(xué)習(xí)中提升工程能力，在學(xué)生工作中提升管理能力，逐步完善自己的知識結(jié)構(gòu)，從中培養(yǎng)出科技開發(fā)能力并在表達能力和公關(guān)能力上多下工夫。
不過，這些技能還構(gòu)不成一個真正有助于我國可持續(xù)發(fā)展的土木工程師。因為工程師最重要的是具備高尚的道德文化修養(yǎng)和思想品質(zhì)。為了國家和民族的利益，獻身祖國的事業(yè)。為了國家的榮譽，能有強烈的競爭意識。具備唯物辨證的思想方法，有蹋實、嚴(yán)謹(jǐn)、苦干的工作作風(fēng)。只有這樣，才能做一名合格的中國土木工程師。
    我們還應(yīng)看到，我國的土木工程事業(yè)與世界一流水平還有一定的差距。譬如國內(nèi)的不少高層建筑（包括上海的環(huán)球金融中心），其工程設(shè)計幾乎全部由國外承擔(dān)，鋼材幾乎全部從國外進口，工程總承包也大多由國外承擔(dān)，只有鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝等工作由國內(nèi)單位承擔(dān)。獲得完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，實現(xiàn)工程建筑的國產(chǎn)化，趕超國際水平，需要我們青年一代去完成！
    作為祖國未來的土木工作者，我將努力做到：
１．達好基礎(chǔ)，學(xué)好外語，承認不足，不甘落后，不斷在創(chuàng)新、質(zhì)量和美學(xué)上下工夫。
２．提升自己的競爭意識，敢于參與國際大賽并獲得獎項；
３．工作結(jié)合我國國情，特別是考慮由于人口負擔(dān)過重造成的能源不足、水資源和耕地缺乏。特別注意不使西方發(fā)達國家在他們發(fā)展過程中由于當(dāng)時對可持續(xù)發(fā)展認識不足造成的錯誤與嚴(yán)重后果在中國的大地上出現(xiàn)！
    我將不斷提升能力，鼓足干勁，與其他同學(xué)一道，走出一條自主創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展的有中國特色的土木工程發(fā)展之路，共同將我國的土木工程事業(yè)推向新的高潮！
 
 
 
附錄：
 
參考資料：
《土木工程》 (英)斯科特(Scott,J.S.)撰 中國建筑工業(yè)出版社
《土木建筑文獻檢索與利用》 肖友瑟主編 大連理工大學(xué)出版社
《土木工程總論》 丁大鈞，蔣永生編 中國建筑工業(yè)出版社
《土木建筑工程概論》 王繼明主編 高等教育出版社
《土木工程學(xué)報》 中國土木工程學(xué)會 土木工程學(xué)報編輯部
《土木工程》 中國土木工程學(xué)會 科學(xué)出版社
《土木工程概論》上海交通出版社
《土木系統(tǒng)工程》機械工業(yè)出版社
《INTRODUCTION OF CIVIL ENGINEERING》中國建筑工業(yè)出版社
 
聽課紀(jì)錄：
 
2007.09.19 朱合華 土木工程與土木工程師
2007.09.26 劉西拉 21世紀(jì)土木工程師的知識 素質(zhì)和能力
2007.10.10 周順華 鐵路的現(xiàn)狀與發(fā)展
2007.10.17 陳以一 建筑與結(jié)構(gòu)
2007.10.24 呂西林 土木建筑工程中的高新技術(shù)
2007.11.07 盧耀如 地球、科學(xué)、人生
2007.11.14 樓夢麟 水利工程與水工結(jié)構(gòu)
2007.11.21 孫立軍 交通運輸工程概況
2007.11.28 范慶國 現(xiàn)代施工技術(shù)
2007.12.05 孫柏濤 地震的研究與預(yù)防
2007.12.12 項海帆 國際橋梁與結(jié)構(gòu)工程新進展
2007.12.26 鄭時齡 工程與美學(xué)
2008.01.02 汪大綏 土木及結(jié)構(gòu)工程師的素養(yǎng)和能力