8土木工程的輝煌成就和發(fā)展趨勢

土木工程是伴隨著人類社會的發(fā)展而發(fā)展起來的。通過學習本章,要求學生了解歷史上和快速發(fā)展時期土木工程的輝煌成就;了解為土木工程發(fā)展做出巨大貢獻的土木工程領(lǐng)域的泰斗和大師;掌握土木工程的可持續(xù)發(fā)展和建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的內(nèi)容;熟悉土木工程的信息化及智能化的發(fā)展;熟悉BIM技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用;了解土木工程向高空、向地下、向海洋、向沙漠和向太空的發(fā)展現(xiàn)實和趨勢。８．１

土木工程的輝煌成就８．２

土木工程的發(fā)展趨勢８．３

土木工程未來的拓展空間8.1.1歷史上的土木工程這一時期，許多著名的工程設(shè)施顯示出人類在相應(yīng)歷史時期的創(chuàng)造力。代表性土木工程：埃及的金字塔、科洛西姆圓形競技場(羅馬大斗獸場)、中國的應(yīng)縣木塔、長城、趙州橋、都江堰、大運河、希臘的巴臺農(nóng)神廟、羅馬的給水工程以及其他許多著名的教堂和宮殿等。8.1

土木工程的輝煌成就歷史上的土木工程埃及金字塔羅馬大斗獸場羅浮宮萬里長城趙州橋北京故宮8.1

土木工程的輝煌成就8.1.2快速發(fā)展的土木工程

20世紀開始,隨著建筑材料(鋼材和水泥)工業(yè)化生產(chǎn)的實現(xiàn),機械和能源技術(shù)以及設(shè)計理論的進展,土木工程得到突飛猛進的發(fā)展。在世界各地出現(xiàn)了現(xiàn)代化規(guī)模宏大的工業(yè)廠房、摩天大廈、核電站、高速公路、鐵路、高速鐵路、大跨橋梁、大直徑運輸管道、長隧道、大運河、大堤壩、大飛機場、大海港和海洋工程等。8.1

土木工程的輝煌成就帝國大廈金門大橋哈利法塔上海中心大廈臺北101大廈8.1

土木工程的輝煌成就8.1.3土木工程大師許多著名的工程設(shè)施顯示出人類在相應(yīng)歷史時期的創(chuàng)造力,也造就了土木工程大師。魯班達芬奇約翰·斯米頓詹天佑李國豪8.1

土木工程的輝煌成就8.2.1土木工程的可持續(xù)發(fā)展土木工程的可持續(xù)發(fā)展其本質(zhì)是生態(tài)或自然的可持續(xù)發(fā)展、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,社會的可持續(xù)發(fā)展以及三者的協(xié)調(diào)發(fā)展。土木工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展探索,從建筑物的角度主要集中在綠色建筑、生態(tài)建筑和可持續(xù)建筑等方面。土木工程的可持續(xù)發(fā)展必須著眼于土木工程的全壽命周期,必須從工程的綠色建材開發(fā)、綠色設(shè)計、綠色施工、綠色運營與維護、拆除與循環(huán)再利用的工程建設(shè)全過程實施可持續(xù)發(fā)展。8.2土木工程的發(fā)展趨勢1.綠色建材綠色建材,又稱生態(tài)建材、環(huán)保建材和健康建材,指健康型、環(huán)保型、安全型的建筑材料。8.2土木工程的發(fā)展趨勢2.綠色設(shè)計綠色建材,綠色設(shè)計也稱生態(tài)設(shè)計、環(huán)境設(shè)計或環(huán)境意識設(shè)計。在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi),著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性(可拆卸性,可回收性、可維護性和可重復(fù)利用性等)并將其作為設(shè)計目標,在滿足環(huán)境目標要求的同時,保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、質(zhì)量等要求

“3R”的原則8.2土木工程的發(fā)展趨勢3.綠色施工土木工程綠色施工是將設(shè)計意圖付諸實施,建成最終產(chǎn)品的過程。8.2土木工程的發(fā)展趨勢4.綠色運營與維護就是在運行和維護環(huán)節(jié),積極地采取對土木工程建筑物的監(jiān)測、養(yǎng)護與維修,定期對外界人為損壞、地震和火災(zāi)等各種因素造成的建筑和結(jié)構(gòu)的破壞進行修繕。同時,提高能源利用效率,積極開發(fā)和利用可再生能源,盡量采用自然通風和天然采光,節(jié)約和循環(huán)用水,利用風能發(fā)電等。8.2土木工程的發(fā)展趨勢5.拆除與循環(huán)再利用對建筑物的拆除應(yīng)進行嚴格控制和論證。循環(huán)再利用是將建筑垃圾和廢棄物轉(zhuǎn)化為再生資源和再生產(chǎn)品。8.2土木工程的發(fā)展趨勢8.2.2土木工程的信息化及智能化土木工程信息化土木工程信息化是一個利用信息技術(shù)對土木工程建設(shè)與管理水平整體提升的過程。涵蓋了政府監(jiān)管、企業(yè)管理、教育培訓(xùn)、勘測、設(shè)計、施工、監(jiān)理和質(zhì)量監(jiān)督等諸多領(lǐng)域。8.2土木工程的發(fā)展趨勢土木工程智能化土木工程智能化是指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)和智能控制技術(shù)匯集而成的土木工程的應(yīng)用技術(shù)。智能化是在信息化的基礎(chǔ)上對設(shè)備進行控制,來實現(xiàn)達到的目的。8.2土木工程的發(fā)展趨勢8.2.3土木工程中的BIM技術(shù)建筑信息模型簡稱BIM,是以工程建設(shè)項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),進行建筑模型的建立,通過數(shù)字信息仿真模擬實體所具有的真實信息。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性的特點。１．實現(xiàn)各參建各方高效溝通２．實現(xiàn)開工前的虛擬施工３．解決傳統(tǒng)碰撞檢查難題４．實現(xiàn)精細化的施工管理５．為工程后期維護提供準確數(shù)據(jù)8.2土木工程的發(fā)展趨勢8.2.4建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的內(nèi)涵建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是針對整個建筑產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)業(yè)化,是一個發(fā)展過程,是解決全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命期的發(fā)展問題,重點解決房屋建造過程的連續(xù)性,使資源優(yōu)化、效益最大化。建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的基本內(nèi)涵是最終產(chǎn)品綠化、生產(chǎn)過程的工業(yè)化、建筑過程精益化、全產(chǎn)業(yè)鏈集成化和產(chǎn)業(yè)工人技能化。8.2土木工程的發(fā)展趨勢裝配式建筑裝配式建筑是指用工廠生產(chǎn)的部品在現(xiàn)場裝配而成的建筑。包括裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式木結(jié)構(gòu)。裝配式建筑應(yīng)用最多的還是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系。國家現(xiàn)行標準中主要應(yīng)用的有裝配式框架結(jié)構(gòu)體系、裝配式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系和裝配式密柱核心筒結(jié)構(gòu)體系。8.2土木工程的發(fā)展趨勢8.2土木工程的發(fā)展趨勢8.3.1向高空延伸各種新型復(fù)雜體型及復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系大量出現(xiàn)，如框架-核心筒、框筒-核心筒、巨型框架-核心筒和巨型框架-核心筒-巨型支撐等結(jié)構(gòu)體系,使建筑向高空發(fā)展成為了可能，超高層建筑得到了長足的發(fā)展。8.3土木工程未來的拓展空間沙特王國塔武漢綠地中心東京天空樹天津117大廈8.3.2向地下發(fā)展地下空間的開發(fā)利用作為城市空間的一個整體部分,可以容納和吸收相當一部分城市功能和城市活動,如居住、商業(yè)、文化娛樂、交通、生產(chǎn)、貯存和防災(zāi)等。地下空間不僅有地鐵、隧道、地下廣場和地下道路等幾種形式,還包括地下街、市政隧道(共同溝)、大型地下儲氣設(shè)施、地下雨水儲存設(shè)施、地下垃圾站房、地下車庫、地下變電站以及大型綠地、居住區(qū)和大型活動場館的地下空間的開發(fā)利用等形式。8.3土木工程未來的拓展空間8.3土木工程未來的拓展空間8.3.3向海洋拓寬隨著科學技術(shù)的發(fā)展和時代的進步,在土木工程方面,人類已經(jīng)在海洋中取得了一些可喜的成就。內(nèi)容：建造人工島和建造海上機場。8.3土木工程未來的拓展空間8.3.4向沙漠進軍沙漠大面積綠化,將改變沙漠氣候,可更好地拓展人類的生存空間。8.3土木工程未來的拓展空間8.3.5向太空邁進美籍華裔科學家林柱銅博士利用從月球帶回來的巖石，成功燒制成了水泥，這表明未來人類在月球上就地取材開展土木工程建設(shè)成為可能，這使人們的生活空間大大擴展。8.3土木工程未來的拓展空間8.3.6重大土木工程項目陸續(xù)興建隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,城市化進程的加深,在我國各城市陸續(xù)開始興建了城市綜合體、地下管廊和海綿城市,這給土木工程學科帶來新的發(fā)展機遇空間。8.3土木工程未來的拓展空間城市綜合體城市綜合體是以建筑群為基礎(chǔ),融合了商業(yè)零售、商務(wù)辦公、酒店餐飲、公寓住宅和綜合娛樂五大核心功能于一體的“城中之城”。城市綜合體可以劃分為四類:城市CBD中心的城市綜合體、交通樞紐型城市綜合體、城市副中心城市綜合體和城郊結(jié)合部城市綜合體。8.3土木工程未來的拓展空間城市綜合體具有如下典型特征:（1）超大空間尺度；（2）通道樹型體系；（3）現(xiàn)代城市設(shè)計；（4）高科技設(shè)施。8.3土木工程未來的拓展空間地下綜合管廊地下綜合管廊也稱為市政綜合溝是指在地下建造一個共同空間,將兩種以上管線集中布置于其中,從而構(gòu)成以管廊為平臺的市政管線敷設(shè)系統(tǒng)。地下綜合管廊可分為干線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線管廊等。8.3土木工程未來的拓展空間海綿城市海綿城市是指城市能夠像海綿一樣,在適應(yīng)環(huán)境變化和