淺談土木工程概論

王婧倚

陜西省建筑科學(xué)研究院710082

    土木工程是一種與人們的衣、食、住、行有著密切關(guān)系的工程。其中與“住”的關(guān)系是直接的。因?yàn)椋�要解決“住”的問(wèn)題必須建造各種類(lèi)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(chē)、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(kāi)展科學(xué)研究活動(dòng)都離不開(kāi)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(lèi)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。

    土木工程作為一個(gè)重要的基礎(chǔ)學(xué)科，有其重要的屬性：綜合性，社會(huì)性，實(shí)踐性，統(tǒng)一性。土木工程為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的改善提供了重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)眾多產(chǎn)業(yè)的振興發(fā)揮了促進(jìn)作用，工程建設(shè)是形成固定資產(chǎn)的基本生產(chǎn)過(guò)程，因此，建筑業(yè)和房地產(chǎn)成為許多國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)支柱之一。 

    建筑工程就是興建房屋規(guī)劃，勘測(cè)，設(shè)計(jì)，施工的總稱(chēng)。目的是為人類(lèi)的生產(chǎn)和生活提供場(chǎng)所。房屋好比一個(gè)人，它的規(guī)劃就像人生活的環(huán)境，是由規(guī)劃師負(fù)責(zé)的；它的布局和藝術(shù)處理相應(yīng)于人的體形、容貌、氣質(zhì)，是由建筑師負(fù)責(zé)的；它的結(jié)構(gòu)好比人的骨骼和壽命，是由結(jié)構(gòu)工程師負(fù)責(zé)的；它的給排水、供熱通風(fēng)和電氣等設(shè)施就如人的器官、神經(jīng)，是由設(shè)備工程師負(fù)責(zé)的。也像自然界完好地塑造人一樣，在城市我地區(qū)規(guī)劃基礎(chǔ)上建造房屋，是建設(shè)單位，勘察單位、設(shè)計(jì)單位的各種設(shè)計(jì)工程師和施工單位全面協(xié)調(diào)合作的過(guò)程。

    結(jié)構(gòu)說(shuō)穿了，不過(guò)就是受力體的反力與內(nèi)部應(yīng)力如何與外力達(dá)到平衡。建筑首先要解決，也是必須要解決的問(wèn)題就是受力的問(wèn)題。我們把解決這個(gè)問(wèn)題的學(xué)科稱(chēng)為建筑力學(xué)。建筑力學(xué)有可以分為：靜力學(xué)，材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)三大力學(xué)體系。建筑力學(xué)是討論和研究建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在荷載和其他因素影響的工作狀況，也就是建筑的強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性。在載荷作用下，承受載荷和傳遞載荷的建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件會(huì)引起周?chē)�的物體對(duì)它們的作用，同時(shí)物件本身受載荷作用而產(chǎn)生變形，并且存在著被破壞的可能性， 但是結(jié)構(gòu)本身就具有一定的抵抗變形和破壞的能力，而結(jié)構(gòu)的承載能力的大小是與構(gòu)件的材料，截面的幾何尺寸，受力性質(zhì)，工作條件和構(gòu)造情況有關(guān)。而這些關(guān)系都可以由力學(xué)關(guān)系式通過(guò)計(jì)算而得以解決。

    建筑材料在建筑中也有著舉足輕重的作用。建筑材料是隨著人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的提高而逐步發(fā)展起來(lái)的。遠(yuǎn)古時(shí)代，人類(lèi)的住、行采用的是石塊和樹(shù)木。公元前124世紀(jì)先后創(chuàng)制了瓦和磚，人類(lèi)才有用人造材料做成的住房。17世紀(jì)有了生鐵和熟鐵以后，直到18世紀(jì)有了波特蘭水泥，才使后來(lái)的鋼筋混凝土工程得到蓬勃發(fā)展。如今各種高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料、新型裝飾材料和防水材料的開(kāi)發(fā)，則和20世紀(jì)中期以來(lái)高分子有機(jī)材料在土木工程中的廣泛應(yīng)用密切相關(guān)。在所有材料中，最為主要和最為大眾的是鋼材、混凝土、木材、砌體。近年來(lái)，采用兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，將它們組合在一起，做成的組合結(jié)構(gòu)得到很快發(fā)展。現(xiàn)在的建筑中，工程質(zhì)量的優(yōu)劣通常與所采用材料的優(yōu)劣，性能及使用的合理與否有直接的聯(lián)系，在滿足相同技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量要求的前提下，選擇不同的材料不同的使用方法，都對(duì)工程的造價(jià)有直接的影響。

    在建筑過(guò)程中，建筑工程施工是和與建筑力學(xué)，建筑材料同樣重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。建筑施工是將設(shè)計(jì)者的思想，意圖及構(gòu)思轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的過(guò)程，從古代的穴居巢處到現(xiàn)在的摩天大樓，從農(nóng)村的鄉(xiāng)間小道到城市的高架道路都需要通過(guò)“施工”的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)工程的施工包括許多工種工程，諸如土石方工程，深基坑支護(hù)工程，基礎(chǔ)工程，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程，結(jié)構(gòu)吊裝工程，防水工程，裝飾工程等，各個(gè)工種工程都有自己的規(guī)律，都需要根據(jù)不同的施工對(duì)象及施工環(huán)境條件采用相應(yīng)的施工技術(shù)，在土建施工的同時(shí)，需要與有關(guān)的水電及其它設(shè)備組成一個(gè)整體，各工程之間合理的組織與協(xié)調(diào)，更好的發(fā)揮投資的效益。土木工程施工在發(fā)揮效益的同時(shí)，還要嚴(yán)格按照國(guó)家頒發(fā)的有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，從而進(jìn)一步提高我國(guó)的施工水平，保證施工質(zhì)量，降低工程成本。

    任何建筑無(wú)不修建在地球表面的地層上，建筑的重量最后都會(huì)傳給地層，有地層來(lái)承受。支撐建筑的地層被統(tǒng)稱(chēng)為地基，建筑物在地面以下并將上部 結(jié)構(gòu)的自重與所承擔(dān)的載荷傳遞到地基上的構(gòu)件或部分構(gòu)件稱(chēng)為基礎(chǔ)。地基，基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)是建筑物的三個(gè)不可分割的部分。三者的功能不同，但在載荷的作用下，它們彼此相關(guān)，是共同作用的整體。地基可分為天然地基和人工地基，基礎(chǔ)根據(jù)埋深分為深基礎(chǔ)和淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)和地基的質(zhì)量是保證建筑物的安全和正常使用的關(guān)鍵所在，建筑物的地基在建筑物的載荷作用下既要保持整體的穩(wěn)定性又要是地基產(chǎn)生的沉降在建筑物許可范圍內(nèi)，而地基本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，剛度和耐久性，同時(shí)還要考慮修基礎(chǔ)的方法和必要的擋土擋水及相關(guān)措施。

    隨著人們生活的水平的不斷提高，人們對(duì)自己所處的建筑空間已經(jīng)不僅僅單純從數(shù)量上提出更高的要求，而且從質(zhì)量上也提車(chē)了更高的要求，要求環(huán)境的美觀，有一定的舒適度。這就需要對(duì)建筑進(jìn)行必要的裝修。如果說(shuō)建筑主體工程構(gòu)成了建筑的骨架，那么裝飾后的建筑則成了有血有肉的有機(jī)體，最終以豐富的，完善的面貌出現(xiàn)在人們的面前，最佳的建筑應(yīng)該充分體現(xiàn)各種裝飾材料的有關(guān)特性，結(jié)合現(xiàn)有的施工技術(shù)，最有效的手法，來(lái)達(dá)到構(gòu)思所要表達(dá)的效果。建筑裝修要考慮建筑空間的使用要求，保護(hù)主體機(jī)構(gòu)免受損害，給人以美的享受，滿足消防疏散的要求，裝飾材料和方案的合理性，施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可行性等。房屋建筑發(fā)展的同時(shí)，像房屋建筑一樣影響著人們生活的道路，橋梁，隧道等也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。

    總的來(lái)說(shuō)土木工程是一門(mén)古老的學(xué)科，它已經(jīng)取得了巨大的成就，未來(lái)的土木工程將在人們的生活中占據(jù)更重要的地位。地球環(huán)境的日益惡化，人口的不斷增加，人們?yōu)榱藸?zhēng)取生存，為了爭(zhēng)取更舒適的生存環(huán)境，必將更加重視土木工程。在不久的將來(lái)，一些重大項(xiàng)目將會(huì)陸續(xù)興建，插入云霄的摩天大樓，橫跨大洋的橋梁，更加方便的交通將不是夢(mèng)想。科技的發(fā)展，以及地球不斷惡化的環(huán)境必將促使土木工程向太空和海洋發(fā)展，為人類(lèi)提供更廣闊的生存空間。近年來(lái)，工程材料主要是鋼筋，混凝土，木材和磚材，在未來(lái)，傳統(tǒng)材料將得到改觀，一些全新的更加適合建筑的材料將問(wèn)世，尤其是化學(xué)合成材料將推動(dòng)建筑走向更高點(diǎn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)方法的精確化，設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化，信息和智能化技術(shù)的全面引入，將會(huì)是人們有一個(gè)更加舒適的居住環(huán)境。一句話，理論的發(fā)展，新材料的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，高新技術(shù)的引入等都將使土木工程有一個(gè)新的飛躍。這是一門(mén)需要心平氣和和極大的耐心和細(xì)心的專(zhuān)業(yè)。因?yàn)槌汕�上萬(wàn)，甚至幾十萬(wàn)根線條要把建筑物的每一處結(jié)構(gòu)清楚的反映出來(lái)。沒(méi)有一個(gè)平和的心態(tài)，做什么事情都只是浮在表面上，對(duì)任何一幢建筑的結(jié)構(gòu)，對(duì)要從事的事業(yè)便不可能有一個(gè)清晰、準(zhǔn)確和深刻的認(rèn)識(shí)，這自然是不行的。從事這個(gè)行業(yè)，可能沒(méi)有挑燈夜戰(zhàn)的勇氣，沒(méi)有不達(dá)目的不罷休的精神，只會(huì)被同行所淘汰。這是一個(gè)需要責(zé)任感和愛(ài)心的行業(yè)。要有一顆負(fù)責(zé)的心——我一人之命在我手，千萬(wàn)人之命在我手。既然選擇了土木，就應(yīng)該踏踏實(shí)實(shí)的肩負(fù)起這個(gè)責(zé)任。

    最后，這是一個(gè)不斷追求完美的行業(yè)。金字塔，壯觀吧；長(zhǎng)城，雄偉吧......但如果沒(méi)有一代又一代人的不斷追求，今天的我們或許還用那種最古老的辦法來(lái)造這同樣的建筑。設(shè)計(jì)一幢建筑的結(jié)構(gòu)是很繁，但是這都是經(jīng)歷了數(shù)個(gè)世紀(jì)的滌蕩，經(jīng)過(guò)不斷的積累，不斷改良，不斷創(chuàng)新所得到的。而且這樣的追求，絕不局限于過(guò)去。試想，如果設(shè)計(jì)一幢建筑能夠像計(jì)算一加一等于二一樣簡(jiǎn)單而易于掌握，那何了而不為呢？因此，土木工程師總是在不斷的求索中。一個(gè)最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，最少的耗費(fèi)，最大的功用。選擇土木，選擇了一條踏實(shí)勤奮，不斷創(chuàng)新，追求完美的道路。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)   文徑網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)項(xiàng)目投資中心：雷丹 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)