浅析当今社会环境下土木工程的发展现状与未来
摘要:土木工程一直是人类社会不可缺少的行业,无论是过去,现在还是未来,其一直是民生建设的基础内容。近几年,土木工程在我国发展迅速,不仅仅是受到国际社会的影响,还受到我国经济发展,科研水平进步,人民迫切需求等多样化因素。特别是在进入新时代以来,现代土木工程极大程度上为建设我国新面貌,支撑我国其他经济产业发展,促进我国国民安居乐业,保障我国在军事,政治,民生,文化等领域快速发展,并逐渐引领风骚贡献了极大价值。本文主要从土木工程的基本涵义谈起,对我国现如今其发展现状进行分析,在此基础上,深入研究支撑我国土木工程快速发展,并对在未来实现更加广阔的发展路线的因素进行具体探析。
关键词:土木工程;发展现状;未来发展趋势
0引言
土木工程的不断发展,得益于其工程材料不断进步,工程技术不断发展,相关设计理念不断创新,管理方式不断深入。这绝大程度上为我国土木工程乃至世界土木工程的进一步发展提供了更多可能性。纵观古今,时代发展离不开土木工程的深深烙印,而土木工程行业的进步也离不开时代对其殷殷支持。如今现代土木工程无论是从材料选择,方案设计,实际建设,以及后期支持等方面都突破了以往界限。更多大型的,复杂的以及充满人文精神和艺术内涵的土木工程中融入了越来越多的工程技艺及理念,这也标志着,只要现代社会不断发展,土木工程的未来将越来越向多元化趋势进步。
1土木工程概述
土木工程不仅具有极强的研究理论价值也具有区分于其他学科的行业实现价值。我们纵观土木工程发展的过去,可以发现绝大部分的土木工程在实际建设过程中离不开相关设计理念的支持,相关科学技术的辅助,相关工程技艺的发展。因此,对于土木工程,我们可以从两个层面去理解。其一,如果从单纯的工程实体去研究,其主要是运用在人类强化自身生活品质层面[1]。如,岩土工程,如,隧道,地铁,以及各类管线设施等。民用以及工业建筑,如各类商业大厦,民居建筑等。道路及桥梁工程,其中主要涉及到的主要是道路与桥梁的修建[2]。其二,从工程所涉及到的材料,建设理论进行分析,其中力学研究就是其中必不可少的理论核心。其中涉及到关于建筑工程建筑的材料,结构,弹性等等[3]。因此,总体分析而言,土木工程是一个涵盖众多理论和专业的,大型的集理论研究和实际应用为一体的发展体系。
2发展现状
2.1工程发展
按照上文对土木工程的大致分类,我们可以对其工程的具体发展作以简单概述。其中,我们日常生活最近的当属民用及工业建筑方面。从我国建国时期至今,城市建设,新农村改造工程发展迅速,其中扩建以及新建的城市数不胜数。因此也为我国城市及农村居民的安居乐业,改善物质基础提供了强大的前提条件[4]。各类公用的建筑如,体育场馆,也越来越向高,大,功能齐全方向发展,其实用性极大的增强。而住宅建筑的面积更是成趋于直线的趋势发展,从改革开放之后,开放商品房战略,进一步的将民用建筑划归到市场经济发展的整体体系中,极大的促进了我国居民建筑品质的提升,高层建筑、超高层建筑层出不穷,而这类建筑的发展都得益于建筑的理论研究取得突破性进展,结构力学,弹性力学研究等也进一步得到提升。与此相对应的是我国在建设这类建筑所采用的时间越来越短,采用的材料越加减少,使成本得到了极大降低[5]。
而在路桥等各类工程中,自建国到如今,已经在国际上由落后状态实现了弯道超车,建设水平,建设规模,工程质量等实现了极大飞跃。高铁工程,海桥工程,港口工程及各类桥梁公路,为我国突破国际相关工程技术封锁,实现技术国产化提供了强有力的支持。我国的公路网络,铁路网络,桥梁网络建设规模已经是世界其他所不能轻易超越的[6]。
最后值得称道的是地下岩土工程,如,隧道,防护工程等。现如今,我国大大小小的城市,从二线城市以上,基本上已经逐步形成初具规模的地下交通网络。而我国的地铁建造技术,如今也已经开始出口国外,在技艺上已经居于世界前列。地下防护工程,最为显著的可以表现在高层建筑的地下室工程建设,不仅仅符合了当前民居建筑的实际要求,也符合了对地下人防工程的深入要求。给排水及其他地下管网工程是每个城市进行发展生存必不可少的基础建设内容,如今,我们不仅在建设成本上得到了极大改进,在后期维护发展时,也更加高效。
2.2工程材料
工程材料是土木工程发展进步的重要砝码,每一次的材料变革都有可能引发整个行业的跨越式发展。而在现代土木工程发展的历史中,我们可以发现工程材料也同样实现了进步和发展。在我国80年代以前,土木工程主要围绕木材,钢筋及水泥等材料进行研发。而在80年代之后,我国居民更注重于对于生活品质的改善,石材,高分子材料,陶瓷产品,合金材料,钢化玻璃等各类建筑材料极大的扩展了当前建筑设计及选材的范围[7]。建材行业作为建筑企业的衍生行业也因此得到了极大程度发展。总体来说,材料分为基础材料,墙体材料,土建钢材,及各类防护材料,如防水卷材涂料等。而材料的研发涉及到了更为广泛的专业范围。如,冶金业,化学业等等,其领域理论也得到了进一步发展。现如今,我国每年消耗的各类建筑材料,远远超过国际平均水平。如,图1。
3发展支持
3.1工程材料的研发演变
材料发展是土木工程发展的必要物质基础。而如今,对于工程材料的研发也越来越向着多元化,多样化,高性能化发展。目前普遍使用的钢制材料,逐渐被合金材料,纤维材料所代替。而工程设计师们在进行建筑设计时也越加趋向于根据当前工程所需的具体要求,来选择合适材料。如,有的材料具有增强特性,有的材料延展性较好,有的材料弹性力学表现力强。其中合金材料中,铝合金、镁合金材料在实际应用中其与混凝土配合使用,强度以及耐久性对比各类钢材可取得明显效果[8]。玻璃纤维材料,如今也逐渐有了较大的发展空间,特别是在一些公共建筑领域,使用范围较为广泛。因此,在未来,工程的骨料将继续向可塑性,高韧性以及可焊性的方式方向继续深入。复合材料将成为下一阶段研发利用的主流。合金材料在使用的广泛性和普遍性上面需要进一步增强。除此之外,工业废料的重复利用也是当前行业所进行研究的一个方向,煤渣,尾矿,垃圾等废弃材料具有一定的利用价值,这也符合未来业可持续发展的又一标准。除了不断利用,改善及提高以往材料的特性之外,在新材料的研发方面,我们将更加的注重材料对于人体的适应性,保证其安全同时具有多种性能,如,可抗细菌,防幅射,降温等[9]。
3.2建筑技术的开发利用
3.2.1软件技术
软件技术主要泛指由计算机技术所衍生的,对建筑工程具体实现过程所起到的实际应用的技术。当前最为普遍的为bim技术的开发和使用,为建筑从设计到实际建设的一系列过程实现精准性、一致性、系统性、可模拟性提供了实现基础和理论设想方向。不仅如此,利用计算机技术,土木工程建设在材料使用方面更加向集约化趋势发展,通过计算机技术的运用,使实际设计更加富有准确性,也使其在极大程度上保障了设计工程结构的安全性。而在未来,3d打印技术将成为建筑行业实现建筑效率增长和成本控制的又一途径。目前在极少数的发达,3d打印技术已经能为简单设计的建筑工程提供帮助[10]。由此发展,我们可以想象未来在实现工程建设过程中,其效率将会极大提升。
3.2.2硬件技术
硬件技术主要指建筑辅助机械及相关设备的研究。在实现工程从设计到最终完工的一系列流程中,我们对大型机械的依赖性越来越强,对各种具有高精准度的探测、分析、计算设备需求同样如此。现如今,我国在大型机械设备制造领域已经逐步向国际领先地位进军,并在个别专业上实现了技术引领,如,智能制造技术。相关高密度高精度的探测分析设备,我们同样通过了对各种高分子材料的研究,实现了在部分设备上的制造。在未来,其相关设备将向多功能化,智能化,精准化等方向发展,为我国工程建设以及行业发展提供巨大支持。
3.2.3人力技术
伴随我国经济发展以及现代化建设的脚步越发加快,对于我国土木工程的需求越来越大,我国相关人才的教育工作也逐步受到极大重视。从上世纪的80年代以来,我国土木工程一度成为各大院校的重点发展专业之一。至今,土木工程仍然具有高度的实用价值。我国各大高校在人才教育方面,逐步成了专业化,系统化,创新化的教育方针。为未来我国的土木工程实现跨越式发展及长远进步作出了极大贡献。
3.3建筑空间的不断延伸
建筑空间是土木工程发展的硬件条件。而现代土木工程在实现了城市乡镇的规模建设之后,逐渐向沙漠、海洋、地下的区域空间发展。人工岛出现更是为实现海上建筑发展提供了无限可能性。地下工程的标志性方向,如,地下交通网络建设,在未来,地上建筑面积被其他建筑所占据之后,地下交通将成为人们进行日常生活的主流方向。目前,地下交通建设在我国已经初具规模,预计在2020年之后,出现井喷式发展。而占据全世界陆地面积约1/3的沙漠,由于环境较为恶劣,日照温度过高,深夜温度过低,因此,目前还不适合人类长久居住。而我国从上世纪开始,逐渐将规模化改造列上日程,目前已经逐渐取得了成效。毛乌素沙漠是我国当年沙化情况较为严重的沙漠之一,但是目前,沙漠改造项目已经取得了较为明显的效果。国际相关领域也正在研究利用沙漠中所存在的丰富的太阳能来改造海水的可行方向,以次为契机实现海水深入沙漠工程。我国已经在引水入沙漠的基础上,实现了首条沙漠公路的建设。除此之外,空中空间也成为人们设想的工程建设区域之一。不仅仅是地球表面上空,还有太空领域。只要解决了在太空生活所必需的氧气和水,解决了建设工程所需要的材料物质,就能够逐步实现在地球以外的星球开展工程建设的设想。
3.4管理理念的创新发展
而随着土木工程的日渐发展,以往的管理理念逐渐被改良或放弃。在我国80年代之初,建筑行业逐步发展的时候,施工方式主要是以外包方式进行。因此,衍生了大大小小不计其数的施工队。其具有较强的流动性,专业性参差不齐,事后处理时无法追责。施工队和工程承包方之间存在利益分歧,因此,一旦出现问题极有可能会演变出更大矛盾。而在新世纪来临之后,大部分的建筑企业,在资金,、技术、人员充足等情况下逐步建立了属于自身的施工团队,并将其作为一个子公司来引领其向规模化,专业化,系统化方向发展。集团化的管理理念,不仅适应了现代社会经济发展的主流形式,也为工程建设更加安全高效提供了保障。除此之外,相关科技的发展也为管理模式的先进化提供了更多思路,创新性的管理理念为我国木工程整体行业进一步实现良性发展提供了强有力的支持。而在未来,社会市场经济的发展趋势之下,大鱼吞小鱼,小鱼吞虾米的市场经济规则也将推动着整体行业的前进和发展。大企业将继续向着专业化,区域化等方向发展,而小企业则会逐步成长起来,联合各项资源发展自身。对当前土木工程整体行业的繁荣奠定市场基础。
3.5资本运作的成熟多样
自上世纪80年代以来,我国将土木工程的主体建设方向融入到社会市场经济体系之中就意味着当前土木工程发展将随着市场经济发展的步伐继续前进。而市场经济的发展从本质上而言是各类资本运作的展现及其融合。当前经济市场,资本运作方式越加成熟并多样,这为当前木工程建筑行业抓紧时机发展自身提供了资金支持,也为当前我国在竞争国际市场提供了坚实基础。因此,在未来随着我国经济发展脚步的越发稳健,市场规则的越发明朗,国际影响力的不断扩大,以及我国在相关领域理念及技术的不断进步,将不断赚取国际先进资源来充实自身,共同促进当前整体行业的稳步发展。
4发展趋势
4.1绿色化
现当代,绿色化发展是国际各类领域发展的重要主题之一。绿色产业也是我国政府极大程度上进行支持和鼓励的产业类型。随着土木工程不断深入社会生产生活的每个角落,对于绿色工程建设这一理念我们将更加努力的去贯彻和落实。绿色环保建筑材料的研发利用,绿色建筑技艺的开发运用,以及绿色的管理理念出现创新,都是促进当前土木工程向绿色化趋势不断发展的重要动力。因此,绿色化是未来土木工程行业发展的重要趋势之一。
4.2信息化
信息化的发展趋势不仅仅体现在现如今的社会生活的每个领域,也同样体现在当前土木工程建设方面,并在实际运用及发展时衍生了更加丰富的内容。计算机技术的运用既是其信息化发展的主要体现之一,也是其实现更加高效运营管理的重要手段。在未来,依托于高科技信息的智能化发展将更加显著,在土木工程建筑领域,能够更多的运用到其相关技术,不断提升土木工程建设的成效。如,利用计算机技术实现从设计到建造的过程完全的依托于机械操作,极大的节省人力物力,实现建设成本的降低。而在相关工程的实际应用方面,智能化系统可以有助于当前通过信息技术,从而加大对于环境的抵御效果。这也能够为实现更大空间上土木工程的发展提供一定基础,从而使建筑设计更加灵活。
4.3系统化
在未来,依托于当前对相关工程管理技术、实现技艺的深入研发,可以实现其整体流程更加系统化。设想,在未来我们将完全的摆脱人工建设所造成的材料浪费,管理失误,数据出错等情况,以更加精准的数据分析结果融入人性化思维,对整体工程实现系统化建设,工程规划、占地使用,物料投入,实际运用和机械建设,实现更高层次的自动化控制水平。除此之外,我们可以在超越空间的距离对指定区域实现精细化操作,如,部分的建设场地,环境较为恶劣,我们可以在舒适的办公条件下通过系统化集成的信息技术实现从前期数据取样分析到最终完成成品的一系列过程,从而降低及避免恶劣环境下人工建设所带来的安全问题。因此,在未来环境下,系统化建设将成为土木工程建设的趋势之一。
4.4高效化
根据目前对相关工程材料建设技术管理措施等进行深入研究和创新,我们可以设想,在未来,将以更加高效的速度去实现土木工程建设。依托于高性能、多功能的机械设备,高精度、多角度的控制系统,我们能够在极短的时间内完成从材料选购到最终工程竣工的一系列过程,而在这个过程中,高效精准将成为这一过程重要主题。
4.5智能化
智能化研究是现如今高科技技术发展的又一趋势,而在未来,也必将成为土木工程建设的主要方向之一。近几年智能化的研究热潮越发高涨,其不仅延伸到家用电器方面,也逐步延伸到大型的工业制造领域,并且在很多方面取得了较大成绩。如,上文所述的未来将在沙漠,海洋,地下以及空中领域进行建筑空间的扩展,而在进行建设时,很多环境都不是我们现如今的人力所能够适应的。因此,我们可以通过坚持智能化领域发展,并将其运用到土木工程建设方面,利用智能化机器设备,实现由机械代替人工的又一历史阶段的实现。因此,综上所言,智能化机械设备的历史将成为土木工程发展的必然趋势之一。
5结束语
综上所述,本文主要对于在当今环境之下,我国土木工程的行业发展现状进行重点分析,从工程发展的规模类型以及相关工程材料研发这两个方面进行重点说明。除此之外,我们结合现如今在土木工程领域的学术成果,在材料、建筑技术、建筑空间拓展、行业及企业管理理念以及企业的资本运作等方向进行未来趋势持续发展的可能性分析。最后,结合分析内容,提出了土木工程在未来主要有六大趋势,分别为绿色化,信息化,系统化,高效化以及智能化。
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王贵南
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