淺談土木工程概論

王婧倚

陜西省建筑科學研究院710082

    土木工程是一種與人們的衣、食、住、行有著密切關系的工程。其中與“住”的關系是直接的。因為，要解決“住”的問題必須建造各種類型的建筑物。而解決“行、食衣”的問題既有直接的一面，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、進行農田灌溉、城市供水排水等，這是直接關系而間接關系則不論做什么，制造汽車、輪船也好，紡紗、織布、制衣也好，乃至生產鋼鐵、發射衛星、開展科學研究活動都離不開建造各種建筑物、構筑物和修建各種工程設施。 

    土木工程隨著人類社會的進步而發展，至今已經演變成為大型綜合性的學科，它已經出許多分支，如：建筑工程，鐵路工程，道路工程，橋梁工程，特種工程結構，給水排水工程，港口工程，水利工程，環境工程等學科。

    土木工程作為一個重要的基礎學科，有其重要的屬性：綜合性，社會性，實踐性，統一性。土木工程為國民經濟的發展和人民生活的改善提供了重要的物質技術基礎，對眾多產業的振興發揮了促進作用，工程建設是形成固定資產的基本生產過程，因此，建筑業和房地產成為許多國家和地區的經濟支柱之一。 

    建筑工程就是興建房屋規劃，勘測，設計，施工的總稱。目的是為人類的生產和生活提供場所。房屋好比一個人，它的規劃就像人生活的環境，是由規劃師負責的；它的布局和藝術處理相應于人的體形、容貌、氣質，是由建筑師負責的；它的結構好比人的骨骼和壽命，是由結構工程師負責的；它的給排水、供熱通風和電氣等設施就如人的器官、神經，是由設備工程師負責的。也像自然界完好地塑造人一樣，在城市我地區規劃基礎上建造房屋，是建設單位，勘察單位、設計單位的各種設計工程師和施工單位全面協調合作的過程。

    結構說穿了，不過就是受力體的反力與內部應力如何與外力達到平衡。建筑首先要解決，也是必須要解決的問題就是受力的問題。我們把解決這個問題的學科稱為建筑力學。建筑力學有可以分為：靜力學，材料力學和結構力學三大力學體系。建筑力學是討論和研究建筑結構及構件在荷載和其他因素影響的工作狀況，也就是建筑的強度，剛度，穩定性。在載荷作用下，承受載荷和傳遞載荷的建筑結構和構件會引起周圍的物體對它們的作用，同時物件本身受載荷作用而產生變形，并且存在著被破壞的可能性， 但是結構本身就具有一定的抵抗變形和破壞的能力，而結構的承載能力的大小是與構件的材料，截面的幾何尺寸，受力性質，工作條件和構造情況有關。而這些關系都可以由力學關系式通過計算而得以解決。

    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社會生產力和科學技術的提高而逐步發展起來的。遠古時代，人類的住、行采用的是石塊和樹木。公元前124世紀先后創制了瓦和磚，人類才有用人造材料做成的住房。17世紀有了生鐵和熟鐵以后，直到18世紀有了波特蘭水泥，才使后來的鋼筋混凝土工程得到蓬勃發展。如今各種高強度結構材料、新型裝飾材料和防水材料的開發，則和20世紀中期以來高分子有機材料在土木工程中的廣泛應用密切相關。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，采用兩種材料的優點，將它們組合在一起，做成的組合結構得到很快發展。現在的建筑中，工程質量的優劣通常與所采用材料的優劣，性能及使用的合理與否有直接的聯系，在滿足相同技術指標和質量要求的前提下，選擇不同的材料不同的使用方法，都對工程的造價有直接的影響。

    在建筑過程中，建筑工程施工是和與建筑力學，建筑材料同樣重要的一個環節。建筑施工是將設計者的思想，意圖及構思轉化為現實的過程，從古代的穴居巢處到現在的摩天大樓，從農村的鄉間小道到城市的高架道路都需要通過“施工”的手段來實現。一個工程的施工包括許多工種工程，諸如土石方工程，深基坑支護工程，基礎工程，鋼筋混凝土結構工程，結構吊裝工程，防水工程，裝飾工程等，各個工種工程都有自己的規律，都需要根據不同的施工對象及施工環境條件采用相應的施工技術，在土建施工的同時，需要與有關的水電及其它設備組成一個整體，各工程之間合理的組織與協調，更好的發揮投資的效益。土木工程施工在發揮效益的同時，還要嚴格按照國家頒發的有關施工技術規范，從而進一步提高我國的施工水平，保證施工質量，降低工程成本。

    任何建筑無不修建在地球表面的地層上，建筑的重量最后都會傳給地層，有地層來承受。支撐建筑的地層被統稱為地基，建筑物在地面以下并將上部 結構的自重與所承擔的載荷傳遞到地基上的構件或部分構件稱為基礎。地基，基礎和上部結構是建筑物的三個不可分割的部分。三者的功能不同，但在載荷的作用下，它們彼此相關，是共同作用的整體。地基可分為天然地基和人工地基，基礎根據埋深分為深基礎和淺基礎，基礎和地基的質量是保證建筑物的安全和正常使用的關鍵所在，建筑物的地基在建筑物的載荷作用下既要保持整體的穩定性又要是地基產生的沉降在建筑物許可范圍內，而地基本身應有足夠的強度，剛度和耐久性，同時還要考慮修基礎的方法和必要的擋土擋水及相關措施。

    隨著人們生活的水平的不斷提高，人們對自己所處的建筑空間已經不僅僅單純從數量上提出更高的要求，而且從質量上也提車了更高的要求，要求環境的美觀，有一定的舒適度。這就需要對建筑進行必要的裝修。如果說建筑主體工程構成了建筑的骨架，那么裝飾后的建筑則成了有血有肉的有機體，最終以豐富的，完善的面貌出現在人們的面前，最佳的建筑應該充分體現各種裝飾材料的有關特性，結合現有的施工技術，最有效的手法，來達到構思所要表達的效果。建筑裝修要考慮建筑空間的使用要求，保護主體機構免受損害，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，施工技術和經濟的可行性等。房屋建筑發展的同時，像房屋建筑一樣影響著人們生活的道路，橋梁，隧道等也取得了長足的發展。

    總的來說土木工程是一門古老的學科，它已經取得了巨大的成就，未來的土木工程將在人們的生活中占據更重要的地位。地球環境的日益惡化，人口的不斷增加，人們為了爭取生存，為了爭取更舒適的生存環境，必將更加重視土木工程。在不久的將來，一些重大項目將會陸續興建，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想。科技的發展，以及地球不斷惡化的環境必將促使土木工程向太空和海洋發展，為人類提供更廣闊的生存空間。近年來，工程材料主要是鋼筋，混凝土，木材和磚材，在未來，傳統材料將得到改觀，一些全新的更加適合建筑的材料將問世，尤其是化學合成材料將推動建筑走向更高點。同時，設計方法的精確化，設計工作的自動化，信息和智能化技術的全面引入，將會是人們有一個更加舒適的居住環境。一句話，理論的發展，新材料的出現，計算機的應用，高新技術的引入等都將使土木工程有一個新的飛躍。這是一門需要心平氣和和極大的耐心和細心的專業。因為成千上萬，甚至幾十萬根線條要把建筑物的每一處結構清楚的反映出來。沒有一個平和的心態，做什么事情都只是浮在表面上，對任何一幢建筑的結構，對要從事的事業便不可能有一個清晰、準確和深刻的認識，這自然是不行的。從事這個行業，可能沒有挑燈夜戰的勇氣，沒有不達目的不罷休的精神，只會被同行所淘汰。這是一個需要責任感和愛心的行業。要有一顆負責的心——我一人之命在我手，千萬人之命在我手。既然選擇了土木，就應該踏踏實實的肩負起這個責任。

    最后，這是一個不斷追求完美的行業。金字塔，壯觀吧；長城，雄偉吧......但如果沒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造這同樣的建筑。設計一幢建筑的結構是很繁，但是這都是經歷了數個世紀的滌蕩，經過不斷的積累，不斷改良，不斷創新所得到的。而且這樣的追求，絕不局限于過去。試想，如果設計一幢建筑能夠像計算一加一等于二一樣簡單而易于掌握，那何了而不為呢？因此，土木工程師總是在不斷的求索中。一個最簡單的結構，最少的耗費，最大的功用。選擇土木，選擇了一條踏實勤奮，不斷創新，追求完美的道路。

(本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網絡設計項目投資中心：雷丹 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)