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土木工程与建筑工程的可持续发展
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土木工程与建筑工程的可持续发展【1】
摘要：可持续发展是人类繁衍和生存的保证，是人类在开展各类活动中必须考虑的因素。
作为人类作用于自然生态环境最重要的生产活动之一,土木工程和建筑工程活动同样也要考虑可持续发展。
关键词：土木工程;建筑工程;可持续发展;措施
可持续发展是世界各国正确处理协调人口、资源、环境与经济间相互关系的共同发展战略,是人类求得生存和发展的唯一途径。
作为消耗资源较多的两种人类活动，土木工程和建筑工程必须遵守可持续发的规律和要求。
一、土木工程的可持续发展
1.土木工程材料的可持续发展。
随着时代的进步和经济的发展,如何使地球上的有限资源得到有效地利用,使人类工作与生存空间得到全面改善及迅速扩大，是人们必须正视的问题。
未来土木工程材料在原材料、生产工艺、性能及产品形式诸方面均将面临可持续发展和人类文明进步的严酷挑战，开展生态建材产品的开发、生产和应用以及人居生态环境的优化设计成了人们关注的热点。
生态建材的未来发展主要体现在采用新技术促使传统建材自主创新、不断研制开发系列生态建材两个方面。
2.土木工程设计阶段的可持续发展。
1)初步设计阶段。
规划设计时须结合当地生态、地理、人文环境特征,收集有关气候、水资源等资料,最大限度地提高能源和材料的使用效率,做到可持续发展。
2)技术设计阶段的可持续发展。
技术设计阶段的主要工作是协调好各有关工种之间的关系,使各工种之间能够密切配合,编制出拟建工程所需的各有关工种的相关文件。
3)施工图设计阶段的可持续发展。
该阶段的可持续发展问题值得进行深入研究,如及时对现行规范进行统筹修订、研究开发优化设计软件并积极开展优化设计使工程结构真正达到“安全、经济”等等,均是施工图设计阶段可持续发展战略所要做的工作。
3.土木工程施工阶段的可持续发展。
在土木工程施工过程中,会给生态系统带来一定的破坏和影响,因此要在土木工程业中落实可持续发展思想,这对可持续发展战略的实现具有重要意义。
因此我们提出了绿色施工,绿色施工涉及到与可持续发展密切相关的生态与环境保护、资源与能源利用、社会与经济发展问题,实施绿色施工是可持续发展思想在工程施工阶段的应用,对促进土木工程行业的可持续发展具有重要意义。
提高人们的绿色施工意识、解决经济性障碍、建立和完善法规制度体系和评价体系,是促进绿色施工的必要措施。
随着可持续发展战略的进一步实施,实施绿色施工将成为社会进步的必然选择。
4.土木工程使用阶段与拆除阶段的可持续发展。
土木工程使用与拆除阶段具体措施:降低人为的能源消耗、提高资源的利用率、创造良好的使用环境、应对自然因素影响的工程腐蚀现象、做好土木工程结构的健康监测工作、加强结构的维护保养,延长结构的使用年限、制定周密的拆除计划、控制建筑拆除对环境的影响,对拆除废弃物进行综合利用,对于土木工程可持续发展战略来说,具有明显而深远的意义。
二、建筑工程的可持续发展
1.基础施工中避免污染，节约资源。
基坑的围护尽量采用可回收利用的钢板桩，不仅钢板桩密封效果好，而且可节约资源。
沉预制桩尽量采用震动沉桩，避免柴油锤的空气和噪音污染。
在深基础中，尽量设计成现场灌注桩，可避免预制桩的接桩和截桩所造成的材料浪费，还可减少配筋，做到尽量节约资源。
2.混凝土施工中避免污染，减少浪费。
在受力钢筋的连接中，尽量采用目前技术已经比较成熟的机械连接，机械连接可以避免传统焊接的明火、空气的污染，而且操作方便、安全、连接可靠。
混凝土投料中的投料顺序，要注意将水泥夹在骨料之间，避免水泥灰扬尘，造成环境的污染。
尽量采用商品混凝土和商品砂浆，可减少砂石现场散堆放、倒放等造成的损失达5%-7%，节约水泥10%。
混凝土的养护尽量采用太阳能、洒水等自然养护，以节约能源。
3.尽量避免工人偷工造成质量问题和浪费。
公路是由路基和路面组成，路面则是由面层、基层、底基层组成，为了节省材料、降低费用，我们往往作成几个面层和几个基层，而工人有时工作不负责任，想到反正上面还有几层，因此不认真施工，不仅造成公路的质量问题，还加大了上层好料，造成浪费、提高了费用。
内外墙粉刷也会出现这样的问题，应该教育工人尽量避免。
我们应该大力推行每一次施工到位，减少耗材、耗能和环境污染。
4.加强废弃砖瓦的再生利用。
现阶段，砖混结构在城市老建筑和小城镇建筑中还比较常见，这些砖混结构的建筑报废后，会产生大量废弃砖瓦，可将其再次利用到建筑工程中。
在废弃混凝土公路的处理上，我们目前进口的设备“平地王”，可将废弃的公路的混凝土破碎成大小均匀(约2-3cm)的颗粒，重新利用其作为混凝土的骨料使用，这就是国外推行的公路路面再生和废旧材料的利用，既去掉了破碎的混凝土路面，减少了污染，又利用了废料，节约了资源，可谓一举两得,
5.加强施工现场管理。
在施工现场，应该全面加强对工程物资和堆放物资的仓库的管理，避免优材劣用、长材短用、大材小用等不合理现象,尽量就地取材，减少建筑材料在运输过程中造成的损坏及浪费,加强施工组织管理，使建筑垃圾产生量占建筑材料总用量的比例尽可能降低,工地还要重点加强对沥青池和石灰熟化池的管理，减少空气污染。
三、结束语
土木工程与建筑工程施工的可持续发展是一个相当漫长的历史过程，在实施可持续发展的过程中，需要技术与经济的全面支持，这就要求我们要充分利用国际国内两种资源和两个市场，在引进国外可持续发展技术的同时，发展我国土木、建筑施工领域可持续发展的新技术、新材料、新设备和新工艺，工程机动车污染控制技术，建筑垃圾处理处置、废弃物的再生与利用及资源化利用技术与装备等等，来加快我国可持续发展战略的步伐。
参考文献:
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土木工程走可持续发展之路【2】
摘要：土木工程是人类历史上年代最久远的“技术科学”，作为一种系统的产业活动，土木工程的实质是生产的过程，是一种技术过程。
土木工程也是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。
作为一个重要的基础学科，土木工程有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，技术经济与艺术统一性。
随着人类社会的进步而发展，土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科，并已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。
土木工程共有六个专业：建筑学，城市规划，土木工程，建筑环境与设备工程，给水排水工程和道路桥梁工程。
通过一个学期土木工程概论课的学习，我已经深深地感受到土木工程涵盖的广泛，体味了前人取得的成就，也领悟了作为一名土木工程师的重大责任。
当然，我们不能沉浸于现已取得的辉煌成就，止步不前。
我们还应当与时俱进，去挖掘，去发现，去思考，去想象，去创新。
在此，作为一名中国未来的土木工程师，我想结合土木工程的历史，结合我国的国情和世界形势，谈一谈土木工程的可持续发展之路。
1、对土木工程的历史、现状和未来发展的认识
1.1.1古代土木工程
古代土木工程具有很长的时间跨度，它大致从公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶，前后约7000年。
在房屋建筑、桥梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了辉煌的成就。
一些文明古国的不少传世杰作，至今巍然屹立。
譬如我国的长城，埃及的金字塔等。
公元6世纪建成的赵州桥，是世界上最早的敞肩式拱桥，于1991年被美国土木工程学会选为世界上地12个土木工程里程碑。
1.1.2近代土木工程
近代土木工程的时间跨度从17世纪中叶到20世纪中叶，前后约300年时间。
在此期间，建筑材料从以天然材料为主转向以人造材料为主，建造理论也从主要以总结长期建造经验向重视科学兼顾经验转变。
建造技术方面，一些性能优异的大型机械伴随着各种极为有效的施工方法的出现，使得人们开始能建造结构复杂或所处环境恶劣的土木工程。
期间建成的埃菲尔铁塔、帝国大厦和金门悬索桥，至今仍不失为伟大的土木工程。
1.1.3现代土木工程
现代土木工程起始于20世纪中叶。
发展至今，土木工程在建筑材料、结构理论和建造技术方面都取得了极其巨大的进步。
建筑材料方面，高强度混凝土、高强低合金钢、高分子材料、钢化玻璃越来越多地出现在建筑上。
结构理论方面，利用电子计算机强大的运算和绘图能力，力学分析和计算的结果更加符合结果的实际情况，使得在结构设计上更为可靠。
对于建筑技术，已经发展到机—电—计算机的一体化，施工过程中，不论是上天、入地还是翻山、下海，都已不是施工的障碍了;而焊接技术的普遍使用，也使得钢结构的发展进入了一个新的阶段。
现代土木工程造就的举世瞩目的建筑有：我国台北的国际金融中心，上海金茂大厦，马来西亚吉隆坡的石油大厦双塔楼，法国的诺曼底斜拉桥等。
1.2对土木工程的现状的认识
现今的土木工程，正日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合。
公共和住宅建筑物要求的建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备日益结合成为整体。
工业建筑物则要求恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防辐射、防火、防爆、防磁、防尘、防高(低)温、耐高(低)湿，并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。
另外，高层建筑大量兴起，地下工程高速发展，城市高架公路、立交桥大量出现，并逐步实现交通运输高速化、水利工程大型化。
值得一提的是我国实行改革开放以后，综合国力有了很大提高，已具备更大规模开发和利用水资源的条件，如三峡水利枢纽，南水北调工程等都是世界一流的大型水利工程。
1.3对土木工程未来发展的认识
随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展，中国将面临一个更大规模的建设高潮。
可以说，我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期。
而且这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注。
作为跨世纪的一代，这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。
同时，我们也深深感到，这是一个“机遇”与“挑战”并存、“合作”与“竞争”交织、“创新”与“循旧”相争的时代，如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势，开创具有中国特色、具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元，是对我们跨世纪一代人的严峻挑战。
2、我的感受和认识：中国的土木工程要走可持续发展之路
我国的土木工程有自己的特殊性。
“中国是世界上人口最多的国家，一项大资源被13亿一除即变得微不足道，而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”刘西拉教授此语切实道出了我国的困难之所在。
我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列，而人均占有量却全部低于世界平均水平。
人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。
走可持续发展迫在眉睫。
而土木工程，也必当立足长远，走出一条可持续发展之路。
放眼世界，美国的现代化进程可谓先进，而现今资料表明：未来美国要投入16000亿美元来解决已建工程的不安全状态，譬如，氯离子所引发的建筑锈蚀等等。
作为当代土木工程师，在传承前人辉煌成就的同时，也必须多多吸取已出事故的教训，在今后的工作中进行创新改良，实现可持续发展。
2.1发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展
土木工程在实际使用过程中，会出现不同程度的损伤或性能退化，这将影响起承载能力和耐久性，甚至引发严重的工程事故，带来重大的人员伤亡和经济损失，产生严重的社会影响。
因此，从建筑建成的一刻起，就要做好健康监测、修复和加固的准备。
随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，人们提出了结构健康监测的概念，给土木工程的发展带来革命性的变化。
结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等，对结构的健康状况进行评估，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，确保结构安全运营，延长结构使用寿命。
近年来，大型土木工程特别是大跨度桥梁结构的健康监测技术成为国内外工程界和学术界关注的热点，通过科研和工程技术人员的努力取得了卓有成效的研究成果。
国内外近年新建的许多大型桥梁都安装了结构健康监测系统，如我国的上海徐浦大桥、江阴长江公路大桥、东海大桥、香港地区的青马大桥，韩国Seohae桥和Youngjong桥、美国CommodoreBarry桥和加拿大Confedration桥等。
像这样，通过发展结构健康监测与安全预警，在第一时间发现建筑可能出现的问题，及时进行修复与加固，既避免了可能出现的建筑事故，也基本解决了建筑过快老化损坏，不得不拆去重修的尴尬局面，及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费，实现建筑使用的可持续发展。
2.2合理利用自然资源，注重既有土木工程设施的再利用，实现可持续发展
“可持续发展是在不牺牲后代并满足其需要能力的条件下，满足当前的需要”。
合理利用自然资源，则要在土木工程的建设、使用和维护过程中，土木工程师主动做到节能节地，并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用。
比如，我们可以充分利用建筑绿化，在夏季有效降低灰砖墙表面温度，从而减少空调的使用量;可以使用节能保温型的多孔砖或复合墙体作为墙体材料，达到冬季保温隔热的作用;还可以太阳能、地下热能等新能源，减少不可再生资源用量的减少。
另外，对既有建筑的再利用也是可持续发展的重要手段之一。
这方面，上海已经取得不少成功的经验：大量不用的厂房，很多已经转变为展览厅、办公楼、艺术家工作室等。
这样的改造再利用，既符合现代使用的要求，又节约了能源，避免了浪费，不失为一种有效的办法。
2.3开发利用再生资源和绿色资源，实现可持续发展
世界上每年拆除的废旧混凝土，工程建设产生的废旧混凝土等均会产生巨量的建筑垃圾。
我国每年的施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨，产生的废混凝土就有1360万吨，清运处理工作量大，环境污染严重。
此外，我国是20年来世界水泥生产的第一大国，而这本身是一项高耗资源、高耗能、污染环境的行业。
与其他材料相比，钢材和再生混凝土较为符合绿色建材的标准，应当大力发展这样的绿色建材。
对此，日本的爱知世博会，给我们上了生动的一课：材料方面，世博会的各种建筑材料表面上看很高档，但是很多都是废物利用。
许多木版都是由建筑用木材废料加工而成，到处摆放的坐椅，是电视机壳粉碎后制成。
丰田展馆内壁由回收的废纸加工而成，长久会场日本馆，既追求了人与自然和谐，也节约了经济开支，所使用的大部分钢材和木料，都可以回收利用。
同时，竹壁的优越性在3到9月爱知的酷暑也显现无遗。
竹子本身的性能大大降低了室内温度，空调的使用也明显减少。
这一点给了我众多的思考：在建筑选材方面，在合适之处应用自然的可再生资源，节约开支的同时，也实现了生态与建筑的和谐可持续发展，何乐而不为呢?
另外，在日本爱知世博会长久手会场，茧状日本馆为减少热负荷，利用墙面绿化、生物降解塑料材料和间伐木材(森林中被砍掉的细木材)实现了环保功能。
以“自然的智慧”为主题的爱知世博会，展馆建设大量应用现代科技成果，突出环保性和功能性，反映出人类对自然美的孜孜追求。
而这，也应当是未来土木工程师要学习和发展的方向。
我国建筑中，李国豪教授设计的扬浦大桥也堪称经典。
引桥部分的螺旋式上升结构，节约人民币数亿元，是土木工程实现经济性可持续发展的典范。
当然，可持续发展，绝不是一味地追求节省，而是要寻求一种最合理的中间状态，既要保证建筑有足够的创意，也要追求完美的技术经济指标，以最少的投入获得最大的效益。
我们依旧还是要创造经典，但是绝不能建立在挥霍金钱，建立在耗费更多的资源、能源的基础之上。
现今，建筑世界已经进入到生态美学的时代，注重文化、生态、工程与环境之间的关系，注重人性化、节能与可持续发展，才是当代工程师的着眼方向。
3、身边的土木工程实例
我已经在上文中提及了许多土木工程实例，也述说了我对它们的一些认识。
下面，我想注重谈一下对苏通大桥的了解。
苏通大桥连接苏州与南通两座古城，如今正在显露雄姿。
这座全长32.4公里的大桥，是在建中的世界第一大桥。
据苏通大桥建设副总指挥何平介绍，苏通大桥由跨江大桥工程和南、北岸接线工程三部分组成。
全线采用双向六车道高速公路标准。
大桥总投资约64.5亿元，预计2008年底建成。
苏通大桥的建设过程将攻克一系列世界性难题，并创造四个世界之最。
最大主跨。
苏通大桥为斜拉桥。
斜拉桥自上世纪50年代开始修建，世界上已建成的各类斜拉桥有200余座。
目前世界上已建成的最大跨径斜拉桥为主跨890米的日本多多罗大桥，在建的香港昂船洲大桥主跨1018米，苏通大桥跨径1088米，建成后将成为世界最大的跨径斜拉桥。
最深基础。
苏通大桥主墩基础由131根长约120米、直径2.5米至2.8米的钻孔灌注桩组成，承台长114米、宽48米，面积有一个足球场大，是世界规模最大、入土最深的桥梁桩基础。
最高塔桥。
目前已建最高桥塔为多多罗大桥224米钢塔，苏通大桥塔为高300.4米的混凝土塔，比在建的香港昂船洲大桥桥塔高6米，为世界最高的桥塔。
最长拉索。
苏通大桥最长拉索为577米，最大重量为59吨，比多多罗大桥斜拉索长100米，为世界上最长的斜拉索。
交通部总工程师凤懋润说，苏通大桥是世界第一跨度斜拉桥，将成为中国由桥梁大国向桥梁强国转变的第一个标志性建筑。
4、土木工程专门人才应具有的素质
成为优秀的土木工程师，必须具备“四要素”，即知识结构、实践技能、能力结构以及综合素质与创新意识。
知识结构包括：公共基础知识，专业基础知识和专业知识。
首先，优秀的土木工程师必定有扎实的公共基础知识，并且，在熟悉了解自然科学的基础之上，良好的思想道德心理素质和人文、社会科学基础知识也必不可少。
其次，优秀工程师还必须有过硬的专业基础知识。
对工程数学、流体力学、岩土工程、结构工程等都要有扎实的理解和较强的应用能力。
第三，还要有深入的专业知识。
不论是从事铁道工程、隧道工程、地下工程还是建筑工程，每一个工程师都要对所偏重行业有着先进的专业知识。
只有这样，才能使我国的土木工程事业，走在世界的前列。
土木工程离不开实践。
因此，工程师要具备高超的实践技能。
譬如：制图技能、计算机应用技能、工程测量技能和结构检测技能等。
作为土木工程学院的本科学生，我会在大学四年的学习过程中，努力掌握好计算机语言与程序设计技能，珍惜每一个上机实习的机会，并在大学物理实验、材料实验和结构实验中掌握一般结构实验的基本方法，初步具备结构检验的技能，做好技术实习、课程设计，争取在结构设计大赛中获奖。
此外，工程师与科学家的不同在于不仅受到自然规律的制约，还会受到社会规律的约束。
工程技术人员的的每个工程方案的完成都是某种“社会活动”，绝不可能靠一个人在房间里单独完成。
因此要有足够的能力与社会打交道，遵循好社会规律。
在学习生活中，我将不断提高自己的自学能力，从学习中提升工程能力，在学生工作中提升管理能力，逐步完善自己的知识结构，从中培养出科技开发能力并在表达能力和公关能力上多下工夫。
不过，这些技能还构不成一个真正有助于我国可持续发展的土木工程师。
因为工程师最重要的是具备高尚的道德文化修养和思想品质。
为了国家和民族的利益，献身祖国的事业。
为了国家的荣誉，能有强烈的竞争意识。
具备唯物辨证的思想方法，有蹋实、严谨、苦干的工作作风。
只有这样，才能做一名合格的中国土木工程师。
我们还应看到，我国的土木工程事业与世界一流水平还有一定的差距。
譬如国内的不少高层建筑(包括上海的环球金融中心)，其工程设计几乎全部由国外承担，钢材几乎全部从国外进口，工程总承包也大多由国外承担，只有钢结构制作与安装等工作由国内单位承担。
获得完全自主的知识产权，实现工程建筑的国产化，赶超国际水平，需要我们青年一代去完成!
作为祖国未来的土木工作者，我将努力做到：
1.达好基础，学好外语，承认不足，不甘落后，不断在创新、质量和美学上下工夫。
2.提升自己的竞争意识，敢于参与国际大赛并获得奖项;
3.工作结合我国国情，特别是考虑由于人口负担过重造成的能源不足、水资源和耕地缺乏。
特别注意不使西方发达国家在他们发展过程中由于当时对可持续发展认识不足造成的错误与严重后果在中国的大地上出现!
我将不断提升能力，鼓足干劲，与其他同学一道，走出一条自主创新、可持续发展的有中国特色的土木工程发展之路，共同将我国的土木工程事业推向新的高潮!
参考资料：
《土木工程》(英)斯科特(Scott，J.S.)撰中国建筑工业出版社
《土木建筑文献检索与利用》肖友瑟主编大连理工大学出版社
《土木工程总论》丁大钧，蒋永生编中国建筑工业出版社
《土木建筑工程概论》王继明主编高等教育出版社
《土木工程学报》中国土木工程学会土木工程学报编辑部
《土木工程》中国土木工程学会科学出版社
《土木工程概论》上海交通出版社
《土木系统工程》机械工业出版社
《INTRODUCTIONOFCIVILENGINEERING》中国建筑工业出版社
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