关于土木工程的初步认识
摘要:土木工程作为最古老的工程之一，既有着悠久的发展史，又有着美好的未来。材料作为土木工程的物质基础，在工程建设中有着举足轻重的作用。其中，最主要的就是钢筋混凝土了。而和衣食住行之首“住”关系最密切的就是房屋工程。
关键词：发展史 材料 混凝土结构 房屋 展望
土木工程的发展史经历了古代、近代和现代三个阶段。
古代的土木工程的历史跨度很长，它大致从旧石器时代（约公元5000年起）到17世纪中叶。当时的各种设施主要依靠经验，根本没有什么设计理论可言。所用的材料也是十分简单的自然原料。如石块、草筋、土抷等。到了公元前一千年左右才开始采用烧制的砖。并且，这一时期的工具也是很简单。尽管如此，我们的老祖宗还是给我们留下了许多有历史价值的建筑，甚至有些工程从现代的角度来看也是非常伟大的、难以现象的。
在西方，最著名的有埃及的金字塔，建于公元前2700年到公元前2600年。其中以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大。该塔塔基是正方形，每边长230.5米，高约146米。用230余万巨石砌成。塔内有甬道、石阶、墓室等。又如希腊的帕特农神庙，古罗马斗兽场等都是令人神往的。
在中国，最著名的当数万里长城。它东起山海关、四至嘉峪关。全长5000余公里。又如公元590年到608年在河北赵县建成的赵州桥。它为单孔圆弧弓型石拱桥。全长50.82米，桥面宽10米。单孔跨度37.02米，矢高7.23米。用28条并列的石条拱砌成，拱肩上有4 个小拱。既可减轻桥自重，又便于排泄洪水，且显得美观。经千余年后尚能正常使用，确实为世界石拱桥的杰作。
近代的土木工程的时间跨度为17世纪中叶到第二次世界大战前后，历时300余年。在这一时期，土木工程逐渐形成一门独立学科。与古代的土木工程相比，它有了自己新的特点和提高。
首先，有力学和结构理论作为指导。如1683年意大利学者伽利略发表了“关于两门新科学的对话”。1687年牛顿总结出力学三大定理。1852年法国的纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法。其次，砖、瓦、木、石等建筑材料得到日益广泛的使用，混凝土、钢材、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展。如1824年波特兰水泥的发明。1867年钢筋混凝土开始应用于土木工程史上。1859年火炉炼钢法的成功使得钢材得以大量生产并应用于房屋、桥梁的建筑上。最后，施工技术进步很大，建造规模日益扩大，建造速度大大加快。
现代的土木工程为20世纪中叶第二次世界大战结束后至今的土木工程。二战以后，许多国家经济起飞，现代科学技术迅速发展，从而为土木工程的进步发展提供了强大的物质基础和技术手段。他们具有以下特点：土木工程功能化；城市建设立体化；交通运输高速化。由于社会发展出现了以上3方面的要求，必然使得构成土木工程的3 个要素：材料、施工和理论也要出有新的发展趋势，即建筑材料的轻质高强化，施工过程的工业化、装配化，设计理论的精确化、科学化。
材料是指应用于土木工程建设中的无机材料，有机材料和复合材料的总称。材料作为土木工程的三大要素之首在建设工程中有着举足轻重的地位：首先，土木工程材料是建设工程的物质基础。其次，土木工程材料与建筑结构和施工之间存在着相互促进、相互依赖的密切关系。另外，建筑物的功能和使用寿命在很大程度上取决于土木工程材料的性能。再着，建设工程的质量在很大程度上取决于材料的质量。最后，建筑物的可靠度评价在很大程度上依存于材料可靠度的评价。材料的发展既标志着人类文明的进步，也标志着土木工程建设事业的进步。
混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和各种其它形式的加筋混凝土结构。素混凝土结构常用于路面和一些非承重结构。预应力混凝土结构是结构或构件中配置了预应力钢筋加预应力的结构。在大多数情况下，混凝土结构是由钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土结构。
钢筋混凝土结构凭着其强度高、耐久性好、可模性好、整体性好、易于就地取材等特点，在土木工程中得到了广泛的应用。房屋建筑方面：我国20世纪90年代建成的广州国际大厦（高200米，地上63层，地下2层）、1990年建成于美国芝加哥的威可德赖夫大楼（高296米，63层）、德国的密思垛大厦（高256米，70层）香港中心大厦（高374米，78层）等采用了混凝土结构。桥梁方工程面：香港的青马大桥，跨度1377米。桥体为悬索结构，其中支撑悬索的两端立塔高202米，是混凝土结构。又如上海杨浦大桥，主跨602米，为斜拉桥其桥塔和桥面均为混凝土结构。水利及其他工程方面：我国的龙羊峡水电站拦河大坝也为混凝土结构重力坝，坝高178米，坝顶宽15米，坝底宽80米，坝长393.34米。是我国目前以建坝中最高的。又如长江葛洲坝水利枢纽工程，发电能力271.5万千瓦，库容量15.8亿立方米，整个工程混凝土用量达983万立方米。
房屋工程是兴建房屋的规划，勘测，设计，施工的总称。目的是为了人类生产和生活提供场所。
说到房屋，我们首要解决的是它的“使用性”，即要有舒适的环境、宽敞的空间、合理的布局、坚实可靠的结构、先进优质和方便的使用实施。解决了物质要求，还要解决精神的要求“美观”，即房屋要看上去美观、协调，让观察者的视觉和心灵有美的感受。另外，必须考虑的就是经济问题，它要用尽可能少的基金、材料和人力，在尽可能短的时间里，优质的完成房屋的建设。
房屋好比一个人，它的规划就像人生的环境，是由规划师负责的；它的布局和艺术好比人的体形、容貌、气质，是由建筑师负责的；它的结构好比 人的骨骼和寿命，是由结构工程师负责的；它的给排水、供热通风和安全好比人的器官、神经，是由设备工程师负责的。
面对群起而立的高楼大厦、阡陌交通的道路，确实令人欣慰。但是，我们也必须清楚地认识到面临的危急形势：地球上居住人口剧增；土地资源有限；生态环境受到严重破坏；土地荒漠化；工业革命以来一次次的重大变革；工业迅速发展；航空、航天事业等高科技事业的发展。况且，土木工程作为古老的工程技术之一，它的发展受传统观念的影响很深，发展速度也较其他的工程缓慢。
为了争取生存的空间、为了争取舒适的环境，土木工程需要在以下几方面大力发展：
1. 建筑材料向高性能、多品种和组合利用方向发展。
2. 工程项目向更高、更快、更深的方向发展。
3. 发展可持续的土木工程。
4. 大力发展计算机技术在土木工程中的应用。
5. 生产技术和生产方式发生重大变化。
6. 大力改善和提高人们的生活水平和工作质量。
7. 向海洋和沙漠进军
