土木工程感悟
摘要：土木工程是个庞大的学科，但最主要的是建筑，建筑无论是在中国还是在国外，都有着悠久的历史，长期的发展历程。整个世界每天都在改变，而建筑也随科学的进步而发展。力学的发现，材料的更新，不断有更多的科学技术引入建筑中。以前只求一间有瓦盖顶的房屋，现在追求舒适，不同的思想，不同的科学，推动了土木工程的发展，使其更加完美。
[关键词]：土木工程;建筑;力学;材料。
土木工程的英文是Civil Engineering ,直译是“民用工程”，它是建造各种工程的统称。它的原意是与“军事工程”相对应的。在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering，因为它们都具有民用性。后来，随着工程科学技术的发展，机械、电气、化工都已逐渐形成独立的科学，Civil Engineering就成为土木工程的专门名词。至今，在英语中，Civil Engineering还包括水利工程、港口工程;而在我国，水利工程和港口工程也成为与土木工程十分密切的相对独立分支。土木工程既指建设的对象，即建造在地上，地下，水中的工程设施，也指应用的材料设备和进行的勘测，设计施工，保养，维修等专业技术。
土木工程是一种与人们的衣、食、注行有着密切关系的工程。其中与“妆的关系是直接的。因为，要解决“妆的问题必须建造各种类型的建筑物。而解决“行、食衣”的问题既有直接的.一面，也有间接的一面。要“行”，必须建造铁路、道路、桥梁;要“食”，必须打井取水、兴修水利、进行农田灌溉、城市供水排水等，这是直接关系。而间接关系则不论做什么，制造汽车、轮船也好，纺纱、织布、制衣也好，乃至生产钢铁、发射卫星、开展科学研究活动都离不开建造各种建筑物、构筑物和修建各种工程设施。
土木工程随着人类社会的进步而发展，至今已经演变成为大型综合性的学科，它已经出许多分支，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。[1]
1.1 土木工程历史悠久
早在上古时代，人类就野处穴居，新石器时代后期仰韶文化遗址中已发现用木骨泥墙构成的居室，到公元前20世纪，已发现有夯土的城墙，商代时已逐渐采用粘土做成的版筑墙，西周时期已有烧制的瓦，战国墓葬中发现有烧制的大尺寸空心砖，这些都是土木工程的雏形。随着文明的不断进步，土木工程也在不断的发展，各种桥梁，水利工程建筑应运而生。我国著名的万里长城，都江堰，故宫建筑群等都是我国珍贵的土木文化遗产，还有世界的众多土木建筑，也都别巨匠心，充分体现了土木工程的魅力。其中埃及金字塔，修建过程仍是土木工程中的一个不解之迷。
1.2 土木工程的现状和展望
从18世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始应用，以及19世纪20年代后期预应力混凝土的制造成功，实现了两个飞跃，使建造摩天大楼和跨海峡1000m以上大桥成为可能。目前最高的钢结构高层建筑高度为443m,是1974年建成的美国芝加哥Sears塔楼，而1996年在马来西亚吉隆坡建成的石油双塔楼，为混凝土结构，高450 m，是最高的混凝土高层建筑。现在最大跨度的悬索桥跨长为1410m(英国恒伯尔桥)，斜拉桥为856m法国诺曼第桥，世界高速公路最长的为美国，总长81105km,其次为德国约12000km。大坝最高的为瑞士大狄克桑斯坝，高285m。电视塔最高的为加拿大多伦多预应力混凝土塔，高549m，其次为莫斯科预应力混凝土塔，高537m。
我国改革开放后建设了很多高层建筑，上海金茂大厦高420 m现居世界第三。1993年10月1日通车的上海杨浦斜拉桥，主跨602 m，位居世界第二，其余拱桥，悬索桥，铁路桥，高速公路，电视塔，大坝等也都位居世界前列。这些都是土木工程不断发展的结果，当然，土木工程的发展是永无止境的，未来的土木工程将有许多更新的科技，土木工程将向高空延伸，向底下发展，向海洋拓宽，向沙漠进军，向太空迈进，土木工程也将变换新的方式，就如当年的手工绘图，现在已用计算机绘图一样。科技的不断发展，必将带动土木工程的不断发展。
1.3土木工程相关材料机器在建筑中的作用
任何土木工程建筑物与构筑物都是用相应的材料按一定的要求建造的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。从古至今，土木工程的发展要求与材料的数量、质量之间存在着相互依赖和相互矛盾的关系。土木工程材料的生产和使用就是不断解决这个矛盾的过程中不断的发展和完善的。
早在原始社会时期，人们为了抵御雨雪风寒和野兽袭击，居于天然山穴和树巢中，即所谓“穴居巢处”，进入石器、铁器时代人们开始使用简单的工具砍伐树木和茅草，搭建简单的房屋，开凿石材建造简易的房屋以及纪念性构筑物。进入青铜器时代出现了木结构及“版筑建筑”即墙体用木板或木棍做边框，然后在框内浇注黏土，用木杵夯实之后将木板拆除的建筑物。此时已经能够建造出舒适性较好的建筑物，所使用的主要是天然石材，木材，黏土，茅草等天然材料。
到了人类能够用黏土烧制砖、瓦，用石灰岩烧制石灰之后，土木工程材料由天然材料进入了人工材料阶段，使用的结构材料主要是砖，石和木材。
1.砖
砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积小便于组合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点。所以至今仍然广泛地用于墙体、基储柱等砌筑工程中。由于屈才方便简单，廉价，所以这种材料在土木工程建筑中占有举足轻重的地位，随着社会的发展，新材料和新技术的应用，更多环保型，节约性材料的相机诞生，以为着土木工程材料新的发展方向，但基于砖石材料必是主流!
2.石
天然石是最古老的土木工程材料之一，由于天然石有很高的抗压强度，良好的耐磨性和耐久性;资源分布广泛，蕴藏量富，便于就地取材，生产成本低等优点。是土木工程中修筑城垣，桥梁，房屋，道路和水利工程的主要材料。例如古埃及的金字塔和中国的赵洲桥以及古长城等。纵观世界乃至我国建筑历史及其成就，几乎无不基于石而立的建筑，石在土木工程材料中可以算是基本的材料但是却详单的重要，不管是在抗洪抗震等方面还是在美观美学等方面都相当的重要!
3.木材
木材是人类使用最早的土木工程材料之一，具有轻质高强、耐冲击、弹性和韧性好，导热性低，纹理羌观、装饰性好等特点。但存在各向异性，可能受含水率和天然疵病的影响较大，易燃、易虫蛀等缺点。木材易于加工，并且通过加工处理.远可以克服或减轻各向异性、含水率和天然疵病等对性能的不良影响。因此，木材在古建筑及现代建筑中都得到了极为广泛的应用。木材是由树木加工：而成，树木种类繁多，按树种木材分为针叶树和阔叶树两大类。
针叶树的树叶呈鳞片状或针状，多为常绿树，树干高大而通直，纹理平顺，材质均匀，易得大材。其木质较软，易于加工，故又称为软木材。针叶树木材的表观密度和胀缩变形较小，强度较高，树脂含量高，耐腐蚀性强。主要用作承重构件和家具用材。针叶树常用品种有红松、落叶松、云杉、冷杉、柏木等。
阔叶树的树叶宽大，叶脉成网状.大多为落叶树，树干的通直部分较短，材质较硬，较难加工，故又称为硬木材。阔叶树木材的强度高，纹理显著，图案美观;但胀缩变形较大，易翘曲和干裂。常用作尺寸较小的构件及室内装饰。阔叶树常用品种有榆木、桦木、柞木、山杨、青杨等。
到18、19世纪资本主义的兴起，大跨度场房，高层建筑和桥梁等土木工程建设的需要旧有材料在性能上满足不了新的设计要求，土木工程材料在其他相关科学技术的配合下，进入了一个新的发展阶段。相应出现了钢材，水泥，混凝土，钢筋混凝土和预应力混凝土及其他材料。中国有相当悠久的木材建筑历史和木材生产基地，中国的东北是木材繁盛的沃土，那里有建筑里优秀的木材，木材在土木工程建筑中同样不可缺少，以其轻巧便利著称!
钢材现代优秀建筑，高达宏伟的建筑，没有可以离开 钢材而独立存在，芥菜有独特的韧性和抗腐蚀抗击打抗挤压的能力，所以也是现在建筑中工程家比较信赖的材料!钢材广泛的运用于铁路，桥梁，建筑工程等各种结构工程中，是在严格的技术控制条件下生产的品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切，强度都很高。常温下能承受较大的冲击和震动荷载，有一定的塑性和很好的韧性。良好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割，便于装备，同时为钢结构高层建筑创造条件。
4.水泥
水泥是水硬性胶凝材料，既加水拌合成塑性浆体，能够在空气中和水中凝结硬化，其他材料凝结成整体，并形成坚硬的石材。常见的硅酸盐水泥也叫做波特兰水泥，经过加水、拌合、初凝、终凝和硬化后形成坚硬的水泥石。除此之外还有适应于紧急抢修工程、低温工程和高标号混凝土预制件的快硬硅胶盐水泥;用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程的快凝快硬硅酸盐水泥;用于内外装修的白水泥;快硬，高强，耐热和耐腐蚀的高铝水泥;用于制作大口径运输水管的和各种输油输气管的，在硬化过程中不但不收缩而且有一定程度膨胀的膨胀水泥等。同样水泥有其独特的粘合性和速硬性而文明，它可以将独立的砖石结合在一起成一个稳定而坚固的整体!
5.混凝土
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是有胶结材料，骨料和水按一定的比例配制，经搅拌振捣成型，在一定情况下养护成型的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单等特点，因而使用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高耐久性好，强度等级范围宽等优点。按材料可分为水泥混凝土，沥青混凝土，石膏混凝土及聚合物混凝土等。为了克服混凝土抗压强度低的缺陷，将混凝土与其他材料复合出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土等。
钢筋混凝土是指配制钢筋的混凝土，克服了混凝土抗拉强度低的弱点，同时保护钢筋不被腐蚀，在其中合理的配置钢筋可充分发挥混凝土抗压
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