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土木工程(civil engineering),在中国大陆原先翻译为“公民建”(公用与民用建筑),是指一切和土、木有关的基础建设的计划、建造和维修。现时一般的土木工作项目包括:能源、水利及交通设施等。过去曾经将一切非军事用途的民用工程项目,归入本类,但随着工程科学日益广阔,不少原来属于土木工程范围的内容都已经独立成科。

土木工程乃以提高国民之生活品质,促进国民之公共福祉为目的,进而改造国土,整治环境及防治灾害发生的一种公共工程。又因食衣住行乃国民生活之四大需要,并与国民之福祉息息相关,故土木工程亦为直接或间接地解决民生四大问题之基本建设工程。

古代

古代土木工程的历史跨度大致可以化分为从旧石器时代到17世纪中叶。这一时期的土木工程十分原始,建筑材料主要使用石块、土坯、草筋等自然材料,建筑工具也是十分简陋的、锤、、铲等手工工具,修建设施主要依靠经验,没有什么系统的理论。当时中国的代表作则有大禹治水李冰父子所兴建的都江堰[1],以及万里长城

近代

近代土木工程的历史跨度,一般认为是从17世纪中叶到第二次世界大战前后,共计300余年。这一时期,土木工程逐渐成为一门独立学科。1638年意大利学者伽利略发表了《关于两门新科学的对话》,首次用公式表达了梁的设计理论。1687年牛顿总结出力学三大定律,为土木工程奠定了力学分析的基础。随后在材料力学和弹性力学的基础上,法国的纳维于1825年建立了土木工程中结构设计的容许应力法。从此,土木工程便有了比较系统的理论指导[2]

材料方面,1824年波特兰水泥的发明以及1867年钢筋混凝土开始应用是土木工程史上的历史性事件。由于混凝土及钢材的大规模生产得以实现,使得土木工程师可以运用这些材料建造巨型和复杂的工程设施。

现代

第二次世界大战之后的科学技术的迅速发展,使得土木工程可以以现代科学技术为依托进一步发展。最重要的土木材料及建筑材料:混凝土和钢材都有较大的发展,强度成倍提高,可靠性,耐久性等其他性能也有了很大改善。

合成材料的不断研制,拓宽了施工中可以使用的材料的种类,而且在性能上也比过去的传统材料更为优良、轻质、高强度新材料的应用使得很多过去难以实现的结构可以实现。

计算机的数值分析使过去因手工难以计算而被迫粗略简化的计算可转变为较精确的计算分析。例如:借助有限元素法计算软件,可轻易地求解出以前人力难以完成的复杂超静定结构的内力和位移计算。结构力学与有限元素法的不断发展,使得人们可以方便且精确的做出结构的受力和形变的计算,使得设计工作大大简化。而电脑辅助设计(CAD)的应用,将设计人员从繁重的手工设计中解放出来。更多建筑工程机械的使用,使得施工自动化程度程度大幅提高。

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参考文献

  1. 公元前3376年 大禹诞生都江堰,华夏经纬,2005-7-13
  2. 二级建造师之近代土木工程 ,搜狐,2018-01-30