時間：2023-10-12 16:10:31
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建筑結構抗震分析是土木工程專業教學的重點和難點。一方面，它涵蓋地震工程、抗震工程、結構動力學等多種專業知識，內容豐富，綜合性強;另一方面，實際教學過程中，這些知識通常是在幾門獨立的專業課程中分別教授的，學生不易整體把握所學知識。在這種傳統的教學方法下，學生能較好地掌握各門課程的基礎知識和理論方法，但缺乏一個綜合平臺幫助學生融會理解、實際運用這些分散的知識。
其實，大學校園本身便是一個合適的綜合平臺，可以提供開展科學探究所需的各種基本教學資源，從這個角度來說，校園是一個鮮活的實驗室。校園實驗室(Campus As Laboratory, CAL)這個概念，最初由普林斯頓大學于2011年提出。具體到建筑結構抗震分析，特別是區域建筑抗震分析來說，大學校園建筑不僅結構類型多樣、跨越年代廣泛，提供了豐富全面的研究對象，而且數據資料容易獲取，甚至還能獲得部分建筑的設計詳圖，有利于建立結構分析模型。
清華校園建筑震害預測程序就是清華大學校園實驗室項目的成果之一。該程序以清華大學校園建筑為研究對象，以身邊的科學間題為切入點，較之相對枯燥的書本知識，貼近生活的案例更易激發學生的探索熱情。同時，學生可利用該程序直觀地理解、鞏固并綜合運用所學知識，提高實踐和創新能力，甚至以此為平臺進行更深入的研究探索。此程序可以用于《土木工程概論》、《結構動力學》、《抗震工程概論》、《防災減災工程學》等課程的輔助教學。
2清華校園建筑震害預測程序
清華校園建筑震害預測程序(以下簡稱震害預測程序)，由清華大學土木工程系開發完成。通過網絡搜索以及實地調研等方法，收集了清華大學絕大部分校園建筑的坐標、層數、層高、建造及加固年代、結構類型等基本宏觀信息。利用這些信息，為各個建筑生成相應的剪切層模型，在用戶選定的地震動下，對這些校園建筑進行彈塑性時程分析，并直觀地展示整個清華校園建筑在地震作用下的響應和破壞狀況。
依據輸入文件中提供的結構層數等宏觀信息，基于美國Hazus軟件的調查統計和該程序開發者的研究工作，計算得到結構的各階周期、各層層間骨架線和滯回參數以及各個破壞狀態對應的層間位移角限值等，建立剪切層模型，從而在指定的地震動作用下，進行彈塑性時程分析，得到結構的時程響應。
該程序包含以下功能模塊:建筑結構信息的讀取與編輯、地震波的可視化選擇與反應譜的生成、清華校園建筑在地震作用下的響應分析計算、以及結構的響應時程和破壞情況的直觀展示等。由于各個模塊都具有豐富的表格、曲線甚至是動畫功能，能直觀、生動地呈現從模型建立到結果顯示等整個震害分析過程，加之所選擇的分析對象是學生所熟悉的校園建筑，因此該程序可為結構動力學、地震工程等多個土木工程專業學科的教學提供幫助:不僅能使相關專業知識更形象、易于學生接受和理解，同時還能為感興趣的學生進行諸如地震損失評估等更深入的研究提供一個基礎平臺。
3.1結構抗震工程
震害預測程序的建筑結構信息讀取與編輯模塊，包含剪切層模型、結構層間滯回關系、結構破壞狀態及對應的層間位移角限值等結構抗震工程專業知識，可用于輔助其教學工作。輸入或修改結構的層數、結構類型、建設年代等信息，該程序會白動計算層間滯回參數等的取值。其中，對于鋼筋混凝土框架結構，采用修正的Clough層間滯回模型進行模擬;對于鋼結構，采用理想彈塑性模型模擬;而其它以剪切變形為主的結構，則使用捏攏模型作為滯回規則。同時，也可以手動修改這些取值，程序會實時更新對應的滯回曲線的形狀。
以上功能有助于學生理解層間滯回參數的概念和意義，探討不同結構類型的層間滯回特點。結合震害預測程序的分析計算和結構破壞狀態展示，可以進一步探究不同結構類型、滯回性能等因素對結構抗震性能的影響。
3.2結構動力學
震害預測程序提供對剪切層模型的周期和振型計算功能。例如，一個四層結構的頻率和一階振型。調整阻尼比等參數，并重新計算，可以分析各個參數對結構頻率和振型的影響，加深認識多白由度體系的白振規律;選擇不同的校園建筑，可以對比不同類型建筑的結構動力學性質差異。學生還可利用程序所提供的結果與白己手算的結果進行對比，進一步鞏固課程中所學的知識。
3.3地震工程概論
地震動的主要特性可由反應譜和加速度時程曲線等加以刻畫。一般的教學通常側重于講解反應譜的概念、利用加速度時程計算反應譜的原理、以及根據規范反應譜進行結構抗震設計的方法步驟等。學生可以根據相關公式和中國《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)的規定掌握簡單的結構地震作用的計算，但不易直觀地認識普通反應譜與規范給出的設計反映譜的區別、基本烈度與超越概率對規范反應譜形狀的影響等。
震害預測程序中地震波可視化選擇與反應譜生成模塊所提供的功能。將其用于地震工程概論的課程教學，可以清晰地展現幾個著名地震波的時程曲線，并方便地生成指定峰值加速度(PGA)下這些加速度時程曲線對應的反應譜。將反應譜與規范反應譜繪制在同一區域，可以對比二者的區別與聯系，體現規范反應譜的特點:它是為方便工程計算而進行的簡化處理方法。此外，8度罕遇地震對應的規范反應譜與PGA為0.4g的加速度時程對應的反應譜相比，其最大反應比較接近，這類對比有利于幫助學生理解抗震設防烈度和設計基本地震加速度的對應關系。
3.4防震減災
在給定地震動和PGA的條件下，震害預測程序可進行彈塑性時程分析，并能在分析結束后，直觀地呈現校園建筑的樓層位移響應時程、詳細信息和最終破壞情況。
在防震減災教學過程中，震害預測程序可以有以下應用:
1)比較分析不同結構在地震作用下的響應。
該程序中建立了清華大學校園中600多棟建筑的模型，不僅包含鋼筋混凝土框架、鋼框架、框架剪力墻、砌體結構等多種結構類型，而且包括不同年代、不同高度的結構。在給定地震動作用下，可以比較分析這些不同類型的結構在地震作用下的響應特點，使學生加深對地震作用的認識。例如，觀察整個校園的破壞和倒塌情況可知，一般砌體結構和建筑年代較早的結構破壞較嚴重。
2)比較不同地震波對結構的作用。
一方面，學生可以選擇并觀察漢川波等幾條典型地震波對結構的作用，激發學習興趣;另一方面，還可以對比不同地震波對結構的作用，通過觀察這些地震波對應的反應譜的特點，可以體會反應譜的物理意義。例如，反應譜峰值對應的周期較短的地震波，對低層結構等周期較短的結構破壞性更大;反應譜峰值對應的周期較長的地震波，則對中高層結構等周期較長的結構破壞性更大。
3)展開更深入的探索研究。
震害預測程序還為學生展開更深入的探索提供了平臺。例如，可以通過收集校園建筑的財產、人員分布情況等信息，并添加到震害預測程序中，從而探索校園建筑地震損失評估方法;可以將校園道路抽象成無向圖等適當拓撲結構，利用圖論中的Dijkstra算法考慮人群的疏散交通需求，綜合震害預測程序計算得到的建筑破壞與倒塌情況，進行震后應急疏散的研究等。學生可以充分利用熟悉的校園環境，采集所需數據，整合至震害預測程序中，進行各種有意義的學習探索，更好地掌握和運用防震減災知識。
4結論與展望
關鍵詞：注漿施工技術；土木工程；應用
前言：隨著中國建筑行業的進步，施工技術也在不斷創新。注漿施工技術作為土木工程中的一項重要施工技術，在實際工程建設中，卻存在施工人員對技術掌握不充分，對材料和灌注方式選擇錯誤的現象。因此，為了使施工人員和技術人員更好的掌握注漿施工技術，迫切需要深入的了解與研究。通過對土木工程注漿材料的了解，可以總結出多種不同的注漿方式和技巧，希望通過本文的研究和總結，可以為建筑施工人員對于注漿施工技術在土木工程的應用中提供有效參考。從而提高工程品質，加快工程進度，促使建筑行業進一步發展。
一.土木工程注漿材料的種類
注漿施工離不開注漿材料，土木工程中的注漿材料細分為三大類：黏土類注漿材料、水泥類注漿材料以及化學注漿材料。三種材料的性能不同，產生的施工效果也不同，所以在注漿材料的選擇上，需要結合實際情況，選擇合適的注漿材料，進而提高工程效率，加快施工進度[1]。
（一）黏土類注漿材料
黏土類注漿材料包含亞黏土及黏土。黏土類注漿材料具有遇水崩解、吸水膨脹的特點，同時具有一定的穩定性，其黏合能力也相對較強。黏土類的注漿材料十分容易調配，僅需要將涂料充分浸泡攪拌，然后篩濾再攪拌即可成型。將注漿材料中摻入適量的水泥，可以提高注漿材料的性能，增強注漿效果。
（二）水泥基注漿材料
水泥基注漿材料是在硅酸鹽水泥熟料與二水石膏等原材料攪碎以后，通過膨脹劑、減水劑、速凝劑等調節劑進行性能的調節，進而形成這種混合漿液的水泥。水泥基注漿的水泥顆粒十分細小，能夠充分避免普通水泥易出現裂痕的現象，極大的提高了漿液的性能。水泥基注漿節能環保，成本較低，對工程投資建設十分有益。
（三）化學注漿材料
化學注漿材料主要由工業生產的化學材料組成，這種漿液具有高強的透明度，沒有分層和沉淀的現象，這種材料同時具備高強的防滲透性和穩定性。但是，化學注漿材料不環保，有一定毒性，不利于施工的質量，因此，這種注漿材料運用較少[2]。
二.土木工程中注漿施工的技術要點
了解土木工程注漿材料的種類后，需要了解土木工程注漿施工的技術要點。注漿施工技術要點包括注漿壓力、漿液擴散的半徑和距離以及漿液的凝固時間的掌握三個方面，針對土木工程中注漿技術的施工要點，本文提出了一些需要注意的問題。熟練掌握土木工程中注漿施工的要點，可以大大提高工作效率，縮短工期，節約成本，保證工程項目的質量。
（一）關于注漿壓力
注漿壓力指的是漿液在注入地質層中擴散的動力，注漿壓力的大小決定施工效果的穩定性和防滲能力。因此，施工時需要事先了解現場的地勢條件，進而選擇合適的注漿壓力及方法。化學注漿材料的注漿參數不能高于水泥基注漿材料的注漿壓力；淺處的注漿壓力要低于深處的注漿壓力；滲透系數高的漿液其注漿壓力要低于滲透系數低的漿液的注漿壓力。這種方法科學有效，可以更好的保證工程注漿施工的質量[3]。
（二）關于漿液的擴散半徑及距離
漿液的擴散半徑和距離直接影響注漿的施工質量。漿液的擴散半徑和距離會在滲透系數增加、裂隙開度擴大及漿液注漿壓力增大時擴大，在漿液的濃度降低和粘合度增加時降低。因此，在施工過程中，要充分結合實際條件，科學的進行工程試驗，確定漿液的擴散半徑和距離。這樣才能更好的進行注漿施工，有效縮短工期，降低成本。
（三）關于漿液的凝固時間
漿液的凝固時間直接影響工程進度。因此，在確定漿液的凝固時間上，需要在漿液中摻入適量的調節劑，如：膨脹劑、減水劑、速凝劑等。加入適量的調節劑可以準確的控制漿液的凝固時間。漿液一旦凝固便可進行下一步施工，因此，控制好漿液的凝固時間，可以大大提高工程的施工進度。
三.土木工程注漿方法
土木工程中注漿施工的方法有許多，常見的注漿施工方法包括填充注漿法、滲透注漿法、壓密注漿法和劈裂注{法，不同的方法運用于不同的施工環境，產生的填充效果也所有不同。因此，在實際施工過程當中，需要根據實際情況選擇合適的注漿方法，以提高工作效率。
（一）填充注漿法
填充注漿法是運用填充方式，將漿液灌注到介質的縫隙當中，進而起到加固的作用。填充注漿法適用于大面積裂隙及洞穴中工程，同時也適用于地下工程框架墻體后空洞的注漿工程[4]。
（二）滲透注漿法
滲透注漿法可以在不改變原有地址結構的基礎上，將漿液灌輸到巖土地層的縫隙中。是一種針對于底層深處的注漿方法，這種方法常被應用于砂礫層的注漿工程。滲透注漿法對天然地質結構基本沒有破壞，及可以減少空隙率，也能提高地基的強度，有效降低透水性和壓縮性，防止發生不均勻的沉降。
（三）壓密注漿法
壓密灌注法是在高濃度的漿液之中注入大量壓力，促使漿液在注漿管道的頂端形成漿泡，接著再將漿液在注漿壓力的作用下擠入地層之中，進而形成膠結地層。這種方法常被應用于黏性土地基層的建設中。該方法可以有效加固非飽和土地，加速均勻的沉降，進而進行基礎托換[5]。
（四）劈裂注漿法
劈裂注漿法是漿液在滲透系數低或高壓的作用下直接通過地層，在地層內部產生強大的水力，使其形成劈裂作用，擴大原有的空隙和裂縫，進而將漿液注入底層中。劈裂注漿法可以有效的增大擴散距離，增加可灌性。
結論：注漿施工技術和注漿方法已經成為現階段土木工程的重要施工手段之一。在建筑行業迅猛發展的今天，各類注漿材料在于土木工程中起到的作用越來越大。所以需要土木工程的施工人員和技術人員加強學習注漿施工的方法，本文通過對注漿材料的研究，對注漿材料的施工要點及方法進行了詳盡的總結，針對于注漿壓力、漿液擴散半徑和范圍和漿液凝固的時間來分析注漿技術在土木工程中應用的技術要點，并對填充注漿法、滲透注漿法、壓密注漿法及劈裂注漿法做了詳細的總結。希望可以為技術人員和施工人員的學習提供有效的參考，為工程建設目標的建設做出有效貢獻。
參考文獻：
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關鍵詞：土木工程專業；國家注冊工程師；模塊化實踐教學
土木工程是實踐性極強的應用型學科，在經濟建設快速發展中，面臨著對能力的土木工程專業人才需求極為旺盛的局而，如何針對土木工程學科的特點制定合理的培養目標和優化教學模式；如何加強實踐教學環節的改革和建設，培養出具有工程能力和創新能力的土木工程師，是目前土木工程專業本科教育需要重點研究的內容[1][3]。
一、模塊化教學國內外研究現狀
1、國外研究現狀
模塊化教育模式以“MES”和“CBE”兩種流派比較具有代表性。MES（Modules of Employable Skills，模塊式技能培訓），是20世紀70年代初由國際勞工組織研究開發出來的以現場教學為主，以技能培訓為核心的一種教學模式。它是以崗位任務為依據確定模塊，以從事某種職業的實際崗位工作的完成程序為主線，可稱之為“任務模塊”。
2、國內研究現狀
關于模塊化教學體系的研究，中國科學技術大學化學與材料科學學院在課程改革中，以課程的模塊化為核心特點，把知識點做成一個個模塊，模塊之間相互組合，從而適應不同要求、組成不同課程，解決了傳統課程體系中知識點重復率高和新知識更新慢等弊端，受到科大學子廣泛歡迎。目前，中國高校的諸多學科，課程體系普遍以若干課程為核心，每門課程本身自成系統，課程內部結構完整，不同課程之間知識重復率較高，這使得課程不僅量大，且新知識和交叉性知識很難融入其中。中科大化學院在改革中借鑒“劍橋模式”，組織各專業、基礎課教授研究劍橋課程的內容和特點，結合學院原先的基礎課程教學內容、化學學科前沿和數理基礎，采用切塊、重組的方法，切塊列出化學基礎知識點，然后將這些知識點重新分類，組成現在嶄新的基礎化學教學體系。以量子科學為例，過去化學專業的學生一般不要求學習量子知識，但隨著學科的不斷發展，越來越顯現出量子科學對化學學科發展的重要性，課程模塊化之后，本科生在基礎課階段就接觸量子知識，學生很容易在知識的交叉融合中得到啟發。試行“劍橋模式”后，每門課程學時數由原先的60至80學時，減少到20至40學時，知識重復率變低，學生自主性大大增強。
二、目前土木工程專業實踐教學環節存在的問題
1、職業能力培養教育嚴重不足
在“大土木”教學思想的指導下，絕大多數設置土木工程專業學校都是以寬口徑制定培養方案，開設的理論課程涵蓋各類土木工程專業工程師應掌握的理論知識，所開設的實踐項目也基本包括土木工程材料實驗、施工組織課程設計、工程概預算課程設計、畢業設計、認識實習、測量實習、生產實習和畢業實習等豐富的實踐項目[4][5]。但由于不少學校制定培養方案時未充分考慮科學性和系統性，就課程而課程，而不是根據專業特點來設置各課程間的相互關系以及與實踐環節的銜接問題，致使專業學習體系性不足，教學目標不明確，重點不突出。
2、理論教學與實踐教學，缺乏系統化、綜合化及相互融合。
目前土木工程專業的培養計劃，前期設置的課程大多為基礎課，教學過程中偏重對知識的傳授，主要教學模式是教師講、學生聽，互動式教學偏少，理論應用于實踐的訓練方式僵化，即使是設置了試驗課時，但未能與工程實踐相結合最終導致學生一是感覺基礎理論知識抽象，理解和掌握困難，二是不知所學理論知識如何應用于工程實踐[6][7]。這種專業基礎知識教學與實踐教學的小融合或不融合，難以培養學生在復雜工程現象中發現問題和處理問題的能力。
3、實踐教學基地建設薄弱，實踐教學缺乏深入性和實際價值。
長期以來土木工程實踐教學環節（尤其是現場實習）雖然占很大比重，包括認識實習（2周）、教學實習（（4―5周），生產實習（3―4周）、畢業實習（4周）等，但由于實踐基地建設薄弱，企業安排學生實習實踐積極性不高。而土木工程量大、工序多且復雜、建設周期較長，如果實習時間短只能看到工程的某個局部或某個工序，很難了解工程的全過程。學生動手參加生產實踐機會少，使得學生對工程項目的具體內容及施工組織管理難有深入、全面的了解，畢業后工程實踐能力差，難以獨立承擔工程任務。
而工程實踐經驗和工程實際應用能力對土木工程從業者非常重要。因此，必須改變實踐教學的傳統觀念和方式，從教學內容、教學方法和教學手段等方而深入研究和開發，構建適應培養各類土木工程師的新型實踐教學體系[2]。
三、模塊化實踐教學體系構建基本思路
根據國家注冊各類土木工程師四大核心能力要求，即會設計、能施工、懂管理、善創新，模塊化實踐教學體系構建的基本思路以土木工程師培養目標為基本指導，以學生為本，教學培養方法改變為手段，校企合作為突破，針對目前實踐教學存在的問題，將理論教學與實踐教學有機地結合，培養工程實踐能力和自主創新精神。模塊化實踐教學體系緊扣“一個中心（工程技術應用能力的培養）”，按照“三個系統（能力結構、實現途徑、保障體系）”、涵蓋“四個模塊（基礎動手能力、專項技術能力、工程應用能力、專業綜合能力）”。
1、“一個中心”是理論教學與實踐教學的有機結合。
工程技術應用能力的培養是土木工程專業畢業生的一個重要培養目標。
針對該目標在理論教學過程中，體現基本理論的工程概念和應用；在實踐教學中，體現基本方法所蘊涵的工程概念和原理，從而實現原理、方法、應用的有機結合，實現理論教學與實踐教學的相輔相成。
2、“三個系統”是能力結構、實現途徑、保障體系，貫穿學生四年的整個學習環節中，構成實踐教學的核心。“三個系統”的思路針對每門課課程設計和課程試驗分別設置，彌補專業教育系統性缺乏、知識體系零散的缺點。
其中能力結構是核心，作為從理論到實踐教學的起點和終點，涵蓋專業課學習、課程設計和畢業設計，在學生完成基礎課的學習后，根據專業能力的不同分組設置。實現途徑是通過各類實驗課程設置，提高每門專業課和專業基礎課課程試驗的比重、針對性和有效性，依托于公共基礎實驗教學中心和學科平臺實驗中心，開發、改造一批綜合性和設計性實驗項目，在教學過程中與課程教學緊密配套[8][9]。
保障體系中，四年教學過程中分時段通過集中實踐、課外實踐系列感知實習提升實踐教學效果。
3、“四個模塊”是基礎動手能力、專項技術能力、工程應用能力、專業綜合能力的訓練。
基礎動手能力訓練是第一層次，指針對某一專業技術基礎進行的基本技能訓練。專項技術能力訓練是第二層次，指針對某一專業技術方向開展能力訓練。其功能認識到學習目標，清楚地知道為什么學習各項課程、各項課程可解決那些問題，如何利用各項課程知識分析、解決工程實際問題；真正鍛煉學生工程實踐能力是第三個層次，通過訓練獨立、開放、外向型和創新意識以及專業技術應用能力，達到培養學生工程素質等土木工程師能力的目的。
實踐教學“一個中心、三個系統和四個模塊”的構建不是按照條塊分割、學時分離而設，是按“綜合一分解一再綜合”的關系設計的，既符合認識的發展規律，又達到了使學生明確地認識到學習目標，清楚地知道為什么學習各項課程、各項課程可解決那些問題得目的。真正鍛煉了學生工程實踐能力，通過上述能力的訓練，達到培養學生工程素質等土木工程師能力的目的。
四、模塊化實踐教學體系的運行實施
為了論證新實踐教學體系的有效性，以便進一步完善，以“土木工程施工課程”為例來說明。
土木工程專業工程管理類課程（如土木工程施工技術、施工組織、合同管理、工程經濟學、工程估價、工程項目管理）是土木工程專業本科生大學三年級和四年級學生必修的專業課， 它以各類建筑物或構筑物的施工技術、施工組織、合同管理、項目管理或工程經濟原理為對象，研究建筑工程中各種建筑物 （ 構筑物） 和其主要工種工程施工技術和組織計劃管理、項目管理、合同管理及工程經濟基本規律的學科， 該類課程主要包括土木工程施工技術、施工組織、合同管理、工程經濟學、工程估價、工程項目管理部分。該類課程涉及專業知識面廣， 而且量多， 集技術管理、經濟管理等知識為一體， 是一類理論性和實踐性都非常強的課程。
過去在課堂教學過程中， 教師一般都是 “一本教科書， 一支粉筆”， 以教師為主體， 以書本為中心， 單純的進行知識傳授的教學方法。但是由于工程管理類課程自身涉及面廣、綜合性、實踐性強的特點[10][11]。土木施工課程，一些施工工藝和施工過程、施工機械的性能及操作過程、施工器具的構造和工作狀態、施工技術應用的運行過程等內容， 很難單純用語言來講述。如腳手架工程、砌筑工程、防水工程以及吊裝工程等， 特別是樁基工程， 因為樁基種類繁多， 施工方法各異， 在課堂上講授其施工方法時， 教師以為講清楚了， 學生也認為已經掌握了， 但當學生到現場參觀時， 才感到實際工程與從書本上了解的大不相同， 尤其是利用一些新技術、新工藝的 施工方法， 僅憑教師的講解， 學生只是一知半解， 教學效果不佳， 教學質量上不去。
通過對土木工程專業工程管理類課程進行模塊化教學體系構建，改變過去靠教師采取 “粉筆+ 黑板”的教學方式方法， 不但可以變繁瑣為簡單， 而且能夠大大提高效率。如果這部分內容能用圖片、錄像等煤體資料加以演示， 能夠讓學生有親手操作、親身體驗的過程，不但省時， 而且省力。特別是對一些路途較遠但采用新工藝、新技術、新材料、新的管理理論，且正在實施的具有代表性的工程或管理項目， 我們教師可以到施工現場或項目所在地，跟蹤收集第一手資料。
為了確保該實踐教學體系的順利運行，完善相應配套教學改革工作，其中的重點一是建立工程實例專題庫；二是采用校企合作模式，與黑龍江省建工集團、黑龍江省建科院等企業建立長期實習基地合作關系；三是實驗室土木工程專業的實驗部分進行改革，采用開放式實驗教學。
“以國家注冊工程師為導向的培養計劃”是個重大教育改革計劃，其目標是培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的各類高質量工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。
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關鍵詞：土木工程；現狀分析；趨勢展望
中圖分類號：R-1文獻標識碼： A 文章編號：
土木工程建設伴隨人類文明史發展，是人類與自然界做斗爭的產物，也是人類作用于自然環境的重要活動。隨著現代化建設的不斷深入，土木工程業已經成為我國國民經濟中的支柱性產業[1]。經過多年實踐研究，國內土木工程領域取得璀璨成果，在結構理論、力學分析、施工技術等諸多層面都有所突破。近年來，人們對土木工程要求大幅提升，趨向于高質量、大規模、大跨度、高層的建筑，。分析國內土木工程現狀，我們也看到諸多弊端，如土地資源有限、固體垃圾大量產生、生態環境破壞嚴重、生存空間不足等。針對上述諸多難題，為進一步提升人們生活質量，與社會經濟發展相適應，有必要關注土木工程建設，展望該產業的發展趨勢。
一、土木工程現狀分析
現階段，土木工程發展既存在顯著成果，又存在弊端。
（一）土木工程發展成果
近年來，土木工程理論不斷完善，與建筑行業相關的學科也取得研究成果，這為土木工程發展提供了堅實的理論支撐與技術支持。在工程設計方面，改變了原有按照固有經驗進行設計的慣例，而是采用現代化的系統工程理論方法，考慮到土木工程經濟、環境、安全等諸多因素，實現整體設計的趨利避害。在工程施工方面，建筑材料上多采用復合材料高強鋼材、環保型材料等新型建筑材料，彰顯它們的優越性能，從而為現代化土木工程提供堅實的物質基礎。除此之外，土木工程施工工藝也不斷完善，土木工程向標準化、工業化方向發展，呈現出良好的發展勢頭。
（二）土木工程存在弊端
當今社會，存在人口劇增、環境破壞嚴重、交通擁擠等諸多不利因素，土木工程建設資源日益緊張。當下高層、大跨度、復雜結構的土木工程建設趨勢需要建設的物資基礎，但工程建材方面仍存在缺陷，如建材彈性模量偏低、建材應用成本高、應用范圍有待拓寬等。
二、土木工程未來趨勢展望
對土木工程領域做深入研究，總體上呈現出如下發展趨勢：
（一）理論的日益精密化
土木工程行業理論的完善不是單向的、獨立進行的，而是與數學、化學、物理、微機技術等有著緊密的聯系，相關人員已然認識到土木工程與上述元素間的緊密聯系，促進土木工程行業理論的完善，并呈現日益精密化的發展趨勢，如采用信息化技術模擬復雜施工條件，探索土木工程施工中的復雜結構，采用專業化數學知識解決工程數值難題等。
（二）所用材料實現優化
土木工程所用施工材料對安全性能、材料質量、使用壽命等都有嚴格要求。在當下生態型建筑理念深入人心的大背景下，如何有效解決土木工程施工材料所造成的環境污染、資源浪費、資源配置等問題，是土木工程相關人員所應深入思索的問題[2]。土木工程施工所需要的建筑材料是新型的、高新技術的，并符合生態型建筑理念，由此更適應當下可持續發展的總體要求。土木工程材料的優化主要有如下幾層：
1.應用智能化混凝土
近年來，混凝土因為其具有不可取代的優勢而被廣泛應用于土木工程建設中，這種工程材料不但穩定性好、強度高、耐久性好，且具有高抗凍性、抗腐蝕性和抗滲性優勢，正因如此，混凝土有著長遠的應用前景。新型的混凝土有100年，甚至是200年的使用壽命，未來的發展趨勢是，隨著科技水平的不斷提升，土木工程領域將應用智能化混凝土。這種智能化混凝土，能夠接收到使用環境信息，并自覺做出邏輯判斷，做出智能化的反應。如為滿足特定土木工程需要，此種混凝土能實現保水性、流動性和粘聚性等性質的調整，從而降低建筑所受侵害，實現對受破壞部位的修補，甚至能在危險狀況時發出警報。智能化混凝土是未來土木工程建設領域的關鍵性技術，但受材料價格昂貴的影響，其研究及使用范圍較窄，土木工程市場有待進一步拓寬。
2.應用新型生態建材
隨著綠色生態理念的深入，在保障土木工程質量的前提下，應用新型生態建材已是實現生態建筑和綠色建筑的重要途徑。新型生態建材的發明與應用，能減少材料浪費現象，減少建筑垃圾，降低環境破壞程度，大大提升人們的居住品質。不但如此，新型生態建材也具有節能減耗的功效，能推動人類和自然間的和諧與可持續發展。土木工程發展趨勢表明，可再生材料、環保材料、循環應用型材料、凈化材料等將得到更為廣泛的應用。
3.應用抗震性好的鋼材
因為土木工程的高層、大跨度結構發展趨勢，現代化土木工程建設中多采用抗震性能好的鋼材，具有極厚化、高強度、低屈服比和低屈服點的優勢。通過改善熱處理工藝、調整材料化學成分等舉措，可以生產出抗震性能良好的鋼材。因為這種鋼材能節約資源，提供抗震安全保障，在土木工程鋼材方面具有應用趨勢。
（三）信息化程度的加深
隨著現代信息化技術的普及與發展，我國工業逐漸實現信息化，而這也對土木工程領域形成重要影響，隨著信息化技術的不斷滲透，信息化技術逐漸涵蓋土木工程的全過程，既存在于土木工程的設計和施工階段，也存在于建筑交付使用后的物業管理、安全監控、設備維護等諸多方面。利用形式多樣的信息技術，如微機技術、網絡技術、自動化控制技術、信息智能化處理技術等，能夠實現土木工程的信息化[3]。利用信息化技術，土木工程得以不斷完善，如可以實現管道空間布線優化、大型設備整體吊裝、高溫高壓焊接控制等。隨著信息化技術實踐性研究的深入，展望未來土木工程的發展，信息化技術將被得到更為全面的利用。
（四）實現向多空間發展
人均建筑面積在不斷縮小，因此現代化的土木工程更注重對各類資源的有效利用，并呈現出向多空間發展之勢，即向高空發展，向地下發展，向沙漠、海洋和太空發展。
1.實現向高空發展
土木工程向高空發展能實現土地資源的最大化利用，世界諸多國家的城市中不斷涌現摩天大樓，如迪拜塔、上海環球金融中心、金茂大廈、國家石油公司雙塔大樓等。而向高空發展也成為現代化土木工程的發展趨勢。
2.實現向地下發展
除卻地上高空外，地下空間也可以成為土木工程的可開發建筑資源，如大中城市地鐵的建設與開通就是利用地下空間的良好例子，既充分利用了地下的土地資源，又大力緩解了地上交通堵塞現象。除了地鐵外，還有地下隧道、地下停車場、地下商街等諸多地下空間利用形式，甚至實現了多種利用形式的綜合應用。在地下空間開發與應用過程中，衛星全球定位系統、遙感系統和地理信息系統等先進技術得到廣泛應用，這更大地擴大了地下空間利用的幅度。但地下空間應用中所存在的問題也不容小視，如生態環境破壞、地層應力變化、地震荷載變化等。
3.實現向沙漠、海洋和太空發展
現代化土木工程覺不會將建筑空間僅局限于陸地，而是開始向沙漠、海洋和太空拓展。（1）利用沙漠資源
近年來，地球沙漠化趨勢明顯，對于世界各國而言，開發與利用沙漠資源已經成為一種必然的趨勢。通過人工河、植樹造林、輸水管道等諸多措施，能夠實現沙漠工程改造，從而順應在土木工程中有效利用沙漠資源的有益趨勢。
（2）利用海洋空間
土木工程行業領域已經存在很多利用海洋空間的成功例子，如位于阿拉伯聯合酋長國首都迪拜的迪拜大廈，這座建筑建造于海上，是一座七星級的大酒店，工程宏偉而奢華，而參觀迪拜大廈也成為來迪拜的游客所必做的事情。再如中國上海外灘，拓岸工程也得到了深入運作和實施。
（3）利用太空空間
為了解決人類居住資源日益減少的難題，很多國家致力于向太空發展，發射衛星或宇宙飛船，建立太空試驗站，獲取外太空的資料，期望未來能開發利用太空空間。
三、結論
分析土木工程發展現狀，有顯著成果同時也存在不容忽視的弊端，展望土木工程發展趨勢，將規避自身及社會環境弊端，實現工程建設的整體優化。土木工程的發展是人類智慧的結晶，我們必須堅信，在科學進步的推動下，在全體同仁的共同努力之下，土木工程建設將實現更新高度，真正步入可持續發展的道路。
參考文獻：
[1] 陸曉雷. 如何加強土木工程施工中質量的控制[J];中國科技投資;2012年 第18期
關鍵詞：土木工程；結構；地基；加固
我國經濟的快速發展，為我國房地產行業的大規模發展奠定了物質基礎，與此相伴的建筑行業也得以快速發展，建筑行業中的土木工程建設項目是建筑行業的一個重要組成部門，其結構的牢固以及建筑地基的加固是土木工程建設質量的重要保證.土木工程的建設和廣大人民群眾的日常生活和工作有著密切的關系，它不但關系著人們的生命安全、財物安全，還和人們物質生活、精神生活的質量有著巨大的關系，在社會正常發展過程中的意義重大、深遠.所以筆者在本文對土木工程建設中的結構和地基加固技術的應用進行簡略的分析，為我國建筑行業的穩定發展提供理論上的保障.
1土木建設工程中地基的硬度狀況
在土木工程建設中，施工地段的地基硬度的強弱程度決定了土木工程建設的質量好壞.土質不好的軟性地基無法滿足建筑的需要，特別是在城市超多層樓面的建設中，如果地基過于軟弱，則其對房屋的支撐力非常弱小，容易出現下陷或塌方等一些意料之處的事故.當土層中的土質條件不好時，對地基的構成和加固會形成很多不穩定的因素，從而造成更多的安全隱患.軟土最大的特性就是粘性非常大，那么壓實軟土時的可能性非常小，如果加以超強的壓力，地面極有可能下陷，對地面上的建筑就會形成很多不必要的傷害，包括人員的傷亡.帶有砂性土質的軟土，其粘性相對來說較弱些，通過物理作用或者借助化學作用改良土質的特性，可以促進地基的加固性.但是在采取振動壓實的方法對土質進行改造時，不能采用“大動作”，否則就會降低土質的強度.軟土地的厚度決定了其層次性.對于淺層次性的軟土只需要進行表層的處理，把地基中表層的軟土全部取出來，填入另一種性質的土質，有利于地基的加固.如果地基中的軟土較厚，采用此簡單的“換血”方法根本起不著絲毫作用，則要采取其它的方法才能加固地基，在后文會加以詳細的闡述.總而言之，對于軟土地基進行處理時，要把握好軟土地基的層次性，分別對待，設定不同的方案，采取不同的方法加以處理，從而增強軟土地基的穩定性，提高軟土地基的使用效果.在土木工程建設過程中，有時也會遇到土質較硬的土壤，也就是巖體.巖體通常分為易溶性巖體、膨脹性巖體、崩解性巖體以及鹽漬性巖體.對巖體的處理不當，也會形成造成土木工程建設中土體不穩定的問題，所以土木工程施工階段時，要對巖體的密度、毛體積密度、孔隙率、吸水的狀況、抗凍性以及固體性進行分析，了解其性能之后，才能有序地安排土木工程的建設進度，以免延誤土木工程的進程.
2地基加固技術在土木工程建設中的作用
因為地基具有不同的強度和硬度，所以對其采取一些人工措施具有必要性，以此來改變地基的物理特性，適應土木工程建設需要，從而保證土木工程建設的質量.在改變地基物理性質的所有人工措施中，地基加固措施是最常用、最有效的措施.只有改變了地基的物理性質，使之越來越牢固，才能確保土木工程建設的基礎，土木工程在建設時才可以“高枕無憂”，不會導致一些不可設想的后患；才能確保進展如期進行的同時還能保證土木工程的建設質量.
3土木工程建設時地基加固技術的特點
在使用地基加固技術時，通常存在著下列特點：復雜性、關聯性以及困難性.
3.1地基加固的復雜性
我國地域廣大，南北地質存在著巨大的差異性.地質以及土壤的差異性給地基的加固增加了復雜性.我國東北地區的土壤以黑土為主、華北地區以黃土為主、華南地區多鹽漬地和水洼地、西南地區以凍土為主，這些土質除了有自身的特性之后，還會受到多種外界因素———地震、洪水、泥石流的影響.這些不可預測的外界因素給地基的加固增加了很多難度，所以，在土木工程建設的整個過程中必須嚴格把好每一道工序的質量關，才能避免天氣等復雜外界因素所造成的損失.
3.2地基加固的關聯性
千里之堤，毀于蟻穴.土木工程建設的過程中，必須要注意每一個細小的操作步驟，否則就會影響到其它環節的操作過程，最終導致土木工程不能按時、按量以及高質量地完成.土木工程的建設就像多米骨諾牌一樣，具有很大的關聯性，只要在其中任何一個環節中出了些許小差錯，則就會在整個土木工程建設中引起一系列的連鎖反應，牽一發而動全身.這就要求土木工程每個環節的施工人員都必須把自己的事情務必做得完美，不能留下絲毫瑕疵，并且要考慮好如何為下一操作程序的施工人員作好各種鋪墊，使每個關聯點能夠有序地結合和聯系起來，形成一個有序的地基加固體系，從而高質量地完成整個地基加固任務.
3.3地基加固的基礎性
萬層大樓平地起，如果沒有牢固的基石，則萬層大樓就像“隨風飄浮”的云層一樣，隨時會“云崩瓦解”.這個形象的比喻道出了地基加固的基礎性，地基加固是所有土木工程建設中的重要基礎，它不像土木工程建設其它環節一樣，出了點小錯誤，可以隨時加以改正.可是地基加固工程一旦完工之后，不可能把上面已初具規模的建筑體重來.由此可見，地基加固的基礎性決定了地基加固的基本功必須要做扎實，才能減少無用功，才能減少地基加固的復雜性，才能降低地基加固時的難度，從而保證地基的質量和整個土木工程建設的質量.
4土木工程建設時地基加固的原因
在土木工程建設中，牢固的地基可以使土木建筑物的質量更加上乘，經久耐用.在質量差的地基上建筑土木工程，經過一段時間之后，建筑體的墻面因為無法承受上面所施加的壓力可能會出現開裂，甚至會出現墻體傾斜或者是建筑物倒塌的情況.土木工程建設時需要加固地基的原因主要有：
4.1地下地表構造的未可知性
在土木工程建設中，難于掌握和控制的不是地面上的建筑體，而是地底下的根基工程.因為在地下地表構造中存在著很多不可預見的突況，在施工過程中存在的問題也難于及時發現，工程完成之后，驗收的過程中也不容易檢查出來，在使用一段時間之后，其安全隱患性才逐漸暴露在住戶的面前，并將產生一系列的事故，造成災難性的后果.
4.2建筑物材料的老化性
現代化的土木工程建設不像傳統的建筑物，采用純木建筑而成，而是和鋼筋混凝土等材料混合使用，多種材料的混合使用，會加劇建筑材料的老化，必然會降低建筑物的使用壽命.所以，在土木工程建設之初，未雨綢繆，把地基進行加固處理，除了提高土木工程建設的質量之外，從另一角度來說，還可以增長這些建筑物的壽命.
4.3建筑物的本身存在著質量的問題
土木工程建設的不同施工單位在建筑時，由于技術力量、建筑材料等各種因素的影響，工程完工之后極有可能會出現或大或小的質量問題.所以為了避免土木工程的建設造成不必要的后果，就有必要在地基加固上下功夫，確保土木工程建設的質量.
5土木工程建設中地基加固技術的使用
土木工程建設中，地基加固工作的內容牽涉面非常廣泛，地質地貌的選擇、施工環境的創造、地基加固技術的使用以及地基加固材料的使用等都必須根據地基加固的質量要求作出合理的控制.從而有效地控制地基加固的整個進程，保證地基加固建設工程能夠符合地基的要求.目前所使用的地基加固技術主要有：換填法、排水固結法、擠壓法、化學固法以及加筋法等.
5.1換填法
這種方法在地基加固中使用的頻率最多.當建筑地段的自然地質無法滿足當前土木工程建設需要時，例如前文所說的粘性太強的地基，無法給它施加壓力，使之更加堅實，適用于土木工程建設的需要，為此只有對此采取換填法.換填法包括換土墊層法、振沖置換法、強夯置換法、碎石樁法、石灰樁法以及EPS輕填法.例如使用換土墊層方法時，把所要置換的軟土層全部挖出來，向內填充一些質地較硬的土石，與下臥層的土質形成雙層地基，確保土木工程建設的質量.
5.2排水固結法
排水固結法通常由加載預壓法和超載預壓法組成.加載預壓法適用于軟土、粉土等土質中.超載預壓法適用于粘性土和粉土中.這兩種方法的原理基本上相同，給地基施加一定的壓力，地基承受相應的壓力下，密度越來越大，地基固結起來，其強度逐漸提高，為了加快地基固結的速度，滿足地基上部建筑的要求，可以設置排水裝置.加載預壓法和超載預壓法的區別在于：加載預壓法和上部建筑的壓力相當，而超載預壓法遠遠超過上部建筑物的承載量.相比而言，超載預壓法的效果更佳，能夠有效地降低地基的次固結沉降.
5.3擠壓法
該種方法通常也叫做振密擠密法，包括強夯法、振沖密實法、擠密碎石樁法以及土、灰樁法.適用于松散碎石土、砂土，低飽和度的粉土和粘性土以及地下水位以及的濕陷性黃土、雜填土、素填土等地基.強夯法是傳統土木工程建設中最常用的方法，對一個重量超大的夯錘施加外力，在重力和外力的雙重作用下，從很高的地方落下來，對地基產生強大的沖擊力和振動力，增強地基的固結性，其密實度增加了，可以承受上部建筑物更大的壓力，有效地降低地基的次固結沉降.振沖密實法是指通過振沖器的強力振動，使灌入地基的飽和材料發生變化，材料中的各個成分重新排列結合，緊密度越來越高，物質成分之間的孔隙率得以降低，地基對上部建筑物的承受能力越來越強，從而達到防止上部建筑物沉降的目的.
5.4化學固法
此種方法包括深層攪拌法和灌漿法.深層攪拌法適用于有機物較高的泥炭土或淤泥土，灌漿法適用于類軟弱土或巖體土地基.深層攪拌法是一種常用的方法，把水泥、石灰等建筑材料進行攪拌之后，灌入到原地基結構當中去，與其組合成牢固的復合地基，增加地基對上部建筑物的承受力，可以有效地防止上部建筑的墻體開裂、傾斜、斷裂等現象的產生.因為有些巖石地基的內部是空洞的，所以必須采用灌漿法填充，灌漿的方法有滲入灌漿法、高壓灌漿法等，所用的材料不僅僅是水泥和石灰，通常還會使用其它配料.
5.5加筋法
加筋法由加筋土法、錨固法以及豎向加固體復合地基法組成.加筋土法適用于淺層軟弱地基，豎向加固體復合地基法適用于深層的軟弱地基，而錨固法主要是對上部建筑的邊波進行加固.使用加筋土法時，必須在土體中加入能夠起抗位作用的鋼筋等材料，減少、抵抗或緩沖上部建筑物所施加的壓力.使用錨固法時，必須使用土釘等減壓材料，緩沖或減少水平方向的作用力.使用豎向加固體復合地基法時，一定要使用樁柱，在樁柱內添加各種混凝土材料，形成復合地基，提高地基的抗壓力，有效地降低地基的次固結沉降.
參考文獻：
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〔2〕汪偉明.土木工程中結構與地基加固技術分析[J].黑龍江科技信息，2016（06）：25-27.
1．1粘土漿材。
粘土漿材主要的成分就是黏土和亞粘土，其最大的特點就是吸水性好、粘結力強，所以穩定性較高，因為粘土和亞粘土所含水的比例不同其粘結力和穩定性也存在較大的不同，所以在我們具體的使用之前，我們可以通過不同比例的搭配來進行粘土漿材的拌合，但是這種材料的使用也存在一個明顯的不足，那就是其強度在一定程度上可能達不到一些特殊部位灌漿的要求，因此，有時我們通過在粘土漿材內添加一定量的水泥來提高粘土漿材的強度和應用效果。
1．2水泥基漿材。
水泥基漿材顧名思義就是主要采取水泥搭配而成的一種灌漿材料，我們都知道水泥的種類和型號也有很多，因此，采取不同的水泥型號配合而成的水泥基漿材在性能上也存在著明顯的不同，一般說來，我們最為常用的主要是硅酸鹽水泥，在配置的過程中添加一定量的二水石膏的話能夠更進一步的加強其應用效果，但是這種漿材也存在一個明顯的不足，那就是在注入的時候容易出現稀釋現象，不容易被注入。
1．3化學漿材。
化學漿材是我們常常用到的第三種漿材，相對于前兩種無機漿材來說的話，化學漿材一般粘度都很低，沉淀物少，固化時間可以人為地進行調節，主要用于一些裂縫的灌注，尤其是在一些地下灌注工程中使用的最多，并且由于其不溶于水的特性使得其耐久性能極強，但是這種化學漿材價格較高，并且還具有一定的毒性，一般來說不做單獨使用。
2．土木工程灌漿技術的施工要求
灌漿技術作為一種新型的施工技術，雖然能夠解決很多原有的施工技術所不能夠解決的問題，但是其施工要求也更為嚴格，一旦要求達不到的話就很容易影響施工的質量，導致灌漿技術施工的失敗。
2．1灌漿的壓力因素。
灌漿施工中漿材流動的主要動力來源就是我們施加的灌漿壓力，所以，灌漿的壓力對于整個灌漿施工來說格外重要，尤其是對于灌漿的效果影響最為重大，因此，我們需要實現規劃好灌漿施工所需要施加的壓力大小，在計算的過程中我們還應該充分的考慮到漿材在流動的過程中因為周圍的環境因素所造成的阻力對于壓力計算的影響，尤其是在不同的地質中漿材的流淌擴散的阻力也是各不相同的，另外，不同材質的漿材所需要的壓力也各不相同，一般說來，化學漿材所需要的壓力比其他漿材要小得多，這就更需要我們進行事先的調查研究，最終確定一個最為恰當地灌漿壓力，以便達到最好的灌漿效果。
2．2擴散半徑和有效的擴散距離。
灌漿施工中漿材的擴散半徑和擴散距離也是需要我們關注的，這里所說的擴散距離并不是指漿材實際的擴散距離，而是指的漿材的有效擴散距離，而能夠影響到漿材的擴散半徑和有效擴散距離的因素主要是地層的滲透系數和壓力，此外，漿材本身的一些黏性和擴散能力也能夠影響到其擴散的具體狀況，所以我們可以參考這些因素后采用一些公式來進行計算，最終得出漿材擴散半徑和有效擴散距離的約值。
2．3漿材的凝固時間。
最后，漿材的凝固時間也是需要我們注意的，漿材的凝固時間主要是由漿材本身所決定的，但是我們可以通過往這些漿材中添加必要的凝固劑來改變其固有的凝固時間，最終使其能夠按照我們實現規劃好的時間進行凝固，雖然我們一般對于漿材的凝固時間沒有一個苛刻的規定，但是越符合科學凝固時間凝固的漿材越能夠確保土木工程灌漿的效果。
3．土木工程的灌漿施工方法
在土木工程中灌漿技術的具體方法有很多，但是總的來看可以分為堵水防滲灌漿和加固灌漿兩類，但是具體細分的話就包括很多的不同方法，具體來看的話，當前常用的主要有以下三種灌漿施工方法。
3．1填充灌漿法。
填充灌漿，這種方法主要應用在一些大型的灌漿施工中，尤其是對于一些地下洞穴的灌注最為合適，效果也最好。
3．2滲透灌漿法。
滲透灌漿法主要是運用到土木工程中的一些無法大范圍的改變當地的地形和地質條件，進而采取的直接把配置好的漿材灌注到我們需要填入的裂縫當中，尤其是對于深層次的裂縫最為適用，此外，在一些砂礫層中也可以采取這種方法來進行漿材的灌注。
3．3壓密灌漿法。
壓密灌漿法從名稱我們就可以看出，這種方法主要就是通過給漿材施加一定的壓力使其濃度變大，進而增大其外側的壓力，最終迫使漿材進行地底層，這種方法對于一些粘質的土層最為適用。除了上述的三種常用的灌漿施工方法之外，還有很多的方法被應用在土木工程中的各種不同的情況下，比如電動化灌漿法和劈裂灌漿法也是我們土木工程施工中常用的兩種方法。
4．結束語
關鍵詞：土木工程材料，發展趨勢
0引言
隨著人類文明及科學技術的發展，土木工程材料的不斷進步與改善。現代土木工程中，盡管傳統的土、石等材料的主導地位已逐漸被新型材料所取代。目前，水泥混凝土、鋼材、鋼筋混凝土已是不可替代的結構材料；新型合金、陶瓷、玻璃、有機材料及其他人工合成材料各種復合材料等在土木工程折中占有愈來愈重要的位置。
1 土木工程材料現狀及要求
與以往相比，當代土木工程材料的物理力學性能也已獲得明顯改善，隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進，其應用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其他功能均有所改善。隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進，其應用范圍與使用功能已經大大拓寬。此外，隨著技術的進步，傳統的應用方式也發生了較大變化現代施工技術與設備的應用也使得材料在工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步，但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。首先工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步，但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。
1.1 從土木工程材料的來源來看
鑒于土木工程材料的用量巨大，尤其在應用方面，經過長期使用的不斷累積，單一品種或數個品種的原材料來源已不能滿足其持續不斷的發展的需求。尤其是歷史發展到今天，以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。論文參考網。從另一方面來看，由于人們對于各種建筑物性能的要求不斷提高，傳統建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發展的需求。為此，以天然材料為主要材料的時代即將結束，取而代之的將是各種人工材料，這些人工材料將會向著再生化、利廢化、節能化和綠色化等方向發展。
1.2 從土木工程對材料技術性能要求的方面來看
技術性能的要求也越來越多，各種物理性能指標的要求也越來越高，從而表現為未來建筑材料的發展具有多功能和高性能的特點。具體來說就是材料向著輕質高強、多功能、良好的工藝性和優良耐久性的方向發展。
1.3 從土木工程材料應用的發展趨勢來看
為滿足現代土木工程結構性能和施工技術的要求，材料應用也向著工業化的方向發展。例如，水泥混凝土等結構性能向著預制化和商品化的方向發展，材料向著半成品或成品的方向延伸，材料的加工、貯存、使用、運輸及其他施工技術的機械化、自動化水平不斷提高，勞動強度逐漸下降。這不僅改變著材料在使用過程中的性能表現，也逐漸改變著人們對于土木工程使用的手段和觀念。
2新型土木工程材料——綠色建材
土木工程材料行業對資源的利用和對環境的影響都占據著重要的位置，在產值、能耗、環保等方面都是國民經濟中的大戶，為了保證源源不斷地為工程建設提供質量可靠的材料，避免新型材料的生產和發展對環境造成危害，因此“綠色建材”應運而生。目前正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種：
第一、利用廢渣類物質為原料生產的建材，這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料，其優點是節能利廢，但仍需依靠科技進步，繼續研究和開發更為成熟的生產技術，使這類產品無論是成本上，還是性能方面真正能達到綠色建材標準。
第二、利用化學石膏生產的建材產品，用工業廢石膏代替天然石膏，利用先進的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能，開辟石膏建材的新來源，并且消除了化工廢石膏對環境的危害，符合可持續發展戰略。
第三、利用廢棄的有機物生產的建材產品，以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料，如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環境的污染，還節約了石油等資源，符合在資源可持續發展方面的基本要求。
第四、利用各種代木材料，用其他廢料制造的代木材料在生產使用中不會有害人的身體健康，利用高興技術使其成本和能耗降低，將是未來綠色建材的主要發展方向。
第五、利用來源廣泛的地方材料為原料，利用高科技生產的低成本健康建材，不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料，根據這些地方的性質和特點，利用現代技術，可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。
3 土木工程材料的發展趨向
眾多現象表明進入21世紀以后，在我國甚至是全世界范圍內，土木工程材料的發展應具有以下的一些趨向：
研制高性能材料，例如研制輕質、高強、高耐久性、優異裝飾性和多功能的材料，以及充分利用和發揮各種材料的特性，采用復合技術，制造出具有特殊功能的復合材料。
充分利用地方材料，盡量減少天然資源，大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產土木工程材料的資源，以及保護自然資源和維護生態環境的平衡。論文參考網。
節約能源，采用低能耗、無環境污染的生產技術，優先開發、生產低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的節能型材料。論文參考網。
材料生產中不得使用有損人體健康的添加劑和顏料，如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等，同時要開發對人體有益的材料，如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等。
產品可循環在再生和回收利用，無污染廢棄物，以防止二次污染。
總結：總而言之，土木工程材料往往標志一個時代的特點。土木工程材料的發展的過程是隨著社會生產力一起進行的，它和工程技術的進步有著不可分割的聯系。工程中選材料時通過對環境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好換，在未來，基于材料原有的性質的基礎上，“可持續發展”將是衡量建筑工程的一把尺子。
參考文獻：
[1]《土木工程材料》中國建材工業出版社 王福川著
[2]《土木工程材料》重慶大學出版社 彭小芹主編
[3]《土木工程材料》武漢理工大學出版社 陳志源、李啟令主編
[4]《土木工程概論》武漢理工大學出版社 羅福午著
[5]《土木工程材料》天津大學出版社 閻西康、趙方冉、伉景富、韓龍軍
【關鍵詞】土木工程；建筑；現狀；發展
當前，中國正在從事世界上最大規模的基礎設施建設，在宏大的基礎建設過程中，如何調整土木工程建設的腳步，使得土木工程建設出現可持續性發展的可能成為了建筑行業發展的重點內容。本文分析了我國土木工程發展現狀，對土木工程可持續發展前景進行了展望，力求通過理論研究實現土木工程建設的長遠發展。
1 土木工程發展現狀
1.1 環境保護問題
土木工程建設的發展需要有環境工作做為支持，只有在可持續性發展的環境支持下，土木工程建設才是成功的。目前，土木工程發展過程中出現的環境問題主要是由于資源開發嚴重而導致的對自然資源的破壞，基礎設施建設導致的綠地減少、水污染嚴重、工程噪音嚴重等。這些問題都屬于工程建設過程中必須面對的問題。如何一方面加大土木工程建設的力度，另一方又保持自然環境的穩定是當前土木工程發展的關鍵問題。1
1.2 土木工程材料的發展
土木工程材料主要包括金屬材料和非金屬材料，功能分類以建筑功能材料、墻體材料、建筑結構材料三類為主。在土木工程建設過程中，這些建筑工程材料的作用十分重要，為了適應建筑需要，工程材料也在不斷的變革發展。例如：采用高強度鋼材的鋼柱，在整體穩定方面，極限應力δu與屈服強度fy的比值δu／fy（即整體穩定系數φ），要比普通強度鋼材鋼柱高很多。同時能夠減小構件尺寸和結構重量，相應地減少焊接工作量和焊接材料用量，減少各種涂層（防銹、防火等）的用量及其施工工作量，使得運輸安裝更加容易。
1.3 新資源利用
土木工程建設過程中會產生大量的建筑垃圾，這種垃圾的再次利用率較低，往往只能進行掩埋、取暖和鋪路，而且利用率有限，使得土木工程建設成為當前最大資源利用的消耗項目。受世界范圍內的能源危機影響，土木工程建設過程中的能源問題屬于新的發展研究方向，對于土木工程建設來講為了利用新資源必須要對建設用料進行可重復利用的開拓，保證對建筑垃圾的控制和再利用就是對資源的節約。
2 土木工程可持續發展前景
2.1 高新技術下的可持續性發展
土木工程為了進入可持續性發展的空間必須要依靠高新技術，進行土木建筑結構的健康監測，實現其可持續發展。這里所指的健康檢測主要是指利用現場的無損傳感技術和結構系統的特性分析包括結構的響應,以達到檢測結構損傷或退化的一些變化。理想的健康監測與損傷檢測方法應能在結構損傷出現的較早時期發現損傷,在傳感器精度允許的情況下確定損傷的位置,估計損傷的程度,并預測出結構的未來穩定性。這種高新技術為土木工程的發展提供了良好的遠景，例如：紅外熱像技術作為一門新興的無損檢測技術,具有非接觸、大面積、響應快、測試精度高等優點,目前在土木工程領域的應用越來越廣泛,從最初的建筑物外墻的檢測,到建筑節能,從路面混凝土工程、受損混凝土檢測到加固工程中,都有應用。紅外成像無損檢測技術目前可以認為是在土木工程領域最有前景的無損檢測技術。
2.2 資源再利用下的可持續性發展
土木工程活動是人類作用于自然生態環境最重要的生產活動之一，工程材料的生產與使用、工程設計、工程施工、工程建成后的使用及報廢后的拆除等過程均要消耗大量的能源，并不斷產生廢棄物，這些問題都將對生態環境產生極大影響。為了實現土木工程建設的可持續性發展就必須要實現資源的再利用，一方面減少垃圾維護，另一方面節約資源降低消耗，建設更為理想的低碳土木建設。各種工業廢渣與副產物、建筑垃圾等在水泥、混凝土、墻體材料、陶瓷、磚瓦等產業中的無害化、資源化再利用技術的發展,顯著提升建材行業在建設資源節約型、環境友好型社會中的地位和作用。比如，我們可以充分利用建筑綠化，在夏季有效降低灰磚墻表面溫度，從而減少空調的使用量；可以使用節能保溫型的多孔磚或復合墻體作為墻體材料，達到冬季保溫隔熱的作用；還可以太陽能、地下熱能等新能源，減少不可再生資源用量的減少。在這方面我國的建筑研究已經取得了一定的成果，例如：南方科技大學在建設中將建筑廢棄物綜合利用,轉化為多種綠色再生建材產品取得成功,這也是國內首例建筑垃圾處理制造綠色建材再利用項目。經測算,南方科大建筑廢棄物采用現場處理的方法,可節約土地資源約6公頃,按建筑廢棄物資源化綜合利用轉化率90%計算,減少天然砂石原料消耗60萬立方米。從這些方面研究來看，土木工程的可持續性發展已經指日可待。2
2.3 人力資源下的可持續性發展
人才是創新發展的第一資源，沒有一流的人才不可能取得一流的成果。建材行業的可持續性發展需要高層次專業人才。重視人才才能開闊視野形成全面的土木建筑工程開發和可持續性發展探索。對于土木工程建筑的人才來講除了要具備專業建筑知識之外，還必須是綜合性的建筑設計施工人才。具體來講，土木建筑人才應該包括這樣幾方面的綜合才能：（1）專業知識、包括自然科學基礎知識、工程學的相關知識、建筑工具表達知識、社會科學類經濟和自然界可持續發展管理的相關知識。（2）管理交流能力。對土木建筑而言必須要考慮到其與土木建設有關系的相關知識內容，例如：對建筑行業內的法律有一定了解，對環境、交通等知識有所涉獵，同時要有合作交流的能力，能夠對本專業的管理知識與一定的掌握。（3）科學技術的研究能力。科學技術的研究能力主要包括本專業的研究能力和非專業的研究能力。首先要對本專業的工程前沿科學有探索精神，能夠利用多種方法進行前沿知識的探索，形成自主學習能力，調整土木工程建設發展的技術規劃和發展要求。（4）工程實踐能力。土木工程建設屬于實踐工作內容，綜合性人才必須要對土木工程項目的設計、施工等問題有一定的實踐操作能力，能夠在國內外的競爭過程中依靠技術力量獲得成功。（5）人文素質。綜合能力需要有人文素養做指導，要認清土木工程建設的未來發展趨勢，有科學的認識，善用調整發展眼光，具備科學探索和開拓精神，并具有集體合作能力。
2.4 生態建材下的可持續性發展
建筑材料作為能耗高，資源消耗大，污染嚴重的工業產業，在改善人居住環境的同時，對人類的環境污染負有不可推卸的責任。因此，如何減輕建筑材料的環境負荷，實現建筑材料的生態化，是建筑材料可持續發展的中長期目標。生態建材的引入使得建筑材料生態化發展成為可能，同時又滿足了基礎建設發展的需要，滿足了建筑市場對資源消耗的需求。生態建筑材料的主要功能就是能夠節約資源和能源；其次是減少環境污染，避免溫室效應與臭氧層的破壞；第三是容易回收和循環利用。例如：抗菌建材、空氣凈化建材等都在一定程度上減少了粉塵污染，礦渣巖石的放射性污染、化學建材的化學污染。水泥和墻體材料等土木建筑材料工業向生態環保型產業轉型發展將重塑建材產業的社會形象，提升土木工程建設在國家經濟社會可持續發展中的重要定位。
綜上所述，要實現我國土木工程的可持續性發展就必須要重視高新技術、生態建材的應用，實現資源的再利用和人力資源的能動性，全面實現舉世矚目的中國土木工程可持續性發展。
參考文獻
關鍵詞：產學研；土木工程專業；應用型；創新人才；畢業設計
隨著經濟全球化的發展及知識經濟時代的到來，創新成為推動社會科技進步與經濟不斷發展的決定性力量[1]。城市經濟的發展、建筑工程的規模逐漸擴大及其形式功能的日新月異則要求土木工程技術也不斷地發展與創新，同時也要求高校土木工程專業[2]培養大量應用型創新高等工程技術人才。畢業設計論文作為土木工程本科專業中最后的一個理論性與實踐性綜合的教學環節，其目的是培養學生獨立分析與解決工程技術問題，最終使學生符合應用型創新工程人才的基本要求。因此，畢業設計[3,4]論文必須具有綜合知識、能力與創新相結合的特點。企業、高校與科研院所[5]之間通過生產、教學和科研緊密結合，在課程教學與實踐過程中有機結合企業生產實踐與科研創新，可以較好地培養學生綜合素質、能力以及創新能力。同時，使學生在實際畢業設計論文過程中，提升科學研究能力與團隊合作精神，增強設計與參與生產實踐的事業心和責任感[6]，在更好地運用綜合專業知識提升畢業設計質量的同時，達到應用型創新人才的培養目標。
1創新土木工程畢業設計模式
產學研有機結合土木工程畢業設計論文的創新，就是在畢業設計與研究論文中，實現畢業設計[7]、教學與土木工程實踐相結合的創新模式，提升土木工程專業學生的實踐能力。土木工程產學研項目中，結合科研創新與生產實踐來優化課程教學，培養土木工程學生的實習實踐能力，有助于全面培養有能力的土木工程專業學生。在具體的土木工程畢業設計創新模式之中，可以優化開展實施產學研合作，有效建立健全當前土木工程教育中產學研結合教育課程評價[8]及調控機制，改變傳統的土木工程教育模式。同時，也有助于實現企業、高校以及研究機構間的優勢資源互補，優化培養應用型土木工程專業創新人才。
2基于產學研土木工程畢業設計的意義
利用產學研機制與應用型創新人才培養目標進行創新性土木本科畢業設計論文的選題，從工程實際與學術問題的聯合創新出發，豐富與擴展課題的研究目標，將產學研科研或工程項目轉化為創新型的實驗項目、依據工程實際與實驗模型培養學生的動手能力、擴展創新能力。同時，創新性土木本科畢業設計過程中，也可以提升學生的論文寫作能力，優化學生力學模型計算能力，培養技術學術交流，擴展學生思維，具有重要創新意義。基于產學研的課程實踐與畢業設計工作，能夠優化提高土木工程產學研合作水平和效率，實現共贏，共同發展。創新模式，搭建土木工程產學研平臺，優化服務，能夠優化推進企業與高校、科研院合作，提高合作層次，有效實踐產學研合作，提升土木工程畢業設計質量，發揮積極影響。而且，在土木工程專業中，其畢業設計與實際工程密切相關，使其與產學研相結合，有助于培養學生的實踐能力與創新能力，也可以提升畢業設計質量，具有重要意義。
3基于產學研土木工程畢業設計創新的實現措施
3.1完善產學研結合體系
密切協調土木工程教學與后期畢業設計間的聯系，基于產學研創新模式，設置課程教學與生產實踐，最終為畢業設計的選題、實習與設施打下基礎，增強課程試驗與畢業設計等與外部生產與科研創創新等因素之間的關系，提升畢業設計質量。考察學生的知識綜合應用能力，解決工程中與企業科技生產中的實際問題，從而使學生能夠更好的理解工程畢業設計題目，使其能夠聚精會神地投入到畢業設計中，提升學生參加土木工程畢業設計的熱情。
3.2提升土木工程專業產學研基地實力
高校院系加強與地方科研生產合作，建立完善土木工程專業的產學研基地，鼓勵教師參與生產實踐，提升其實踐指導實力，為畢業設計與論文提升工程實際的支撐，激發土木工程學生在畢業設計中的潛在能力。通過土木工程專業產學研聯合的課程教學實踐與畢業設計，更深層次地讓學生通過融入到土木工程設計實踐中。
3.3提升選題水平
創新性畢業設計論文選題工作，必須要確保選題符合土木工程專業的實際特點，切合應用型創新人才的培養目標要求，保障土木工程畢業設計的選題深度可為學生所接受，一方面避免選題簡單重復的陳舊題目，適應經濟與社會發展的需要；另一方面避免在畢業設計中選題過深、題目過大而脫離生產實際的情況，確保學生切實完成畢業設計工作。
3.4提高畢業設計指導質量
院系在畢業設計指導中，應細化到具體教學指導單位，根據各專業學生畢業設計的專業特點，制定適合創新模式的畢業設計論文指導細則。指導教師在學生畢業設計中，能夠積極引導學生去創新思維，建立學生對畢業設計的多元文化意識，培養土木學生的工作、人際交流能力。
3.5協調畢業設計考核環節
建立基于產學研的畢業設計分階段考核方法，首先對指導教師要求其書面陳述畢業設計課題來源、選題依據、設計論文內容、難以程度及工作量等情況，由院系討論與考核設計選題。在此基礎上，增加創新學分與創新能力的評價標準，使學生更加有積極性地投入創新能力的培養，同時，激勵教師培育基于產學研等的創新課程與畢業設計的實踐，給予相應的政策支持。基于產學研的畢業設計論文實施過程，可以根據實際情況，適當的調節增加實踐環節的考核，以保證畢業設計的質量提升。
4產學研創新畢業設計論文案例探索
鹽城工學院土木工程學院依據江蘇省特色專業和國家特色專業建設點，逐步推行創新教學與科技管理體制改革，努力提高科技水平，走產學研相結合的道路，積極為地方社會經濟服務，承擔了大量的企業科技開發項目。土木工程學院在基于產學研的教學與畢業設計改革上，利用校企協同育人平臺，引入企業深度參與教學實踐，開發了“企業文化、建筑工業化技術、施工安全管理、現代施工關鍵技術、建筑信息化技術、綠色建筑技術、建筑設備工程”等校企網絡課程。進一步，加強教學方法改革，利用校企網絡共享絡課程，鼓勵開展學生主動學習、研究性學習與合作性學習；對“土木工程測量、土木工程材料與工程結構測試技術訓練”等課程實施以能力考核為主的考核方式改革，為切實完成實踐課程培養目標與創新性畢業設計論文工作提供有力保障。學院教師團隊目前承擔的產學研項目，緊密結合土木工程教學與企業生產實踐科技問題，為培養應用型創新人才進行卓有成效的探索。筆者所在的課題組，目前承擔“深大基坑開挖施工對工程樁的影響及其檢測關鍵技術研究”產學研項目，旨在結合教學與工程實踐科技創新的同時，進行土木工程創新畢業設計與應用型創新人才的培養等探索工作。在教學中，針對鹽城多河地區特點，分析深大基坑開挖的設計、施工與環境影響特點，將工程難點問題引入課堂與試驗及實習實踐。對深大基坑開挖回彈引起的樁基承載形狀變化等問題，在“樁基工程”課程的設計與施工檢測等課程中，進行針對性的分析，充分調動學生的學習興趣，利用課程試驗與產學研課題研究試驗有機的結合，引導學生參與科研試驗研究，為創新性畢業設計提供知識能力的積累。在此基礎上，進行基于產學研的畢業設計論文工作，根據學生情況并結合項目特點，畢業設計選題有“先鋒島三期多面臨河深大基坑的設計與施工”“鹽城多河地區的基坑支護形式與插入深度研究”“深大基坑開挖條件下的工程樁承載力計算”“深大基坑開挖坑底回彈與樁基承載計算與檢測”“臨河高層建筑深大地下室基礎設計與施工方案”等，創新了土木工程畢業設計論文的形式，并推動了工程生產實踐與企業的技術創新等工作。
5結語
在土木工程教學、試驗實踐及畢業設計的各階段，基于產學研聯合研究項目改革教學方法與畢業設計選題及實施，促進土木工程本科畢業設計論文的創新與實踐，使學生在畢業設計階段直接接觸到工程實例與企業技術創新實踐，可有效保證學生完成土木工程專業的教育培養計劃，培養學生的專業創新能力，為完成土木工程應用型創新人才的培養目標發揮重大作用。
參考文獻
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