浅谈现代土木工程的特点与未来土木工程的发展

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中文摘要

随着社会经济的快速发展，人们需要大规模和现代化功能的建筑，由此当前土木工程施工要求更快速“更安全”高质量。当代的土木工程必须适应人类社会发展的需要以及当代土木工程发展的契机。土木工程活动是人类作用于自然生态环境最重要的生产活动之一。其中，工程材料的生产与使用、工程设计、工程施工、工程建成后的使用及报废后的拆除等过程均要消耗大量的能源，并不断产生废弃物，这些问题都将对生态环境产生极大影响。可以预期，未来的土木工程必然在高效、高质、高科技的基础上，还需拥有节能、低污染的可持续发展内容。

因此，在本次研究中，我们简述土木工程的发展现状，指出生态建材是未来土木工程材料的发展方向，同时简单分析了土木工程施工的五大可持续发展原则，即减少场地干扰、尊重基地环境；施工结合气候；节约资源(能源) ；减少环境污染，提高环境品质；实施科学管理、保证施工质量。基于该原则，我们分析了我国土木工程存在的问题以及可采取的可持续发展对策。

关键词：土木工程；特征；发展；可持续化发展

ABSTRACT

With the rapid development of social economy ， people need to function of large-scale and modern architecture ， the current civil engineering construction requirements "safer" more quickly with high quality. Contemporary civil engineering must adapt to the needs of the development of human society and the development of the modern civil engineering. Civil engineering activities is the most important human on the natural ecological environment of one of the production activities. Among them ， the production and use of engineering materials ， engineering design ， engineering construction， use and discard after completion of the project after the demolition process consumes huge amounts of energy ， such as and continuously produce waste ， all these problems will have great impact on the ecological environment. Can be expected that the future of civil engineering must be on the basis of high efficiency， high-quality ， high-tech ， still need to have the sustainable development of energy saving， low pollution content.

Therefore ， in this study， we briefly describes the development status quo of civil engineering ， points out that the ecological building materials is the future development direction of civil engineering materials， at the same time， a simple analysis of the civil engineering construction of the five principles of sustainable development ， namely ， reducing interference field， respect the base environment； Construction combined with the climate ； Saving resource (energy)； Reduce environmental pollution， improve environmental quality； The implementation of scientific management， guarantee the construction quality. Based on this principle， we analyzed the problem of civil engineering in our country ， and can take the sustainable development of countermeasures.

Keywords: civil engineering ；Characteristic ； Development ； Sustainable development

目 录

引 言 . ............................................ 错误！未定义书签。

1 现代土木工程特征 ........................... 错误！未定义书签。

1.1、土木工程的涵义 ........................ 错误！未定义书签。

1.2、土术工程历史 ........................................... 3

1.3、现代土术工程的特征 ..................................... 3

2 土木工程未来发展——可持续化发展 ............................ 4

2.1、土木工程可持续发展原则 ................................. 6

2.2、土木工程可持续发展问题 ................................. 7

3 土木工程的可持续化发展对策 .................................. 8

3.1、土木工程材料的可持续化 ................................. 9

3.2、土木工程设计的可持续化 ................................ 10

3.3、土木工程施工的可持续化 ................................ 12

3.4、土木工程使用的可持续化 ................................ 14

3.5、超年限土木工程拆除的可持续化 .......................... 15

结 论 . ............................................................ 16 致 谢 . ............................................ 错误！未定义书签。 参考文献 . .......................................... 错误！未定义书签。

引 言

土木工程与人们的日常生活密不可分。随处可见的高楼大厦、四通八达的道路交通、姿态优美的各式桥梁，坚实如堡垒般的水利设施等，是我们生活不可缺少的一部分。进入新世纪后，在经济高速发展的形势下，我们又将迎来新的一次基础设施建设高潮。

经济建设的高速发展是一把双刃剑，它给我们带来了巨大财富的同时也引起了生态环境的恶化。中国经济的高速发展是以大规模的能源消耗为代价的，大片的草原和耕地被开垦、大片森林被砍伐，储量有限的石油、煤炭等自然资源被开采等等，引发了江河流域大面积的水土流失，珍稀物种的消失、气候异常和空气的严重污染、矿产资源的匾乏等一系列严重问题。作为土木工程从业人员，我们应在大规模经济建设中，把可能出现的各种工程环境问题，如水资源减少、地面沉陷、滑坡、建筑物融沉、开裂等诸多灾害，消灭或减轻在萌芽之中，使建设工程造福于人类，使生活环境得以持续发展和改善。因此，可持续发展将是未来土木工程的重要选择。

1. 现代土木工程特征

1.1土木工程的涵义

土术工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土术工程的含义可从两方而去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施，如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路、桥梁工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。经过多年的发展，目前土术工程的实践和研究己取得显著成就，但展望未来，土术工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步去探索。

1.2土术工程历史

土木工程是工程分科之一，是一个古老的学科。它是指采用工程材料如土、石、砖、木、混凝土、塑料和各种金属等修建房屋、道路、铁路、桥涵、隧洞、河、港、特种结构和市政卫生工程等等的生产活动和工程技术。随着工程建设和科学技术的发展，土木工程又逐渐分成一些专门学科，例如专门研究工程材料或建筑材料的分科，有关修建房屋建筑的建筑工程，有关修建路桥的交通工程，有关修建河、港、水坝、灌溉渠道的水利工程等等。

土木工程的历史可以追溯到上古时期人类的野处穴居。我国传说中的有巢氏为巢居的发明者。在新石器时代后期仰韶文化的重要遗址中己发现用木骨泥墙构成的居室和制造陶器的窑厂。到了夏代已有了夯土的城墙。此后，商代用粘土做成的版筑墙、西周时期的瓦以及战国时期的大尺寸的空心砖都相继出现。在欧洲，大约8000年前已经开始采用晒干的砖；大约5000一6000年前开始采用凿琢自然石；大约3000年前，在建筑中开始采用烧制的砖。历史上最早的石墙是垒石构成，后来用粘土泥浆砌筑。经过长期的经验积累，人们开始在泥浆中加入稻草，以提高抗拉强度。后来又发明了石灰，用它来砌筑砖墙。石灰不宜用于大体积工程和地下工程，天然水硬性材料—火山灰不仅能在空气中硬化，也能在水中硬化，因此，早在古罗马时代，就被用来建筑道路、城墙和下水道等等。在我国甘肃新石器时代文化遗址出土的混凝土，强度约相当于C10级，其中水泥的成分与现代水泥基本相同，比罗马时代用天然火山灰建造的道路早3000年。

真正的有历史记载的重大工程，应该是从秦朝李冰修筑都江堰开始。此外，秦始皇修建并在明代经过修缮的万里长城，气势磅礴雄伟，是世界上伟大的工程之一。隋朝李春建造的赵州桥，无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高的成就，是世界上最早的敞肩式拱桥，1991年被美国土木工程师学会选为世界第12个土木工程里程碑。世界上第一座高层建筑为约建于公元120年的也门霍姆丹宫，20层，约高100米，它采用沙、细石和铅溶在一起砌石建成。我国战国时期己经有了邮骚，为骚马通行而开辟的骚道，秦始皇统一全国后修建释道、直道，以加强全国陆路交通，这是我国大规模人工修建道路的开始。运河的历史可追溯到我国历史上的春秋战国时期，吴国的邢沟和魏国的鸿沟是历史最早的人工开凿的运河，比19世纪前、中叶通航的巴拿马运河、苏伊士运河早2000多年。

随着社会的发展，土木工程需要更好的材料，波特兰水泥诞生了，钢材在建筑中的应用也是19世纪中叶的事情。1872年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋。钢材和混凝土两种材料在工程中的应用，使建造大跨度桥梁和高层建筑以及其他大型土木工程成为现实，实现了土木工程领域的第一次飞跃。1928年预应力混凝土制造成功，实现了此领域的第二次飞跃。至此，世界土木工程进入了一个飞速发展的时期。2004年建成的台北101大楼，高508米(含天线) ，是至今世界上最高的高层建筑。桥梁的世界纪录均被日本打破，1998年，日本

建成了世界上最大跨度的悬索桥—明石海峡大桥(主跨1991米) ，1999年完工的日本多多罗大桥(主跨890米) 成为现今世界斜拉桥之最。世界高速公路最长的是美国，总长达81105千米(1984年资料) 。世界最早的混凝土大坝—瑞士狄克桑斯坝(重力式混凝上坝) ，高285米。高549米的加拿大多伦多预应力混凝土塔为世界电视塔之最。

改革开放后，我国的经济建设突飞猛进，土木工程方面也得到了很大的发展。目前国内最高的高层建筑为1998年建成的上海金茂大厦(钢结构) ，高420米。它的建成彻底改变了我国高层建筑原来的落后面貌，在高层建筑造型的多样化上，在建筑多功能使用上，在结构的改革上，在新材料和新技术的采用上，在合理组织施工方面，在抗震分析、抗震控制试验研究和计算机程序应用上，均达到国际先进水平。我国最长的悬索桥是1999年建成的主跨为1385米的江阴桥，排名世界第五，使我国的悬索桥建设达到了国际先进水平。我国己成为拥有斜拉桥最多的国家，在世界10大著名斜拉桥排名榜上，中国有6座，跨度在600米以上的斜拉桥世界上仅有6座，中国占了4座。它们分别是南京长江第二大桥(2001年建成，628米) 、武汉白沙洲长江大桥(2000年建成，618米) 、福州市青州闽江大桥(2000年建成，605米) 、上海杨浦大桥(1993年建成，602米) 。我国的高速公路起步较晚，但发展迅速，与先进国家相比总长度己进入了前列，从沪宁线(上海一南京) 建成通车后的鉴定结果看，路的质量己达到世界先进水平。我国己经建成的广深线(广州一深圳) 时速为160千米的准高速铁路，改变了我国无高速铁路的历史。大坝建设方面，当数长江三峡水利枢纽工程。主体工程为一座混凝重力式大坝，坝顶总长3035米，坝高185米，总装机容量为1820千瓦，年发电量847亿千瓦。

1.3现代土术工程的特征

现代土术工程的发展特点分析较之以往，当代土术工程的一个最明显的发展特点便是科学技术的明显提高，计算机软件的应用为土术工程的发展创建了更为广阔的发展平台。因此土术工程的在发展中展现出当代化、多元化及科技化的特点。就当期形式而论，土术工程的信息技术的迅速发展，专业化的程度加强，对建设工程师的要求明显的加强，不仅要具备较强的施工管理能力，同时要跟上时代的需求，及时的吸收当前的建筑领域的信息，利用科学技术建设具有当代特点的土术工程项目。所以，对于土术工程专业人才的培养具有更加严格的要求。适应各类工程建设高速发展的要求，人们需要建造人规模、人跨度、高耸、轻型、人型、精密设备当代化的建筑物，既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。它的发展趋向具体地表现在下述儿个方而。

1.3.1工程地质和地基方面

建设地区的工程地质和地基的构造及其在天然状态下的应力情况和力学性能，不仅直接决定基础的设计和施工，还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择，对于地下工程影响就更人了。工程地质和地基的勘察技术，目前主要仍然是现场钻探取样，室内分析试验，这是有一定局限性的。为适应当代化人型建筑的需要，急待利用当代科学技术来创造新的勘察方法。

1.3. 2工程规划方面

以往的总体规划常是凭借工程经验提出若}几方案，从中选优。山于土术工程设施的规模日益扩人，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。特人的土术工程，例如高人水坝，会引起自然环境的改变，影响生态平衡和农业生产等，这类工程的社会效果是有利也有弊。在规划中，对于趋利避害要作全而的考虑。

1.3. 3工程设计方面

人们努力使设计尽可能符合实际情况，达到适用、经济、安全、美观的目的。为此，已开始采用概率统计来分析确定荷载值和材料强度值，研究自然界的风力、地震波、海浪等作

用在时间、空间上的分布与统计规律，积极发展反映材料非弹性、结构人变形、结构动态以及结构与岩土共同作用的分析，进一步研究和完善结构可靠度极限状态设计法和结构优化设计等理论:同时发展运用电子计算机的高效能的计算和设计方法等。

1.3.3工程施工方面

随着土术工程规模的扩人和山此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、人型化发展，施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法，日益走向科学化:有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样，不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率，而且可以解决特殊条件下的施工作业问题，以建造过去难以施工的工程。

2. 土木工程未来发展——可持续化发展

未来土木工程的发展方向除了建筑材料的高强化和轻质化、施工过程的装配化和工业化、设计理论的科学化和精确化外，在环境日益恶化的今日，可持续化也必然成为土木工程未来发展方向之一。

2.1土木工程可持续发展原则

土木工程可持续发展并不仅仅是指在工程施工中实施封闭施工，没有尘土飞扬，没有噪声扰民，在工地四周栽花、种草，实施定时洒水等这些内容，还包括了其它大量的内容。它同设计阶段一样，涉及到可持续发展的各个方面，如生态与环境保护、资源与能源的利用、社会经济的发展等。

2.1.1减少场地干扰、尊重基地环境

工程施工过程会严重扰乱场地环境，这一点对于未开发区域的新建项目尤其严重。场地平整、土方开挖、施工降水、永久及临时设施建造、场地废物处理等均会对场地上现存的动植物资源、地形地貌、地下水位等造成影响；还会对场地内现存的文物、地方特色资源等带来破坏，影响当地文脉的继承和发扬。因此，施工中减少场地干扰、尊重基地环境对于保护生态环境，维持地方文脉具有重要的意义。

业主、设计单位和承包商应当识别场地内现有的自然、文化和构筑物特征，并通过合理的设计、施工和管理工作将这些特征保存下来。可持续的场地设计对于减少这种干扰具有重要的作用。就工程施工而言，承包商应结合业主、设计单位对承包商使用场地的要求，制订满足这些要求的、并能尽量减少场地干扰的施工组织计划。

2.1.2施工结合气候

承包商在选择施工方法和施工机械、安排施工顺序、布置施工场地时应结合气候特征。这可以减少因为气候原因而带来施工措施的增加，资源和能源用量的增加，有效的降低施工成本；可以减少因为额外措施对施工现场及环境的干扰；可以有利于施工现场环境的改善和工程质量的提高。

承包商要能做到施工结合气候，首先要了解现场所在地区的气象资料及特征，主要包括:雨雪雷电、气温湿度、风力等资料，如:全年降雨量、降雪量、雨季起止日期、一日最大降雨量等；气温资料，如年平均气温、最高、最低气温及持续时间等；风的资料，如风速、风向和风的频率等。

2.1.3节约资源

建设项目通常要使用大量的材料、能源和水资源。减少资源的消耗，节约能源，提高效益，保护水资源是可持续发展的基本观点。具体而言需要从以下几点入手：（1）水资源的节约利用。通过监测水资源的使用，安装小流量的设备和器具，在可能的场所重新利用雨水

或施工废水等措施来减少施工期问的用水量，降低用水费用。（2）节约电能。通过监测利用率，安装节能灯一具和设备、利用声光传感器控制照明灯具，采用节电型施工机械，合理安排施工时间等降低用电量，节约电能。（3）减少材料的损耗。通过更仔细的采购，合理的现场保管，减少材料的搬运次数，减少包装，完善操作工艺，增加摊销材料的周转次数等降低材料在使用中的消耗，提高材料的使用效率。（4）可回收资源的利用。可回收资源的利用是节约资源的主要手段，也是当前应加强的方向。主要体现在两个方面:一是使用可再生的或含有可再生成分的产品和材料，这有助于将可回收部分从废弃物中分离出来，同时减少了原始材料的使用，即减少了自然资源的消耗；二是加大资源和材料的回收利用、循环利用，如在施工现场建立废物回收系统，再回收或重复利用在拆除时得到的材料，这可减少施工中材料的消耗量或通过销售来增加企业的收入，也可降低企业运输或填埋垃圾的费用。

2.1.4减少环境污染，提高环境品质

工程施工中产生的大量灰尘、噪音、有毒有害气体、废物等会对环境品质造成严重的影响，也将有损于现场工作人员、使用者以及公众的健康。因此，减少环境污染，提高环境品质也是绿色施工的基本原则。

提高与施工有关的室内外空气品质是该原则的最主要内容。施工过程中，扰动建筑材料和系统所产生的灰尘，从材料、产品、施工设备或施工过程中散发出来的挥发性有机化合物或微粒均会引起室内外空气品质问题。许多这些挥发性有机化合物或微粒会对健康构成潜在的威胁和损害，需要特殊的安全防护。这些威胁和损伤有些是长期的，甚至是致命的。而且在建造过程中，这些空气污染物也可能渗入邻近的建筑物，并在施工结束后继续留在建筑物内。这种影响尤其对那些需要在房屋使用者在场的情况下进行施工的改建项目更需引起重视。

2.1.5实施科学管理

实施绿色施工，必须要实施科学管理，提高企业管理水平，使企业从被动地适应转变为主动的响应，使企业实施绿色施工制度化、规范化。这将充分发挥绿色施工对促进可持续发展的作用，增加绿色施工的经济性效果，增加承包商采用绿色施工的积极性。企业通过15014001认证是提高企业管理水平，实施科学管理的有效途径。

实施绿色施工，我们主张尽可能减少场地干扰，提高资源和材料利用效率，增加材料的回收利用等，但采用这些手段的前提是要确保工程质量。好的工程质量，可延长项目寿命，降低项目日常运行费用，利于使用者的健康和安全，促进社会经济发展。

2.2土木工程可持续发展问题

2.2.1土木工程材料的可持续发展问题

众所周知，我国改革开放以后的经济建设的飞速发展是以高能耗和环境污染为代价的。我国的钢材、水泥产量居世界领先水平，2014年我国钢材超过10亿吨位居世界第一，水泥己连续22年居世界第一。大量低强度建筑材料的生产和使用使得我国的矿产资源被大量消耗，生态环境遭到了严重破坏。上述一系列问题的出现，就要求我们在土木工程材料方面采取一定的改革措施，以符合可持续发展的宗旨。高强度混凝土、高性能混凝土、轻质混凝土和绿色混凝土、智能化混凝土以及高强度钢材将成为未来工程材料的发展方向。

2.2.2土木工程设计的可持续发展问题

对于一项大的土木工程，一般要经过初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段。初步设计阶段主要是对工程提出可行性论证，并进行选址，做出规划，提出最佳方案。对其中的个体工程，例如对某一建筑物或构筑物，应根据建设任务，通过调查研究，综合考虑其功能要求、投资数额、材料供应、环境及地质水文条件、结构和构造、设备、动力及施工等因素，做出初步设计，其内容应包括拟建工程的方案图、说明书和概算。技术设计的内容为协调编

制拟建工程各自有关工种的图纸、说明书和概算。在初步设计和技术设计的文件经过送审并批准后，作为进行施工图设计必备的依据，进行施工图设计，内容包括确定全部工程的尺寸、材料、结构、构造、设备等据此施工的图纸、说明书、计算书和预算。

纵观土木工程设计的三个阶段可以发现，其中的各个环节都可能涉及到可持续发展的问题。初步设计阶段，如何根据建设任务，进行全面的调查研究，协调好各种功能的要求，在一定的投资数额范围内将结构作的更好，在尽可能多得使用新型绿色高性能工程材料的前提下做到材料的供求平衡，详细了解工程建设范围内所有可能涉及的环境及地质水文问题，预见后续工作可能发生的结构、设备、动力及施工等各方面的问题，最终确定拟建工程的具体方案；技术设计阶段，如何协调各有关工种之间的关系，使各工种之间能够密切配合，协调编制出拟建工程所需的各有关工种的相关文件；施工图设计阶段，新研究成果所带来的现有规范落后的问题要求我们及时对现有规范进行统筹修订，并研究开发优化设计软件，积极开展优化设计工作，以使工程结构真正的达到“安全、经济气”。

2.2.3土木工程施工的可持续发展问题

施工阶段的主要工作概括来说就是做好施工准备工作和进行工程施工。施工准备工作的内容是:取得工程施工的法律依据，调查研究各种与工程施工有关的原始资料，施工条件及建设单位的要求，掌握工程的特点及关键，统筹合理地安排施工力量和施工现场，从计划、技术、物资、资金、劳力、设备、组织、现场以及外部施工环境等方面为拟建工程的顺利施工建立一切必要的条件，并对施工中可能发生的各种风险和变化进行预测并作好应变准备。在施工准备工作一切就绪后，在设计图纸和相关合同文件的约束下，就可进行工程施工，在施工进行过程中，对施工进度、成本、质量与安全进行控制，同时不断的对预先制定的相关组织设计文件进行校正，最终完成整个工程的施工，交付使用。

在施工过程中，不可避免的会给生态系统带来破坏和不利的影响。例如:施工运输会与工地附近或经过工地的交通发生冲突；设备的运转会造成噪声污染；施工中挖掘和干扰工地地面土壤暴露之后更容易受天气的影响，造成大气粉尘污染；建造和拆除所产生的废弃物占填埋废物总量的较大比重等等。此外，施工阶段的安全问题也不容忽视，工程施工人员管理不规范、施工人员自作主张不严格按照安全要求进行施工等因素导致不应该发生的严重事故在实践中屡次发生。而具有可持续发展思想的施工过程，可针对工程建设对周围的生态环境产生的各种负面影响，并根据现场的情况，积极地选择与采取适当的措施，尽可能地减小和消灭这些不利影响，并采用科学的管理方式加强对工程施工人员的管理，努力提高施工人员的安全意识，使施工过程中可能产生的事故消灭在萌芽状态之中。

2.2.4土木工程使用的可持续发展问题

土木工程投入使用后，将消耗大量的能源，产生大量的废弃物，外界人为和自然因素对结构的性能不断产生影响，结构的使用寿命也在不断减少，最后达到结构生命的终结。因此，在这一过程中，我们如何做好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，延长结构的生命周期等工作，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。

土木工程生命终结后，要对其进行报废拆除。在结构的报废和拆除阶段，均会产生大量的粉尘、噪声和振动，对周围环境产生巨大的影响，同时还会产生大量的废弃物。因此，在这一过程中，如何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，对土木工程可持续发展战略来说，同样具有明显而深远的意义。

3. 土木工程的可持续化发展对策

3.1土木工程材料的可持续化

生态建材是我国土木工程材料可持续发展的必然选择，其应具有以下三大特性:（1）生态建材应具有先进性，它既可以拓展人类的生活领域，又能为人类开拓更广阔的活动空间；

（2）生态建材应具有环境协调性，它既能减少对环境的污染危害，从社会持久发展及进步的观点出发，使人类的活动范围和外部环境尽可能协调，又在其制造过程中最低限度地消耗物质与能源，使废弃物的产生和回收处理达到最小，产生的废弃物能被处理、回收和再生利用，并且这一过程不产生污染；（3）生态建材应具有舒适性，它既能创造一个与大自然和谐的健康生活环境，

又能使人类在更加美好、舒适的环境中生活。

综合具备上述三种特性的建筑材料就构成了生态建材。也就是说，具有上述特征的建筑材料或工艺技术可称为“生态建材”或“建筑材料的生态环境化技术”。

生态建材与传统建材明显不同之处是赋予传统建材特别优异的生态环境协调性，或者说是那些直接具有净化环境、修复环境等功能的建筑材料。生态建材是一个指导性的原则，其目的是防止对生态环境的损害，促进人类活动对自然资源和环境的保护，保证建筑材料具有更好的性能等。应该承认生态建材本身是一个不确定的概念，是一个动态和发展的概念。当所有的建筑材料都“生态环境化”了的时候，生态建材这个术语也可能就完成了它的历史使命。

不少学者从不同的角度讨论了生态建材的概念，如“绿色建材、环境建材、健康建材、环境友好建材、环境协调建材、环境兼容性建材、环境相容性建材”等等。尽管人们在认识上存在差异，但为了促进生态建材学科的研究和发展，还是应该给生态建材一个明确的概念。目前对于生态建材的概念可以概括为:生态建材是指在加工、制造、使用、废弃和再生过程中具有最低环境负面影响、最大使用功能的人类所需要的一系列新型建筑材料。

3.2土木工程设计的可持续化

3.2.1工程与自然共生

工程与自然共生的目的是为了保护环境、利用环境和防御自然。为了保护环境，我们在进行初步设计阶段就要考虑到以下几个方面的问题:保护全球的生态系统，减少CO2及其它大气污染物的排放:对工程废弃物进行无害化处理；对气候条件、国土资源予以重视；保持工程周边环境生态系统的平衡。为了利用环境，我们可以充分利用太阳能、风能、地热进行工程结构的供暖、供热、发电、采光和通风。为了防御自然，在进行工程方位规划时应考虑合理的选址与体形；工程外围护结构系统的隔热、保温及气密性设计；高安全性的消防系统；防震、耐震构造的应用；防噪声、滨海工程防盐害对策等。

3.2.2选用节能新技术

为了减轻工程的环境负荷，我们应积极采用节能新技术。为了降低能耗，应高效节约使用能源，如节水系统、根据日照强度自动调节的照明系统、局域换气系统等；还应尽量循环使用能源，如二次能源的利用，蓄热系统、排热回收系统等。为了延长工程的使用寿命，初步设计阶段要尽量使用耐久性强的材料；设计中要考虑到日后对结构物的保养、修缮、更新；对设备竖井、机房、建筑面积、层高、荷载等的设计要留有发展的余地。加大使用解体、再生时不产生氟化物、NO 、的环境友好的材料；对自然材料的使用强度以不破坏其自然再生系统为前提；大力提倡采用可循环、再生材料。

3.2.3循环再生型工程

循环再生型工程主要包括以下几点:工程使用过程中，保持设备系统的经济运行状态，引入智能化管理系统，降低工程管理、运营费用；采用易再生及长寿命的工程消耗品；工程

使用过程中产生的废水、废气无害处理后排出。为了方便工程的再生，设备尽量由中央移向外壁，以利于设备更换；充分发挥工程的使用可能性，通过技术设备手段更新利用旧的工程；对旧工程进行节能化改造。考虑到工程解体后的污染问题，初步设计阶段要采取措施尽量使其解体时不产生对环境的再次污染，对复合材料进行分解处理，形成再生资源化系统；难以利用的材料使之可燃化，并利用解体材料的燃烧热。

3.2.4使工程融入历史与地域的人文环境

工程和历史与地域的人文环境的融合是可持续发展中最不可忽视的一点。对于历史我们应很好的继承，对古建筑、传统街区景观要妥善进行保存，并继承地方传统的施工技术和生产技术。要使工程真正地做到融入环境，就要在继承保护地域景观特色的前提下，对土地、能源、交通等适度使用，创造积极的新景观；保持工程周边地区居民原有的生活方式，积极鼓励居民参与环境的设计与更新，保持环境的恒久魅力与活力。

3.3土木工程施工的可持续化

3.3.1加快绿色施工技术的开发和运用，降低应用成本

技术进步和技术创新可以有效的推动绿色施工技术的运用。“绿色技术”并非都是“高新技术”，如果运用适当的“中等技术”，可以有效的降低绿色施工成本。在许多情况下，一种对环境更为有利的施工过程能够比传统的过程还要经济，或至少在费用上相当。

3.3.2实施科学管理，提高企业管理水平

推行绿色施工，必须要实施科学管理，提高企业管理水平，使企业从被动地适应转变为主动的响应，使企业实施绿色施工制度化、规范化，这将提高绿色施工的经济性效果，增加承包商采用绿色施工的积极性。

3.3.3建立系统、科学的绿色施工法规和制度体系

科学系统的法规、制度体系是推动绿色施工及其技术应用的关键，在人们的思想想意识尚未达到理性的自觉时，还需要靠政府部门的参与和引导以及相应法规的约束。制定有前瞻性的市场规则和法规体系，形成强大的推动力，才能激发自下而上的积极呼应。绿色施工的法规可以是环境保护法规的分支及文明施工管理的规定，它的制定是一个系统工程，需要多行业、多学科的协商。目前，我国建筑法规应继续加强对环境保护和资源节约等方面的规定，技术标准及规范也应继续加强对绿色施工的要求，并不断随着新技术、新工艺的发展进行更新。应建立一些利于推进绿色施工的制度，如:针对政府投资的建设项目，可在招标文件中明确要求承包商应在投标书中说明的有关可持续发展的方案，并在工程承包合同中予以约束；对于其它社会投资项目则可通过税收、奖励等制度促进绿色施工的应用；鼓励业主将绿色施工准则纳入施工图纸和技术要求中，将环境等责任加入建造合同，并在建造期间监督承包商加以遵守。此外，还可建立绿色施工责任制、施工单位的社会承诺保证机制、社会各界共同参与监督的制约机制；可将承包商运用绿色施工技术的程度，作为工程评标和评优的依据；可将一些“文明施工”管理办法完善为“绿色施工”或“绿色文明施工”管理办法，使其范围更广，内容更丰富；应进一步完善施工中的保险与索赔制度，为绿色施工创造良好的运行环境。

3.4土木工程使用的可持续化

在土木工程使用阶段，工程结构将消耗大量的能源，产生大量的废弃物，外界人为和自然因素对结构的性能不断产生影响，结构的使用年限在不断减少，最后达到结构生命的终结。因而需要从以下几点入手：

3.4.1提高能源效率

工程使用过程中，提高能源效率的方法有:根据自然条件，尽量采用自然通风和天然采

光，减少空调使用和照明；利用自然光，降低过高的照度标准，限制使用时间和提高照明效率；尽量多使用高效建筑供能用能系统及设备，限制低效供能用能设备的使用，例如:通过新的高效HV AC(采暖、通风和空调) 技术—人体传感器、变速驱动、自动通风控制、高效热交换器和高效电机等，调整加热和冷却而减少能源消耗。

3.4.2积极开发利用新能源和可再生能源

现阶段可开发利用的新能源和可再生能源有:地热能、太阳能、风能、生物质能等。在建筑中可利用中低温地热采暖和利用地源热泵系统开发新型环保空调设备；应用太阳能热水系统和太阳能光伏发电技术；利用风能发电:利用动物粪便或秸秆气化制成沼气做燃料。

积极开发利用新能源和可再生能源具有重大意义:可代替或少用资源有限、不可再生的石化能源；可减少使用石化能源所产生的污染物的排放量，减轻大气污染，保护生态环境；可解决边远偏僻无电、缺能农村基本生活用电；可提高城乡居民的生活质量和住宅的舒适度，并使建筑物造型新颖别致，体现“以人为本”的建筑理念。因此，新能源和可再生能源的应用前景非常广阔。

3.4.3加强工程结构的健康监测

结构的健康监测是指利用现场的无损传感技术和结构系统的特性分析(包括结构的响应) ，以达到检测结构损伤或退化的一些变化。检测己有建筑物或桥梁等结构在正常使用状态或遭受灾害(如地震、台风或爆炸等) 后的健康状况，对结构的维护和及时加固以及对人们生命财产的营救有很大的作用。

在检测的基础上，还需加强结构的维护保养，是延长结构生命周期的重要手段。一些发达国家的工程结构使用年限较长，其根本原因是在保证主体工程质量的前提下，坚持每5~10年对结构进行一次全面的修缮和保养(维修保养费用一般由产权所有者支付) ，对其外部和内部破损部分进行彻底维修，使主体结构尤其是受力部分始终处于良好的工作状态，有利于延长结构的使用年限。根据发达国家的经验，在现有科技和建材发展水平的基础上，只要在确保工程施工质量的前提下，坚持定期修缮，则将结构的使用寿命延长一倍以是完全可行

3.5超年限土木工程拆除的可持续化

土木工程结构在达到了结构设计的正常使用年限之后，它的继续使用就不甚安全了，当然，如果在使用阶段采取了相应的维护措施，可以使结构的使用寿命得到一定的延长。但是，不论一个多么坚实的土木工程结构物，最终都要有报废与拆除的一天，这也是土木工程从业人员不得不面对的一个问题。

土木工程结构的拆除工程施工过程中对环境的影响与结构建设施工过程中对环境的影响类似，唯一不同的地方就是，拆除过程中较多的用到爆破方法。爆破时产生的噪声污染非常大，因此要做好相应的对策。现在比较通用两种方法:一是采用爆破拆除结构的计算机仿真技术，利用该技术制定合理的爆破方案，使爆破产生的污染和所需的人工、材料、设备等降至最少；二是尽量采用无声破碎剂进行拆除，这种方法在满足工期的条件下，对行车交通的干扰降到最低，对周围建筑物几乎不产生任何影响，还可以克服炸药爆破拆除的许多困难，减少劳动强度，提高安全保障。

结论

可持续化发展不但是我国经济发展的必然趋势，同样也是我国土木工程发展的趋势。土木工程的可持续化发展需要从材料、设计、施工、使用等多个方面进行综合分析。本次研究中，我们对土木工程的未来发展趋势——可持续化发展原则进行了系统的分析，并在这基础上分析了我国土木工程可持续化相关问题，最终针对性的提出了可持续化的发展方向，旨在为相关部门提供参考意见。但也存在一些不足和有待进一步研究的地方，比如:结合日后的理论与实践对可持续发展的概念和内涵提出创新的观点；采用新方法和新技术不断开发新型生态建材并对其推广应用；制定完整的战略计划，加速新的科研成果向土木工程相关规范的转化，使其能够更好的为工程设计和施工服务等，这些都是需要将来进行深入研究的工作。

致谢

本文是在尊敬的**导师的悉心指导下完成的，从论文的选题、计算、成文到论文的修改、校核、定稿，***导师都付出了辛勤的汗水，倾注了大量的心血，发自内心的感激无法用语言表达，在此，真挚的感谢***给予学生的指导和亲切的关怀。

感谢**大学***系的全体老师们对我的支持和帮助；感谢所有所有给我上过课的老师们，是他们开阔了我的视野，丰富了我的知识；感谢我的父母给予我学业的理解、鼓励、支持及生活上的关心和体贴；感谢我所有的朋友们，他们的支持永远是我前进的动力。 最后，再一次对所有支持和帮助过我的老师、同学和朋友们致以诚挚的谢意!