浅谈土木工程可持续发展刘佳声

浅谈土木工程可持续发展刘佳声

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摘要:可持续发展是在不能牺牲后代,同时满足其需求能力的条件下,进而满足当前的需要,但是,可持续发展并不是一味要求节省,其是需要寻找一种最合适的中间状态,不仅确保建筑具有足够的创意,还应寻求理想的技术经济指标,使用最少的投入,进而取得最大的效益。我们应该创造改革经典,但是不可以建立在浪费金钱、消耗更多的能源与资源的前提上。目前的土木工程建设者,应该在继承前人辉煌成就的时候,需要逐渐实施创新改良,确保土木工程可持续发展的最终实现。

引言

自“可持续发展”概念提出后,可持续发展思想得到不断地深化和拓展。现代可持续发展的理论源于人们对环境问题的逐渐认识和热切关注,其产生背景是因为人类赖以生存和发展的环境和资源遭到越来越严重的破坏,人类已不同程度地尝到了破坏环境的苦果。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境,成为人类社会现代文明的重要组成部分。在我国的现代化建设中,土木工程业已成为国民经济发展的基础产业和支柱产业之一。在土木工程的各项专业活动中,如建筑物、公路、铁路、桥梁、水利工程、机场等工程的设计、建设和使用,可持续发展思想的纳入将对促进人与自然地和谐,实现经济与人口、资源、环境相协调发展起着至关重要的作用。

一、现代土木工程的特点

适应各类工程建设高速发展的要求,人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密设备现代化的建筑物,既要求高质量和快速施工,又要求高经济效益。这就向土木工程提出新的课题,并推动土木工程这门学科前进。它的发展趋向具体地表现在下述几个方面。

1.1建筑材料方面高强轻质的新材料不断出现,比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)已开始应用。但是这些材料有些弹性模量偏低,有的价格过高,应用范围受到限制,因而尚待作新的探索。另外,对提高钢材和混凝土的强度和耐久性,虽已取得显著成果,仍需继续进展。

1.2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大了。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。为适应现代化大型建筑的需要,急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法。

1.3工程规划方面以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案,从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大,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。特大的土木工程,例如高大水坝,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面的考虑。

1.4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。

1.5工程施工方面随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展,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日益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。

二、中国的土木工程要走可持续发展之路

“中国是世界上人口最多的国家,一项大资源被13亿一除即变得微不足道,而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”刘西拉教授此语切实道出了我国的困难之所在。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列,而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。走可持续发展迫在眉睫。而土木工程,也必当立足长远,走出一条可持续发展之路。

2.1发展高新技术,应用结构健康监测,实现可持续发展

土木工程在实际使用过程中,会出现不同程度的损伤或性能退化,这将影响起承载能力和耐久性,甚至引发严重的工程事故,带来重大的人员伤亡和经济损失,产生严重的社会影响。因此,从建筑建成的一刻起,就要做好健康监测、修复和加固的准备。

随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展,人们提出了结构健康监测的概念,给土木工程的发展带来革命性的变化。

像这样,通过发展结构健康监测与安全预警,在第一时间发现建筑可能出现的问题,及时进行修复与加固,既避免了可能出现的建筑事故,也基本解决了建筑过快老化损坏,不得不拆去重修的尴尬局面,及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费,实现建筑使用的可持续发展。

2.2合理利用自然资源,注重既有土木工程设施的再利用,实现可持续发展

“可持续发展是在不牺牲后代并满足其需要能力的条件下,满足当前的需要”。

合理利用自然资源,则要在土木工程的建设、使用和维护过程中,土木工程师主动做到节能节地,并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用。

比如,我们可以充分利用建筑绿化,在夏季有效降低灰砖墙表面温度,从而减少空调的使用量;可以使用节能保温型的多孔砖或复合墙体作为墙体材料,达到冬季保温隔热的作用;还可以太阳能、地下热能等新能源,减少不可再生资源用量的减少。

另外,对既有建筑的再利用也是可持续发展的重要手段之一。这方面,上海已经取得不少成功的经验:大量不用的厂房,很多已经转变为展览厅、办公楼、艺术家工作室等。这样的改造再利用,既符合现代使用的要求,又节约了能源,避免了浪费,不失为一种有效的办法。

2.3开发利用再生资源和绿色资源,实现可持续发展

世界上每年拆除的废旧混凝土,工程建设产生的废旧混凝土等均会产生巨量的建筑垃圾。我国每年的施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨,产生的废混凝土就有1360万吨,清运处理工作量大,环境污染严重。此外,我国是20年来世界水泥生产的第一大国,而这本身是一项高耗资源、高耗能、污染环境的行业。对此,日本的爱知世博会,给我们上了生动的一课:材料方面,世博会的各种建筑材料表面上看很高档,但是很多都是废物利用。许多木版都是由建筑用木材废料加工而成,到处摆放的坐椅,是电视机壳粉碎后制成。丰田展馆内壁由回收的废纸加工而成,长久会场日本馆,既追求了人与自然和谐,也节约了经济开支,所使用的大部分钢材和木料,都可以回收利用。

结语

土木工程无时无刻不在影响着人们的日常生活,但是在施工所需的原料生产使用、施工作业、报废拆除等各个过程不仅消耗了大量资源,对自然环境也产生了严重的破坏。但是作为社会发展不可缺少的力量,大力发展的同时又不能忽视对环境及资源的影响,所以我们要坚持可持续发展的方针不断进步,本文在基于土木工程可持续发展的理念之上,探讨了如何在材料及施工过程中进行控制。

参考文献

[1]白延涛.土木工程建筑可持续发展之路浅析[J].科技风,2009(21):89.

[2]黎飞雄.探讨土木工程的可持续发展前景[J].科技信息,2010(17):267.

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