仿生建筑作文水陸空三棲仿生建筑

【專家解說】：摘 要：在分析土木工程定義和重要性的基礎(chǔ)上，本文探討了其發(fā)展歷程，預(yù)測了土木工程未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：土木工程； 發(fā)展； 建筑 Abstract：based on the definition and importance of Civil Engineering, the development course is discussed, and the development direction of civil engineering is forecasted.Key words：Civil engineering，development，constructure1 引言土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對國家的經(jīng)濟建設(shè)和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關(guān)系到人類賴以生存和繁衍的四大基本要素：衣、食、住、行，為人類提供住宅、賓館、公寓、衣料生產(chǎn)貯藏基地、食品冷庫、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現(xiàn)代人類生活和發(fā)展的必要場所空間。 2 土木工程的歷史2.1中國土木工程的歷史遠在上古時期，中國古人類就在野處穴居，為了避免野獸侵襲，有巢氏（中國的傳說中的巢居的發(fā)明者），才教古人離開天然巖洞、構(gòu)木為巢，居于樹上。我國古代土木工程多采用土、石、木等材料建造，建造技術(shù)和藝術(shù)造型達到當(dāng)時極高的成就。像長城（圖1）、趙州橋（圖2）、都江堰（圖3）等都是具有代表性的中國古代土木工程的杰作。2.2 世界土木工程發(fā)展歷史在歐洲，大約8000年前已開始采用曬干的磚；鑿琢自然石的采用，大約在5000～6000年前；至于在建筑中采用燒制的磚，亦有3000年的歷史。世界古代的偉大建筑，以公認(rèn)的七大奇跡（圖4～圖10）最為引人注目，它們都建于公元前600年～公元前200年，且均為石材建造，大都用于宗教、軍事和航海。且都是建于當(dāng)時經(jīng)濟和科技非常發(fā)達的地區(qū)，說明土木工程的發(fā)展與經(jīng)濟繁榮和科技進步是密不可分的。3 土木工程的現(xiàn)狀3.1世界現(xiàn)狀隨著19世紀(jì)中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開始使用，以及20世紀(jì)20年代后期預(yù)應(yīng)力混凝土的制造成功，建造摩天大樓、大跨度建筑和跨海峽1000m以上的大橋成為可能。目前，世界上最高建筑是中國臺北的101大廈（圖11），總高度為508m，世界前十大高層建筑見表1。近代體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春筍般涌現(xiàn)，圖15和圖16為比較典型的優(yōu)秀奧運會體育場館。目前世界跨度最大的懸索橋是日本的東線明石海峽懸索大橋（圖17），跨度為1990m；最長的斜拉橋是日本的多多拉橋，橋主跨有890m（圖18），預(yù)計在不久的將來中國的蘇通長江公路大橋（圖19）將刷新這一世界紀(jì)錄。最大跨度的拱橋是中國上海的盧浦大橋（圖20），跨度為550m。世界十大懸索橋及斜拉橋分別見表2和表3。世界高速公路總里程最長的國家為美國，其總長為81105公里。最高的大壩為高285m的瑞士大狄克桑斯壩。最高的電視塔為加拿大高549m的多倫多塔，其次為莫斯科塔，高537m。3.2 中國現(xiàn)狀回顧20世紀(jì)特別是改革開放20年來，我國建設(shè)取得舉世矚目的輝煌成就。下面介紹我國的房屋、橋梁、鐵路、公路、水利、特種結(jié)構(gòu)等建設(shè)情況。結(jié)構(gòu)工程：改革開放后在我國大陸建造了許多高層建筑，目前我國最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈（圖21）。其他具有代表性的高層建筑還有深圳的地王大廈（圖22）。在特種結(jié)構(gòu)方面，我國有4所電視塔排在世界前十位，其中1995年建成的上海東方明珠電視塔（圖23）以468m的高度排在世界第三位。為迎接2008年的奧運會，北京將建設(shè)一大批大跨超長建筑，像國家體育場“鳥巢”結(jié)構(gòu)（圖24）、國家游泳中心“水立方”（圖25）、國家大劇院（圖26）等。表1表明，無論在工程結(jié)構(gòu)的改革、建筑功能使用、新技術(shù)和新材料的采用上及合理組織施工方面，還是在抗震分析和計算機程序應(yīng)用上及有關(guān)抗震控制試驗研究上，我國均達國際先進水平。橋梁工程：我國的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，取得了輝煌成就。表2及表3表明，我國已進入橋梁工程發(fā)達國家之列，且有多座橋梁居世界同類型橋梁中跨度排名之首，廣州的丫髻沙大橋（圖27）為跨度最大的中承式鋼管混凝土拱橋。鐵路工程：截至2000年底，我國鐵路運營路程已達6.87萬公里，居世界第4位，亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方面發(fā)展。同時，我國也在積極建造高速鐵路，武漢至廣州的高速鐵路運營時間僅需4小時。此外，磁懸浮列車（圖28）也在發(fā)展。公路建設(shè)：到2000年底，公路通車總里程達140萬公里，20年內(nèi)增加了35萬多公里，其中高速公路24336公里，居世界第三，僅次于美國和加拿大。水利建設(shè)：50年間全國興建大中小水庫8.6萬座，水庫總蓄水量4580億m3，建設(shè)和整修大江大河堤防25萬公里，目前防洪工程發(fā)揮的經(jīng)濟效益達7000多億元。在大壩建設(shè)方面，我國先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州烏江渡大壩、四川二灘大壩等水利水電工程，在建的三峽水電站（圖29）總裝機容量達1820萬千瓦，建成后將超過目前世界上發(fā)電量最大的伊泰普水電站50%而躍居世界第一。4 土木工程的未來地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的，而人口增長的速度是不斷加快的。因此，人類為了爭取生存，土木工程的未來至少向五個方向發(fā)展（見圖30）。4.1 向高空延伸現(xiàn)在人工建筑物最高的為646m的波蘭Gabin227kHz長波臺鋼塔，由15根鋼纖繩錨拉。日本擬在東京建造800.7m高的千年塔（圖31），它在距海約1.25英里的大海中，將工作、休閑、娛樂、商業(yè)、購物等融于一體的抗震豎向城市中，居民可達5萬人。中國擬在上海附近的1.6公里寬，200m深的人工島上建造一棟高1250m的仿生大廈，居民可達10萬。印度也提出將投資50億建造超級摩天大樓（圖32），其地上共202層，高達710m。4.2 向地下發(fā)展1991年在東京召開的城市地下空間國際學(xué)術(shù)會議通過了《東方宣言》，提出了"21世紀(jì)是人類開發(fā)利用地下空間的世紀(jì)"。建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節(jié)能和減少噪聲污染等優(yōu)點。日本于20世紀(jì)50年代末至70年代大規(guī)模開發(fā)利用淺層地下空間，到80年代末已開始研究50～100m深層地下空間的開發(fā)利用問題。日本1993年開建的東京新豐州地下變電所，將深達地下70m。目前世界上共修建水電站地下廠房約350座，最大的為加拿大的格朗德高級水電站。我國城市地下空間的開發(fā)尚處于初級階段，目前已有北京、上海、廣州等六個城市建有地鐵，已開通的總長度達215公里；設(shè)有140個地鐵站，北京地鐵長度已達41.6公里。4.3 向海洋拓寬為了防止機場噪聲對城市居民的影響，也為了節(jié)約使用陸地，2000年8月4日，日本大阪利用18億立方圍海建造的1000m長的關(guān)西國際機場（圖33）試飛成功。阿拉伯聯(lián)合酋長國首都迪拜的七星大酒店（圖34）也建在海上，洪都拉斯將建海上城市型游船，該船將長804.5m，寬228.6m，有28層樓高，船上設(shè)有小型噴氣式飛機的跑道、醫(yī)院、旅館、超市、飯店、理發(fā)店和娛樂場等。近些年來，我國在這方面也已取得可喜的成績，如上海南匯灘圍墾成功和崇明東灘圍墾成功，最近又在建設(shè)黃浦江外灘的拓岸工程。圍墾、拓岸工程和建造人工島有異曲同工之處，為將來像上海這樣大的近海城市建造人工島積累了科技經(jīng)驗和準(zhǔn)備力量。4.4 向沙漠進軍全世界約有1/3陸地為沙漠，每年約有600萬公頃的耕地被侵蝕，這將影響上億人口的生活。世界未來學(xué)會對下世紀(jì)初世界十大工程設(shè)想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。改造沙漠首先必須有水，然后才能綠化和改造沙土。現(xiàn)在利比亞沙漠地區(qū)已建成一條大型的輸水管道，并在班加西建成了一座直徑1公里、深16公里的蓄水池用以沙漠灌溉。在缺乏地下水的沙漠地區(qū)，國際上正在研究開發(fā)使用沙漠地區(qū)太陽能淡化海水的可行方案，該方案一旦實施，將會啟動近海沙漠地區(qū)大規(guī)模的建設(shè)工程。我國沙漠輸水工程試驗成功，自行修建的第一條長途沙漠輸水工程已全線建成試水，順利地引黃河水入沙漠。我國首條沙漠高速公路——榆靖高速公路已全線動工，其全長116公里。4.5 向太空邁進由于近代天文學(xué)宇航事業(yè)的飛速發(fā)展和人類登月的成功實現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)月球上擁有大量的鈦鐵礦，在800℃高溫下，鈦鐵礦與氫化物便合成鐵、鈦、氧和水氣，由此可以制造出人類生存必需的氧和水。美國政府已決定在月球上建造月球基地（圖35），并通過這個基地進行登陸火星的行動。美籍華裔林銅柱博士1985年發(fā)現(xiàn)建造混凝土所需的材料月球上都有，因此可以在月球上制作鋼筋混凝土配件裝配空間站。預(yù)計21世紀(jì)50年代以后，空間工業(yè)化、空間商業(yè)化、空間旅游、外層空間人類化等可能會得到較大的發(fā)展。5 結(jié)語本文暫時只提及了土木工程未來的發(fā)展方向，對于土木工程的具體細(xì)節(jié)尚應(yīng)包括使用功能的發(fā)展、結(jié)構(gòu)性能的發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展等一系列內(nèi)容。例如在可持續(xù)發(fā)展方面，土木工程的使用材料在未來可能會采用污染少、更重復(fù)利用的材料，諸如纖維聚合物等；在結(jié)構(gòu)的使用功能上，智能化建筑、仿生建筑將比當(dāng)今的普通建筑會得到更大的發(fā)展空間，這兩種建筑都是功能上以人為本、使用上方面舒適、耗資上既節(jié)能又可提高工程利用率；近年來，由于災(zāi)害的頻繁發(fā)生，結(jié)構(gòu)抗災(zāi)性能的提高已成為結(jié)構(gòu)發(fā)展的首要課題，未來的土木工程可能不僅可以抗震、抗風(fēng)，甚至可以抗暴、抗海嘯、防火、防撞、防輻射等?？萍嫉倪M步，經(jīng)濟的繁榮將帶給土木工程發(fā)展的春天。參考文獻：[1] 丁大均，蔣永生.土木工程概論[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003[2] 黃夢平，李晉栓. 中國趙州橋[M].上海：上?？萍汲霭嫔?，1981[3] 貝倫·加西亞編. 劉偉慶，歐謹(jǐn)譯.世界名建筑抗震方案[M].北京：中國水利水電出版社，知識產(chǎn)權(quán)出版社，2001[4] 劉西拉．從結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的演變看傳統(tǒng)學(xué)科的革新[J]．科技導(dǎo)報，1992[5] Concrete Structure for 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