第二讲 土木工程的发展史及与人类生存的关系

2.1土木工程发展简史在公元前5000年新石器时代，虽然还没有“土木工程”这个概念，但已经出现原始的土木工程活动，如仰韶文化遗址中发现的用木骨泥墙筑成的居室等，因此，可以说土木工程是一个古老的学科。同时从土木工程的含义中也可以看到，只要人类存在就必然有土木工程活动，因此土木工程又是一个长盛不衰的学科。土木工程的发展分为古代、近代和现代三个阶段。阶段划分的依据是根据建造材料、建造理论和建造技术的进步出现了根本性的突破，形成了划时代的特征。12.1土木工程发展简史古代土木工程（公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶）这一时期土木工程的特征：建筑材料以天然材料为主，如土、石、木、草、竹等，辅以砖、瓦、青铜、铁等。建筑理论主要是长期建造经验的总结建造技术以手工工具为主，如斧、凿、钻、锯等，也发明了一些简单的施工机械。22.1土木工程发展简史古代土木工程（公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶）在房屋建筑方面始建于1406年，建成于1420年的北京故宫，是世界上现存最大、最完整的古代木结构宫殿建筑群。公元前2世纪，已兴建了大量以石拱结构为主的建筑，古罗马也出现了穹顶结构，如希腊雅典卫城、罗马万神庙等。这一建筑艺术和建筑风格被西欧各国进一步发展，意大利的比萨大教堂、法国的巴黎圣母院以及文艺复兴时期的佛罗伦撒大教堂和圣彼得大教堂都堪称世界优秀建筑之精髓。3北京故宫故宫(旧称紫禁城)，建成于1420年，是明、清两代的皇宫，是世界上现存最大、最完整的木结构的古建筑群，占地72万m2，有房间8700余间，总建筑面积15万m2。故宫全部建筑由“前朝”与“内廷”两部分组成，四周有城墙围绕。城四角有角楼。4雅典卫城，是希腊最杰出的古建筑群，是综合性的公共建筑，为宗教政治的中心地。雅典卫城面积约有4平方千米，位于雅典市中心的卫城山丘上，始建于公元前580年。卫城中最早的建筑是雅典娜神庙和其他宗教建筑。雅典卫城，是世界新七大奇迹之一，也称为雅典的阿克罗波利斯，希腊语为“阿克罗波利斯”，原意为“高处的城市”或“高丘上的城邦”。雅典卫城5罗马万神庙万神庙是古罗马建筑的代表作，它充分利用拱券技术,使希腊柱式结构与拱券创造性结合在一起，作为拱券式殿堂建筑,它是世界上最大的圆顶建筑之一。从内部结构上看，整个建筑是由门廊和神殿两大部分组成的。前一部分是门廊,即由两排柱(每排八根)支撑着一个半三角形额墙的门廊，宽33.5米，深18米。后部则是一个巨大的圆形神殿，穹顶直径达43.3米，顶端高度也是43.3米。按照当时的观念，穹顶象征天宇。穹顶中央开了一个直径8.9米的园洞，可能寓意着神的世界和人的世界的某种联系。从园洞进来柔和漫射光，照亮空阔的内部，有一种宗教的宁谧气息。穹顶的外面覆盖着一层镀金铜瓦。建筑史家说它“把古希腊的回廊移进了室内”的结果,这是罗马神庙建筑中的典型的帝国风格。6罗马万神庙7比萨大教堂是意大利罗马式教堂建筑的典型代表。位于意大利比萨。大教堂始建于1063年。教堂平面呈长方的拉丁十字形，长95米，纵向四排68根圆柱。纵深的中堂与宽阔的耳堂相交处为一椭圆形拱顶所覆盖，中堂用轻巧的列柱支撑着木架结构屋顶。比萨大教堂8巴黎圣母院约建造于1163年到1250年间，位于法国巴黎市中心，为欧洲早期哥特式建筑和雕刻艺术的代表。建造它全部采用石材，其特点是高耸挺拔，辉煌壮丽，整个建筑庄严和谐。雨果在《巴黎圣母院》比喻它为“石头的交响乐”巴黎圣母院9佛罗伦萨大教堂也叫“花之圣母大教堂”，被誉为世界上最美的教堂，是文艺复兴的第一个标志性建筑，其圆顶直径达50米，是世界第四大教堂，意大利第二大教堂。整个建筑群中最引人注目的是中央穹顶，仅中央穹顶本身的工程就历时14年，顶高106米，穹顶的基部呈八角平面形，平面直径达42.2米。佛罗伦萨大教堂10圣彼得大教堂圣彼得大教堂是罗马基督教的中心教堂，位于梵蒂冈，总面积2.3万平方米，主体建筑高45.4米，长约211米，是全世界第一大圆顶教堂。登教堂正中的圆穹顶部可眺望罗马全城；在圆穹内的环形平台上，可俯视教堂内部，欣赏圆穹内壁的大型镶嵌画。112.1土木工程发展简史古代土木工程（公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶）在桥梁工程方面公元前3世纪我国已有铁索桥和跨度达68m的木结构桥梁——咸阳渭河桥。公园6世纪建成的赵州桥，跨径37.02米，券高7.23米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥，该桥无论在结构受力、艺术造型和经济上都达到了极高的成就。1991年被美国土木工程学会誉为世界上第12个土木工程里程碑。12赵州桥安济桥建于隋代（公元581－618年），由著名匠师李春设计和建造。安济桥全长为64.4米，距今已有1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。132.1土木工程发展简史古代土木工程（公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶）在水利工程方面公元前5～4世纪，在我国今河北省的临漳，西门豹主持修筑了引漳灌邺工程。公元前3世纪中叶，在今四川省灌县，李冰父子主持修建了都江堰，解决了防洪、灌溉、水运和供水等问题，是世界历史上最长的无坝引水工程。公元7世纪初，隋朝开凿了世界历史上最长的南北大运河，共长2500km.14都江堰水利工程四川都江堰水利工程是全世界至今为止年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。都江堰没有众多水利工程所常见的雄伟大坝，只有一个酷似鱼一样的大堤纵卧江中，这条堤就被称为“金刚堤”。堤的头部就是都江堰的鱼嘴；中后部是一个低矮的斜坡，叫飞沙堰；尾部是两山之间狭窄的进水口，形似瓶口，叫宝瓶口。这项工程主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分构成，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。目前灌溉面积已达40余县、超过一千万亩农田。15

都江堰水利枢纽

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隋朝南北大运河

172.1土木工程发展简史古代土木工程（公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶）在高塔方面高塔建筑可以说是我国古代土木工程的骄傲。公元11世纪建成的山西应县木塔塔高67.3m，底层直径30.27m，呈平面八角形，是我国现存最高最古的一座木结构塔式建筑。该塔经历多次大地震，历时近千年仍完好耸立，足以证明我国古代木结构的精湛技术。18山西应县木塔19斗拱是我国古代建筑所特有的结构形式，靠它将梁、枋、柱连接成一体。由于斗拱之间不是刚性连接，所以在受到大风地震等水平力作用时，木材之间产生一定的位移和摩擦，从而可吸收和损耗部分能量，起到了调整变形的作用。应县木塔设计有近六十种形态各异、功能有别的斗拱，是我国古建筑中使用斗拱种类最多，造型设计最精妙的建筑，堪称一座斗拱博物馆。202.1土木工程发展简史古代土木工程（公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶）在其他方面春秋时期，由于战争的需要，广泛采用夯土筑城。著名的万里长城，它始建于2000多年前的春秋战国时期,秦朝统一中国之后建成万里长城。明朝对长城又进行了大规模的整修和扩建，东起鸭绿江，西至嘉峪关，翻山越岭蜿蜒6700km。

西方留下来的宏伟建筑(或建筑遗址)大多是砖石结构的。如埃及金字塔，建于公元前270年至公元前2600年间，其中最大的一座是胡夫金字塔，该塔基底为正方形，每边长230.5m，高约140m，用230余万块巨石砌成。21万里长城22埃及金字塔23世纪典型范例公元前50~公元前26世纪（1）浙江余兆河姆渡新石器时代遗址（公元前50-33世纪）（2）黄河流域仰韶文化遗址（公元前50~前30世纪）（3）西安半坡村遗址（公元前48~36世纪）（4）埃及吉萨金字塔（公元前27~26世纪）公元前5~公元前1世纪（5）希腊雅典卫城（公元前5世纪）（6）春秋齐国土木工程专著考工记问世（公元前5世纪）（7）万里长城（公元前5~3世纪）（8）河北西门豹引漳灌邺工程（公元前5~4世纪）（9）李冰父子主持修建都江堰工程（公元前3世纪）（10）罗马用火山灰做胶凝材料（公元前2世纪）（11）罗马建筑师特鲁维建筑十书问世（公元前1世纪）1~10世纪（12）罗马万神庙（120~124)(13)徐州浮屠寺塔（2世纪）（14）圣索菲亚教堂（532年~537年）（15）隋朝南北大运河及赵州桥（7世纪）10~16世纪（16）五台山南禅寺、佛光寺正殿（8~9世纪）（17）宋朝李诚营造方式问世（10世纪）（18）山西应县木塔（11世纪）（19）比萨大教堂、巴黎圣母院（11~13世纪）（20）北京故宫（14世纪）（21）罗马圣彼得教堂（公元1506年~1626年）242.1土木工程发展简史近代土木工程（从17世纪中叶－20世纪中叶的三百年间）主要特征：建造材料从天然材料为主转向人造材料为主；建造理论从以总结长期建造经验向重视科学理论兼顾经验转变；建造技术从手工工具为主发展为大规模使用施工机械，人们开始使用大型机械建造结构复杂或所处环境恶劣的土木工程。252.1土木工程发展简史土木工程在理论、材料、施工领域出现的重要事件18世纪下半叶，以瓦特发明蒸汽机为标志的产业革命带动了近代土木工程的发展；1824年，英国人J.阿斯普汀(Asptin)发明了波特兰水泥；1856年，转炉炼钢成功，为土木工程提供了充分而坚实的物质基础。

近代土木工程（从17世纪中叶－20世纪中叶的三百年间）262.1土木工程发展简史土木工程在理论、材料、施工领域出现的重要事件1638年，意大利伽利略用公式表达梁的设计理论；1660年，英国的虎克提出虎克定律；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；近代土木工程（从17世纪中叶－20世纪中叶的三百年间）272.1土木工程发展简史土木工程在理论、材料、施工领域出现的重要事件1744年，瑞典的欧拉建立柱轴心受压时的屈曲理论。1773年，法国的库仑提出材料强度的概念和挡土墙土压力理论。1825年，维纳建立了结构设计的容许应力分析法，为结构设计理论提出了通用方法。近代土木工程（从17世纪中叶－20世纪中叶的三百年间）282.1土木工程发展简史土木工程在理论、材料、施工领域出现的重要事件19世纪末，里特尔应用极限平衡概念，提出了钢筋混凝土设计理论；20世纪上半叶美国的克劳斯提出力矩分配法，促进了刚架结构的应用；奥地利的太沙基提出土的固结、侧压力、承载力等理论，奠定了土力学学科的基础。近代土木工程（从17世纪中叶－20世纪中叶的三百年间）291824年英国工程师阿斯普丁（AsPdih）获得第一份水泥专利，标志着水泥的发明。水泥的发明为建筑工程的发展提供了物质基础，使其由陆地工程发展到水中、地下工程。水泥发明至今已有一百多年的历史，它始终是用途最广、用量最多的一种胶凝材料。阿斯普汀302.1土木工程发展简史

在科学理论的指导下，土木工程的结构体系发生了本质性变化，出现了许多受力合理、结构新颖、用料经济的新结构。1825年，英国采用盾构技术开凿泰晤士河底隧道；同年，英国的斯蒂芬(Stephenson)建成第一条长达2lkm的铁路。1863年，英国伦敦建成世界第一条长7.6km的地下铁道。1869年，美国建成横贯北美大陆的铁路；同年，苏伊士运河开通。近代土木工程312.1土木工程发展简史

在科学理论的指导下，土木工程的结构体系发生了本质性变化，出现了许多受力合理、结构新颖、用料经济的新结构。1886年，美国芝加哥建成第一座高达10层的家庭保险公司大厦，被誉为是近代高层建筑的开端。1889年，法国工程师居斯塔夫.埃菲尔主持建成高达300m的埃菲尔铁塔，使用熟铁近7000t之多,12000个金属部件，250万只铆钉。近代土木工程32泰晤士河隧道泰晤士河隧道是世界上第一条水底隧道，它也是第一条采用盾构技术挖掘的隧道。33苏伊士运河是一条海平面的水道，在埃及贯通苏伊士地峡，连接地中海与红海，提供从欧洲至印度洋和西太平洋附近土地的最近的航线。它是亚洲与非洲的交界线，是亚洲与非洲人民来往的主要通道。苏伊士运河34芝加哥保险公司大厦埃菲尔铁塔352.1土木工程发展简史1914年，巴拿马运河开通。1885年德国奔驰汽车问世,掀起了兴建高速公路的热潮，仅德国1931～1942年间就修建了长达3860km的高速公路网。1928年法国工程师弗雷西(Freyssinet)研制成功预应力混凝土,为钢筋混凝土结构向大跨高层发展提供了保障；1937年美国在旧金山修建跨度1280m，全长2825m的金门悬索桥，成为桥梁的代表性工程。1931年，在美国纽约建成的帝国大厦,102层，高378m，用钢超过5万t保持世界纪录达40年之久。近代土木工程36帝国大厦金门悬索桥372.1土木工程发展简史这一时期，中国的土木工程也有了一定的发展：1909年，詹天佑主持兴建了难度很大的京张铁路，全长200km，全程4条隧道，最长的八达岭隧道1091m；1929年，建成中山陵；1934年，在上海建成24层的钢结构国际饭店；1937年，建成全长1453m的钢结构钱塘江大桥。在材料方面，1889年，在唐山建成了中国第一个水泥厂；1910年，开始生产机砖。近代土木工程38京张铁路连接北京丰台，经八达岭、居庸关、沙城、宣化至河北张家口，全长约200千米，1905年9月开工修建，于1909年建成。是中国首条不使用外国资金及人员，由中国人自行完成，投入营运的铁路。39世纪年份典型范例17世纪16381687意大利伽利略首先用公式表达了梁的设计理论牛顿三大力学定律问世，奠定了土木工程力学分析的基础18世纪174417731750之后欧拉建立了柱的压屈公式库伦（法）发表了建筑力学问题及土压力理论瓦特发明了蒸汽机引发了英国著名的蒸汽革命19世纪18241825186318691875188518861889阿斯普汀（英）发明了波特兰水泥英国土木工程辉煌的一年：1.用盾构技术开凿泰晤士河底隧道;2.斯蒂芬建立第一条长21km的铁路；3.特尔富德用锻铁建成跨度177km的威尔梅奈悬索桥英国伦敦建立第一条长7.6km的地下铁道美国建成横贯北美大陆的铁路；苏伊士运河开通莫尼埃（法）建成第一座长16米的钢筋混凝土桥德国奔驰汽车问世，带动了高速公路的发展，此后兴起了世界范围修建高速公路的高潮芝加哥建成第一座高达九层的保险公司大厦，开创了建设高层建筑的时代法国在巴黎建成高达300m的埃菲尔铁塔；中国在唐山建成第一坐水泥厂20世纪19091914192819291931中国詹天佑主持修建京张铁路，全场200km,沿程四条隧道，最长的八达岭隧道1091m巴拿马运河开通工程师弗雷西内（Freyssinet,法国），研制成了预应力混凝土中国建成中山陵纽约建成高达378m,102层的帝国大厦，保持世界记录40年之久402.1土木工程发展简史现代土木工程（20世纪中叶至今）主要特征：社会经济建设对土木工程提出日益复杂和高标准的要求。特征表现1.功能要求多样化2.城市建设立体化3.交通运输高速化4.工程设施大型化412.1土木工程发展简史1.功能要求多样化（土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合）公共和住宅建筑物要求建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成整体。工业建筑物围绕生产工艺在功能要求方面越来越高。并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。发展高科技和新技术对土木工程提出高标准要求。如核反应堆、核电站；海洋工程等。现代土木工程（20世纪中叶至今）422.1土木工程发展简史2.城市建设立体化20世纪中叶以来，城市建设有三个趋向：高层建筑的大量兴起。地下工程高速发展。城市高架公路、立交桥大量涌现。现代土木工程（20世纪中叶至今）432.1土木工程发展简史3.交通运输高速化高速公路的大规模修建铁路电气化的形成和大量发展长距离海底隧道的出现现代土木工程（20世纪中叶至今）442.1土木工程发展简史在房屋建筑方面1973年，美国芝加哥建成高达443m的西尔斯大厦，其高度比1931年建造的纽约帝国大厦高出65m左右。1996年，马来西亚建成高450m的吉隆坡双塔楼。1999年，台北建造了高度达508m的台北101大楼。2008年建成的上海环球金融中心高达492米。2010的迪拜塔高828m。由连为一体的管状多塔组成，具有太空时代风格的外形，基座周围采用了富有伊斯兰建筑风格的几何图形——六瓣的沙漠之花。日本东京千年塔（只是构思，还没进行建造）现代土木工程（20世纪中叶至今）45西尔斯大厦吉隆坡石油双塔大楼46台北101大楼金茂大厦上海环球金融中心47哈利法塔（迪拜塔）哈利法塔(迪拜塔)有160层，总高828米，比台北101大楼足足高出320米。迪拜塔2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用。哈利法塔拥有56部电梯，速度最高达每秒17.4米，这是世界速度最快且运行距离最长的电梯。艾尔马地产公司的销售经理纳曼·阿塔拉说：“这一设计将触及技术所能达到的巅峰，在此之前没有一座建筑能修那么高。人们不得不开发能适应这种高度的新型电梯。48日本东京千年塔49日本东京千年塔高约840米，外观呈现圆锥形，1989年是由福斯特建筑事务所最早提出，用以解决东京开发用地短缺和人口过剩问题。按计划，千年塔将建在距东京湾1.2英里处的海岸边，有170层楼那么高，占地面积0.4平方英里，可用于商业和居住。千年塔可以容纳6万人，有一条高速地铁网，每次载客量为160人，保证当地居民正常出行。千年塔每隔13层都设有一个交通中转站，公交系统连接这些交通枢纽，乘客可在这些中转站上下车，或转乘电梯和移动人行道。千年塔的风力涡轮机和安装在上层的太阳能电池板可以为整栋建筑提供可持续能源，是目前提出的最环保的理想城市设计方案之一。此建筑被构思为一根巨大的“定海神针”，包裹在螺旋线形的金属框架内，矗立于游艇码头之中。502.1土木工程发展简史在高塔工程方面2009年建成的广州海心塔居世界第一，610m;位居第二的为1975年建成的多伦多电视塔（为三肢抱中心圆构成的Y形截面预应力混凝土电视塔）高549m，第三则属1967年建成的高537m的莫斯科电视塔；1995年建成的上海电视塔“东方明珠”，高468m，位居第四；现代土木工程（20世纪中叶至今）51522.1土木工程发展简史在桥梁工程方面1998年，日本建成的明石海峡大桥，主跨长1991m;1997年丹麦建成的大海带桥悬索桥，主跨长1624m；1995年，法国诺曼底斜拉桥，主跨长856m；1999年，我国建成的江阴悬索桥，主跨长1385m；1993年，我国建成的润扬悬索桥，主跨长1490m；1999年，日本建成的多多罗斜拉桥，主跨长890m。现代土木工程（20世纪中叶至今）53丹麦大海带桥日本明石海峡大桥法国诺曼底大桥日本多多罗大桥542.1土木工程发展简史在高速铁路建设方面1964年，日本建成了行车时速达210km的新干线高速铁路。1981年，法国建成巴黎到里昂的高速铁路，如今已形成以巴黎为中心、辐射法国各城市及周边国家的铁路网络。英国的高速铁路（APT模式）：主要采用由摆式车体的车辆组成的动车组。2004年，上海建成了时速达412km的磁悬浮高速列车。现代土木工程（20世纪中叶至今）55日本新干线高速列车法国高速列车

英国高速摆式列车上海磁悬浮高速列车562.1土木工程发展简史

现代土木工程（20世纪中叶至今）在长距离海底隧道方面由日本和丹麦自20世纪60年代率先启动的跨海工程，引发了世界各国兴建海底隧道的热潮。日本于1985年完成了穿越津轻海峡长达53.85km的青函海底隧道，埋深100m；1999年，贯通英吉利海峡的隧道长50.5m，埋深45m。572.1土木工程发展简史现代土木工程（20世纪中叶至今）穿越日本津轻海峡的青函海底隧道（1985年）长达53.85km；贯通英吉利海峡的英法海海底隧道长达50.5km，于1993年通车，该工程由两条直径为7.6m的火车隧道和一条直径为4.8m的服务隧道组成，用35分钟即可从欧洲大陆通过英吉利海峡到达英国本土。58英吉利海峡隧道又称英法海底隧道或欧洲隧道，是一条把英国英伦三岛连接往欧洲法国的铁路隧道，于1994年5月6日由英国女王伊丽莎白二世和法国总统密特朗正式剪彩通车。它由三条长约50km的平行隧洞组成，总长度148km，是目前世界上最长的海底隧道。英吉利海峡隧道592.1土木工程发展简史现代土木工程（20世纪中叶至今）在高坝工程方面，我国建设了许多水电站，三峡水电站的发电容量高达1820KW，创世界纪录。在高度方面，正在建设的雅砻江锦屏水电站为世界之最，坝高305m;澜沧江的小湾水电站坝高292m,也为世界之最。在大跨度空间结构方面，也有许多极具现代气息的建筑。如1998年英国伦敦千年穹顶；2004年南京奥林匹克体育中心；1996年美国亚特兰大佐治亚穹顶；1997年中国建成的上海体育场；1993年日本福冈体育场。60长江三峡水电站大坝高程185米，蓄水高程175米，水库长600多公里，安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组，现为全世界最大的水力发电站。61锦屏一级水电站大坝设计坝高305米，为目前世界上已建、在建和设计中最高的双曲薄拱坝。62整个建筑为穹庐形，12根100米高的钢桅杆直刺云天，张拉着直径365米，周长大于1000米的穹面钢索网。室内最高处为50多米，容积约为240万立方米。它的屋面材料表面积10万平方米，仅为1毫米厚的膜状材料，却坚韧无比，据说可承受波音747飞机的重量。同时它有卓越的透光性，可充分利用自然光。伦敦千年穹顶63上海体育场建筑外型采用具有国际先进水平的马鞍型、大悬挑钢管空间层盖结构，覆以赛福龙涂面玻璃纤维成型膜。层盖最长悬挑梁达73.5米，为世界之最。上海体育场64世纪年份典型范例备注20世纪19731974197619851993199619971994~1997芝加哥西尔斯大厦（sears)大厦搞443米，首次突破纽约帝国大厦的高度戴高乐机场建成四条跑道，年吞吐量5000万人次多伦多电视塔建成，高549米至今仍居世界之首日本青涵海底隧道建成通车英吉利海峡海底隧道通车，全长50.5km,处于海平面下100m深度马来西亚吉隆坡双塔楼建成，高450m上海建造钢结构环球大厦，高460m,居当时全球之首中国京九铁路建成通车,全长2000km21世纪1993~20092002~200520042001~20062006-20082003~20082003~20072006~2050三峡工程西气东输开始通气，全长4167km台北101大厦,楼高508米，地上101层，地下五层，是目前最高的摩天大楼青藏铁路开始修建，全长1100km首都机场扩建，年吞吐量6000万人次世界上最长的跨海大桥杭州湾跨海大桥中国国家体育场（鸟巢）世界上最大的钢结构体育场南水北调工程共调水448亿立方米由于21世纪新上马的工程很多，而且在第一第三章大多做了详细的介绍，在这不在赘述656667

2005年12月23日出版的全球深具影响的美国《时代周刊》评选出中国十座最具有创意的新建筑。《时代周刊》认为，中国目前上演着世界上最繁荣的建筑创意。中国正在成为创新建筑的温床，从精致透明的剧院到用水调节室内冷热温度的住宅。在中国急速发展的建筑热潮，已经不只是单纯在消耗世界的钢铁供应量,它正在为当今最顶尖建筑及工艺技术创造一个舞台。2.2中国的十大新建筑奇迹682008年，当全球的观众都打开电视，观看北京奥运会的时候，吸引人们视线的，将不仅仅是世界上最快、最强的运动员们，而正在我国建设的一代新型建筑也将吸引世人的目光。今天介绍的建筑是世界认为最令人心动的中国十大新建筑奇迹，而这些建筑将在我国的两大城市－－北京和上海建成。69国家体育场（鸟巢）设计：瑞士建筑家赫尔佐格和德穆隆

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体育场的建筑一直都在延续着它最初的设计，就是罗马体育场。北京奥运会主会场正尝试着对古典的体育场进行重新思考。瑞士建筑师为这个有着91000个座位的建筑结构提供自然通风——可能是至今最大的环保型体育场。为了完成这个壮举，他们独创了一个未完全密封的壳，但同样能为观众和运动员遮风挡雨。体育场的外观好像一个鸟巢，是由不同的小分支组成的。每一个分开的空间，从休息室到饭店，都是由一个独立的单元组成的，这样就有可能实现自然空气的流通。71国家游泳中心（水立方）设计：PTW和OveArup72人们称之为“水立方”国家游泳中心也是为08年北京奥运服务的体育场所，她的外观很有震撼力，轻质的特富隆板，把建筑改造成一个高能效的温室一样的环境。太阳能被用来为游泳池的水加热，这样可以重复使用经过两次过滤、逆水洗过的泳池水，而从前一般都当做废水扔掉了。

多余的雨水也被收集起来存储在地下水箱，以后充盈泳池。波浪形的外部框架，造就了泡沫形状的外部景观，这是一个非常复杂的工程系统，它的理论基础是都柏林三一学院的两位物理学家对肥皂泡的结构特征的研究。这个独特的结构，能够帮助建筑抵抗几乎任何一种地震的破坏。73国家大剧院设计：法国人保罗·安德鲁

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在天安门附近，以玻璃和钛为材料，建筑面积为490485平方英尺（约45584平方米），就像是浮在一个人工湖上。

这座建筑耸立于中国首都的繁华大街和古建筑群中。国家大剧院里面有一个2416个座位的歌剧院，一个2017个座位的音乐厅，还有一个1040个座位的小剧院。到了晚上，它的半透明的外立面将使得路人看到里面的表演，突出了剧院公众化的本性。75东海大桥（上海/洋山岛）

建设单位：中国中铁大桥局集团，上海第二建筑工程公司，上海城市建筑集团。2005年12月正式开通76东海大桥工程是上海国际航运中心洋山深水港区一期工程的重要配套工程，为洋山深水港区集装箱陆路集疏运和供水、供电、通讯等需求提供服务。东海大桥总长约为31公里。大桥按双向六车道加紧急停车带的高速公路标准设计，桥宽31.5米，设计车速80公里/小时。

为保证在台风和大浪来袭时的行车安全，东海大桥设计成S形。据《上海日报》报道，造桥的费用已达12亿美元，此桥将是世界第二长的跨海大桥。08年建成的以上海为起点将近22英里（36公里）长的杭州湾跨海大桥，是世界第一长跨海大桥。77杭州湾跨海大桥78杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，全长36公里，成为继美国的庞恰特雷恩湖桥和青岛胶州湾大桥是目前世界上最长的跨海大桥后世界第三长的桥梁。大桥在设计中首次引入了景观设计的概念。景观设计师们借助西湖苏堤“长桥卧波”的美学理念，兼顾杭州湾水文环境特点，整座大桥平面为S形曲线，总体上看线形优美、生动活泼。从侧面看，在南北航道的通航孔桥处各呈一拱形，具有了起伏跌宕的立面形状。79CCTV新址设计：荷兰雷姆·库哈斯80

库哈斯设计的中央电视台大楼，看起来好像一座摩天大厦突然冲过去准备翻个筋斗。新中央电视台总部大楼的设计，颠覆人们心目中摩天大楼的概念。而且由于它违反了北京的建筑设计规定，经过一个特别审查小组批准。这组由两座斜高楼组成的建筑，没有应用建筑工程的承重和横向负荷的标准体系，每一座都在顶部和底部有90度的倾斜，以形成连绵不断的环状。

工程师所提出的解决方案，是制造“管状”的支撑。这种不规则的“斜肋构架”，体现了管状支架的力量分布。由奥雅纳公司的雷姆·库哈斯和奥雷·舍人设计的这座央视新楼，重新定义了摩天大楼的概念。81北京当代MOMA（LINKEDHYBRID）设计：斯蒂芬·霍尔

82当代MOMA将为2,500人提供700间公寓，面积160万平方英尺，堪称大型可持续性住宅的典范。世界上最大的地热降温和供暖系统，让这个由八幢楼组成的小区，保持恒定的温度，每幢楼的第二十层，都有小餐馆、干洗店等服务中心，相互连接，形成一个“圈”，把八幢楼也连在一起。一组双层管把水从地下100米处抽上来，在楼层之间循环。

效果：这个水循环系统冬季时是一个大型散热器，夏季便是降温系统。不用锅炉供热，不用空调送凉。废水回收是另一特色，过滤厨房水槽和洗脸池的废水，拿来冲卫生间。83北京国际机场设计：Foster&Partners84在2004年到2009年之间，中国将建造108个机场——包括世界上最大的一个：北京新国际机场（三号航站楼），由Foster&Partners设计，新机场的整个建筑超过100万平方英尺，比美国五角大楼还大。2008年年客流量将达到5500万人次，成为世界上最繁忙的机场之一。为保证机场的可持续性，新的环境控制系统减少了碳的排放量，天窗在东南角，减少了太阳的热量，保持室内的凉爽。

85上海崇明东滩生态城（DongtanEcoCity）总体规划：Arup，一期2010年完工。86

上实集团开发的这座东滩生态城，面积与曼哈顿不差上下，2040年全部完工以后，将成为世界上第一个完全可持续的国际性城市。与曼哈顿一样，她也座落在一个岛上－－中国第三大岛崇明岛。长江上的东滩，离繁华的上海城咫尺之遥。

2010年上海世博会开幕之前，生态城的第一期工程可落成，将成为50,000居民的温馨家园，且是可持续的家园。今后五年要完成的目标是：水净化设施，废物管理和可再生能源利用。道路基础设施将把这片原先是农田的区域与上海连通。87上海国际金融中心大厦设计：KohnPedersenFoxArchitects88上海环球金融中心位于上海陆家嘴金融贸易区。该工程是以森大厦株式会社为中心，联合日本、美国等40多家企业投资兴建的项目。该工程地块面积3万平方米，建筑占地面积1.44万平方米，总建筑面积38.16万平方米，地上101层，地下3层，建筑主体高度达492米，是以办公为主，集商贸、宾馆、观光、会议等功能于一体的综合型大厦，总投资约为11亿美元。上海环球金融中心屋顶高度达492米，超过了目前屋顶高度世界第一的中国台北101大厦（实体480米）。其在100层、距地面472米的观光天阁，也是世界上人所能到达的最高高度，超过了目前世界第一观景平台的加拿大CN电视塔（447米）。89建高楼最大的困难之一，是楼的结构要能承受住大风。建筑师们用自己的创意，解决了这个问题，在楼顶加一个四方形的设计，以减小风的吹袭。这个开放的区域不仅能帮助大楼减弱摇摆的幅度，它本身还将成为世界上最高的室外观景台－－－站在第100层楼上，从未有过的高度，会让你不自觉地眩晕。90长城下的公社91

长城下的公社，是由12名亚洲杰出建筑师设计建造的私人收藏的当代建筑艺术作品。2002年应邀在威尼斯双年展第八届国际建筑展上展出。这个项目的策划人和投资人张欣女士“因其大胆的创新精神，积极推动12名亚洲建筑师设计建造出极富当代精神的私人住宅”而一举荣获威尼斯双年展“建筑艺术推动大奖”。同时，用木材和硬纸板制作的参展模型也被法国巴黎的蓬皮杜艺术中心收藏，是该中心收藏的第一件来自中国的永久性收藏艺术作品。92

就算“公社”不依傍于长城这一古代奇迹之侧，仍不减其本身就是奇迹的风采。这里的房屋，分别由12位最顶尖的亚洲建筑师设计。创意人是一对房地产开发商夫妇，张欣与潘石屹，他们给每座建筑的预算是1百万美元。以神户地震避难所设计一举成名的日本建筑师坂茂，设计了里面的“家具屋”，材质是通常用于组件家具的三合板，中国设计师张永和，设计了分裂形状的“土宅”，一个箱子形状的四方住房，从中间一分为二，然后像扇子一样展开。932.3土木工程与人类生存的关系

从土木工程的定义可以看出，土木工程的基本任务是建造满足人类物质和精神生活需要的各种工程设施。1992年联合国召开的全世界环境与发展首脑会议通过的《21世纪议程》中，确定了可持续发展的战略方针，该方针的宗旨就是在满足当代人类发展需要的同时，为后代留下一个可以持续利用的资源环境。说明土木工程不但与当前的发展有关，而且与人类的生存有关。942.3土木工程与人类生存的关系

现代社会的发展已经出现了影响人类生存的几大不良后果：①圈用耕地和破坏森林、植被；②污染环境和破坏生态平衡；③过度开发资源；④浪费能源；⑤诱发各种灾害。对于我国来说，要避免出现这些不良后果，关键是各级政府特别是中央政府要提出适合国情的可持续发展的战略方针，制定一系列切实可行的政策。土木工程师也应该负起自己的责任，在每一项土木工程的实施中均实现可持续发展的方针和政策。95土木工程与资源

资源是人类生存和社会发展的物质基础。自然界固有的资源按大类分为：矿物资源、水资源、森林资源、土地资源、动植物资源等等。这类资源都是有限的，必须合理和有效地使用，同时还必须创造新的资源。土木工程对国家的经济建设和人们生活具有深刻的影响，建造的工厂、矿山、铁路、公路、桥梁、机场、码头、水利设施、商场、办公楼、文体场馆、住宅、医院、学校等工程统称为国家的基本建设，在国民经济中占有很大比例，也是占用资源最多的领域。2.3土木工程与人类生存的关系96建筑材料以混凝土、砌体、钢材和木材为主，这些材料的制作都要开采矿物资源和砍伐森林资源。《21世纪议程》确定了可持续发展战略方针后，建材工业提出了提倡生产和使用“绿色建材”的思想。绿色建材指采用清洁卫生的生产技术，少用天然资源和能源，大量使用由工业或城市废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康保护的建筑材料。

土木工程与资源2.3土木工程与人类生存的关系97绿色建材应有如下特征：

生产建材时所用原料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿和其他废弃物。采用低能耗制造工艺和无环境污染的生产技术。在产品配置和生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物；产品中不含有汞及其化合物的颜料和添加剂。产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而且有益于人体健康，产品具有多种功能。产品可循环或回收利用，无污染环境的废弃物。2.3土木工程与人类生存的关系98钢材与其他材料相比，较为符合绿色建材的标准，因此1997年建设部颁发的《中国建筑技术政策》(1996年~2010年)中明确提出了发展钢结构的要求。2005年7月20日公布的国务院常务会议审议批准的《钢铁产业发展政策》，对我国建筑用钢的发展提出了指导性意见。2006年上海市勘察设计行业协会和上海市金属结构行业协会联合提出了“以钢代木，保护地球生态资源；以钢代混凝土，促进绿色环保建筑”的口号。2.3土木工程与人类生存的关系992.3土木工程与人类生存的关系土木工程与能源

能源是维持人类生存和社会发展的保障。人类使用的能源中最主要的是电力，目前大多数为火力发电，需要使用煤和石油等矿物资源。因此，为了人类的生存和社会的发展，需要节约能源和发展新能源。土木工程所耗费的能源出自两个方面，一方面是土木工程所用建造材料在生产过程中消耗的能源，另一方面是土木工程建造完毕后，使用期间耗失的能源。与土木工程有关的能耗占总能耗相当大的比例，节约能源大有可为。1002.3土木工程与人类生存的关系

混凝土、混凝土砌块和钢材是土木工程主要使用的建造材料，而混凝土是由砂、石子和水泥组成。水泥和钢的生产会耗用大量能源，生产过程中排放的废气还会污染大气，因此均应想方设法减少能耗和污染源。除了在建造材料生产中改进生产工艺外，土木工程在建造材料使用中也大有可为。例如在配制混凝土时掺加电厂废料粉煤灰；采用空心砌块或采用由粉煤灰和矿渣制成的硅酸盐砌块，以降低水泥用量、减少能耗和减轻环境污染；钢材可以采用高强度钢或高效的截面形式和结构体系以减少钢材的用量，同样可以减少能耗和减轻环境污染。土木工程与能源1012.3土木工程与人类生存的关系土木工程使用期间能源的耗失是建筑的隔热保温。为了减少能源的耗失，提倡建设节能建筑，即能有效利用能源、并能用新型能源取代传统能源的建筑，如采用太阳能技术、地热、风力发