土木工程在国民经济发展中的地位与作用课件

土木工程的发展展望1、工程项目向更高、更深的方向发展2、工程材料向轻质、高强、多功能化发展3、土木工程的设计向精确化、自动化方向发展4、土木工程引入信息化和智能化技术5、土木工程向可持续方向发展1工程项目向更高、更深的方向发展

地球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是有限的，而人口增长的速度是不断加快的。因此，人类为了争取生存，土木工程的未来至少向以下几个方向发展。一、向高空、地下延伸

日本拟在东京建造800.7m高的千年塔，它在距海约1.25英里的大海中，将工作、休闲、娱乐、商业、购物等融于一体的抗震竖向城市中，居民可达5万人。中国拟在上海附近的1.6公里宽，200m深的人工岛上建造一栋高1250m的仿生大厦，居民可达10万。印度也提出将投资50亿建造超级摩天大楼，其地上共202层，高达710m。人口基数大，城市化进程加速，住宅需求压力大，土地供求矛盾突出。上海环球金融大厦101层492m美国芝加哥建MBeitler大厦

141层，高610m

韩国首尔建超高层大厦

200层，高800m日本摩天巨塔“X-Seed4000”

800层可住100万人

土地供求矛盾使城市建设向高、深发展阿联酋迪拜大厦≥180层约828m大连国贸中心大厦78+5层，高420m2并51200820092007日本摩天城市(skycity)方案

底座400m×400m地下深60m、地上高1000m、总面积800万m2、可住3、4万人目前我国城市人均住房面积10余m2，发达国家20m2以上。我国将建大量商品房、经济适用房、廉租住房，二、向海洋发展海洋占地表面积的70％中国澳门机场

香港大屿山国际机场

荷兰围海造城扩大现代海上采油平台设想建海上浮动城市（航空母舰）1.2000年，日本大阪利用围海建造的1000m长的关西国际机场试飞成功。2.阿联酋首都迪拜的七星大酒店也建在海上。3.上海南汇滩围垦成功和崇明东滩围垦成功，最近又在建设黄浦江外滩的拓岸工程。

日本关西机场三、向沙漠进军

全世界约有1/3陆地为沙漠，每年约有600万公顷的耕地被侵蚀，这将影响上亿人口的生活。世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。

1／3陆地为沙漠或荒漠、渺无人烟，很少开发沙漠缺水，生态环境恶劣，日夜温差大，空气干燥，太阳辐射强，不适于人类生存

近代开始沙漠改造工程我国西北，兴修水利，种植固沙植物，改良土壤等，使一些沙漠变成绿洲大规模改造沙漠，首先要解决水的问题

①沙漠地下找水（利比亚发现撒哈拉大沙漠有丰富的地下水，已部分利用）

②拖南极的巨大冰山入沙漠（沙特阿拉伯可行性研究）

③海水淡化（成本高，沙漠改造可改善生态）

人类向太空发展的梦想可望在21世纪变为现实

美籍华裔科学家林铜柱博士在1985年用从月球带回的岩石烧成水泥，只要带上的氢、氧在月球能化合成水，则可就月制造钢筋混凝土配件装配空间站。

美国计划在月球上建基地，月球上建圆形基地，需水泥100t，水300t和钢筋360t。月球矿藏丰富，除水以外，其他均可就月地取材

日本设想在月球上建立六角形蜂房式基地，用钢制成，可以拼接扩大，内部造成适合人类居住人工气候随着太空站和月球基地的建立，人类可向与地球相似的火星进发。火星缺氧，设想利用生物工程，将制氧微生物及低等植物移向火星，使火星适于人类居住，再向火星移民四、向太空迈进

美国政府已决定在月球上建造月球基地，并通过这个基地进行登陆火星的行动。预计21世纪50年代以后，空间工业化、空间商业化、空间旅游、外层空间人类化等可能会得到较大的发展。国际空间站

土木工程在国民经济中的地位和作用161、土建工程的内涵及特点——各行各业都离不开它172、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大⑴青藏铁路（世界屋脊上的幸福天路）【工程简介】青藏铁路建设总投资约1200亿元，是世界上海拔最高、线路最长、高原铁路。一期工程西宁至格尔木段814公里已于1979年铺通；二期工程格尔木至拉萨段于2001年6月29日开工，全长1142公里。青藏铁路建设者们成功破解高寒缺氧、多年冻土、生态脆弱三大世界性难题，共同创造着这项人称“堪与长城相媲美”的铁路建设史上前所未有的奇迹。【战略评点】

青藏线技术难度之大可以归纳为9个世界之最：①青藏铁路是世界上目前海拔最高的高原铁路，穿越海拔4000m以上地段达960km，最高点海拔为5072m；②青藏铁路是世界上目前最长的高原铁路，从格尔木-拉萨段，全长ll42km，穿越戈壁荒漠、沼泽湿地和雪山草原等三个独特的地质带；③青藏铁路是世界上目前穿越公里最长的高原铁路，其穿越多年连续冻土里程达550km；④青藏铁路设有世界上目前海拔最高的火车站，唐古拉山车站海拔高达5068m；⑤青藏铁路风火山隧道是世界上目前海拔最高的冻土隧道，隧道海拔4905m，隧道全长1338m；⑥青藏铁路昆仑山隧道是世界上目前最长的高原冻土隧道，全长l686m；⑦青藏铁路清水河特大桥是世界上目前最长的高原冻土铁路桥，桥下有野生动物通道，全长l1.7km；⑧青藏铁路冻土地段时速将达到l00km，非冻土地段时速将达到l20km，这是目前火车在世界高原冻土铁路上的最高时速；⑨青藏铁路安多铺架基地海拔4704m，是世界上目前海拔最高的铺架基地。18青藏铁路1920⑵西气东输（气龙腾越泽神州）【工程简介】西气东输工程是中国天然气发展战略的重要组成部分，是西部大开发的标志性工程。它以新疆塔里木气田为主气源，以我国中东部的长江三角洲地区为目标消费市场，以干线管道、重要支线和储气库为主体，连接沿线用户，形成横贯中国西东的天然气供气系统。“西气”主要是指中国新疆、青海、川渝和鄂尔多斯四大气区生产的天然气；“东输”主要是指将上述地区的天然气输往长江三角洲地区。2002年7月4日正式动工建设，2004年12月31日正式向上海等地输气。【技术难点】①距离最长4000km；②管径最大l016mm；③管壁最厚26.2mm；④投资最多，1500亿元；⑤运营压力最大，输气压10MPa(目前我国正运营的平均不足6MPa)；⑥输气量最大，初期年输l20亿m3，2010年200亿m3；⑦钢材等级最高，采用针状铁钛体z70，用钢200万t；⑧经过的地质条件最复杂，沿路穿过沙漠、戈壁、山区、丘陵、盆地、黄土高原和农田水网，40％地区地震烈度超过7度；⑨施工难度最大，穿越吕梁山、太行山、太岳山，经湿陷黄土，穿河l4次(长江淮河l次，黄河3次)、铁路35次、公路421次以及江南城镇繁华地区等。2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大21西气东输22⑶

南水北调（构建四横三纵的大水网）【工程简介】南水北调分东线、中线和西线三条调水线路。通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系，构成以“四横三纵”为主体的总体布局，以利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。

三条线路总长度：304(西)+1267(中)+1156(东)=2727km；技术难点：西：隧洞288km;

中：穿河686条，地质差，交叉1774处东：13级提水，总扬程65m。【战略评点】南水北调工程作为我国最大的调水工程，能缓解北方水资源短缺和生态环境恶化状况，促进经济、社会的可持续发展。效益体现在三个方面：一是经济效益，给北方增补了总量448亿立方米的水量，促进了经济发展和城市化进程。二是生态效益，南水北调工程实际上是一个生态工程。通过南水北调工程的实施，使黄淮海流域、京津唐地区生态得到了很好的修复。第三就是社会效益，因为南水北调不仅是在北方地区，对调水地区来说，有30多万的移民要搬迁，他们过去生活比较贫困，通过搬迁能改善他们的生产生活条件，社会效益显著。

2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大23南水北调工程线路图24南水北调东线工程输水干线纵断面示意图东线：自扬州至天津，全长1156km，要经过十三级提水，总扬程65m，然后穿越黄河才开始自流至天津。25南水北调中线工程输水干线纵断面示意图中线：自丹江口至北京团湖城，全长1267km，穿越大小河流686条，跨越或穿越交叉建筑(如铁路、大型交通枢纽和高速公路等)1774座、沿途有许多恶劣的地质条件，如经过膨胀土347km，黄土245km，软黏土19km，采矿区64km26南水北调西线工程输水干线纵断面示意图西线：自西藏长江上游的雅砻江东至青海的曲贾进入黄河，全长：304km，基本是在我国西南地区崇山峻岭之间靠开挖隧洞来实现的。隧洞总长达288km，占西线全长的95％，为了保证足够的水量和落差，沿途还修建了多个高坝水库，有的坝高超过300m，这在世界建坝史上也是少见的，特别是在高原、高寒和强震带修建这种高坝更属罕见。27【工程简介】西电东送是西部大开发的标志性工程之一，从2001年到2010年，西电东送项目的总投资在5265亿以上（不包括三峡电站）。西电东送在中国版图上可谓“遍地开花”，在我国电力建设史上，如此大规模的电源、电网建设也从未有过。西电东送重点在“送”，要送就要有通道。西电东送从南到北，从西到东，将形成北、中、南三路送电格局。北线：由内蒙古、陕西等省（区）向华北电网输电；中线：由四川等省向华中、华东电网输电；南线：由云南、贵州、广西等省（区）向华南输电。【战略评点】西电东送这一伟大工程，为西部省区把电力资源优势转化为经济优势提供了新的历史机遇，将改变东西部能源与经济不平衡的状况。对加快我国能源结构调整和东部地区经济发展，将发挥其重要作用。⑸西电东送2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大2829⑹三峡工程（神女应无恙，当今世界殊）【工程简介】三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。整个工程包括一座混凝重力式大坝，泄水闸，一座堤后式水电站，一座永久性通航船闸和一架升船机。三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部分组成。三峡拦江大坝是常规型的混凝土重力坝，最大坝高l75m，坝顶高程185m(吴淞基面以上)，坝长2309m，总水库容量393亿m3，其中防洪库容221．5亿m3，能有效地控制长江上游暴雨形成的洪水，对荆江地工防洪起重要决定作用。三峡水电站规模巨大，装机26台，总容量1768万kW，年发电840亿kW．h，居世界第一位，可供电华中、华东，少部分送川东。每年可替代原煤4000万t-5000万t，相当于l0座大亚湾核电站。三峡通航建筑物为永久梯级船闸，双线，5级梯级船闸，闸室有效尺寸280m×34m×5m，其最大工作水头和最大输水量超过国内外已建工程的水平。通航年单向通过能力为5000万t，可改善航道约650km。三峡工程施工的最大特点是规模巨大：其中仅浇筑混凝土总量就多达1800万m3，用钢材和钢筋约50万t-60万t。

2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大30⑹三峡工程（神女应无恙，当今世界殊）【战略评点】三峡工程主要有三大效益，即防洪、发电和航运，其中防洪被认为是三峡工程最核心的效益。

历史上，长江上游河段及其多条支流频繁发生洪水，每次特大洪水时，宜昌以下的长江荆州河段（荆江）都要采取分洪措施，淹没乡村和农田，以保障武汉的安全。在三峡工程建成后，其巨大库容所提供的调蓄能力将能使下游荆江地区抵御百年一遇的特大洪水，也有助于洞庭湖的治理和荆江堤防的全面修补。三峡工程的经济效益主要体现在发电。它是中国西电东送工程中线的巨型电源点，非常靠近华东、华南等电力负荷中心，所发的电力将主要售予华中电网的湖北省、河南省、湖南省、江西省、重庆市，华东电网的上海市、江苏省、浙江省、安徽省，以及南方电网的广东省。自古以来，长江三峡的水运一直以单向为主。到三峡工程建成后，该段长江将成为湖泊，水势平缓，万吨轮可从上海通达重庆。而且通过水库的放水，还可改善长江中下游地区在枯水季节的航运条件。不过由于永久船闸分为五级，因此通行速度较为缓慢，理论上过闸要2小时40分钟，在目前实际运行中，往往需要4个小时以上才能通过。

2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大31【三峡工程的十大世界之最】世界防洪效益最为显著的水利工程。三峡水库总库容393亿立方米，防洪库容221.5亿立方米，水库调洪可消减洪峰流量达2.7万立方米每秒，3.3万立方米每秒，能有效控制长江上游洪水，增强长江中下游抗洪能力。世界最大的电站。三峡水电站总装机1820万千瓦，年发电量846.8亿千瓦时。世界建筑规模最大的水利工程。三峡大坝坝轴线全长2309.47米，泄流坝段长483米，水电站机组70万千瓦×26台，双线5级船闸和升船机，无论单项、总体都是世界建筑规模最大的水利工程。世界工程量最大的水利工程。三峡工程主体建筑土石方挖填量约1.34亿立方米，混凝土浇筑量2794万立方米，钢筋46.30万吨。世界施工难度最大的水利工程。三峡工程2000年混凝土浇筑量为548.17万立方米，月浇筑量最高达55万立方米，创造了混凝土浇筑的世界记录。2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大32【三峡工程的十大世界之最】施工期流量最大的水利工程。三峡工程截流流量为9010立方米每秒，施工导流最大洪峰流量79000立方米每秒。世界泄洪能力最大的泄洪闸。三峡工程泄洪闸最大泄洪能力为10.25万立方米每秒。世界级数最多、总水头最高的内河船闸。三峡工程的双线五级船闸，总水头113米。世界规模最大、难度最高的升船机。三峡工程升船机有效尺寸为120×18×3.5米，最大升程113米，船箱带水重量达11800吨，过船吨位3000吨。世界水库移民最多、工作最为艰巨的移民建设工程。三峡工程水库动态移民最终可达113万人。2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大333435三峡双向五级船闸

36“江山”号客轮通过一级船闸

37“江山”号客轮通过二级船闸

38“江山”号客轮通过五级船闸

39【工程简介】

国家体育馆又称鸟巢，其钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，其中22榀贯通或基本贯通。结构组件相互支撑形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。鸟巢结构平面呈椭圆形，长轴332.3m，短轴296.4m。建筑顶面为鞍形曲面，最高点高度68.5m，最低点高度40.1m。屋盖顶部的洞口尺寸是185.3m×l27.5m。屋盖支承在24根桁架柱之上，柱距为37.9m。主看台采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，与钢结构完全分开。

鸟巢在建设过程中，经过了一次号称“瘦身”的改动。原设计鸟巢上方有一个巨大的可以开启的顶盖，这个顶盖从使用上来看只是为开幕式碰上下雨而内部可以照常进行开幕活动需要的，比赛过程是一定要打开的，因为按比赛规定象足球等这样的比赛活动，有了安排之后，原则上不论是否下雨是一定要照常举行的，但观众席一般要设置防雨罩。考虑到这种比赛的实用功能，同时也为了降低造价，中国工程院发起近乎全国有关学者的讨论，最后决定取消上面那个庞大的顶盖，使原来设计用钢量8万多吨降为4.2万吨，造价由招标时的40亿元人民币降为31亿，这个“瘦身”运动受到业内人士的普遍欢迎和认可。

⑻国家体育场2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大40国家体育场“鸟巢”41【工程简介】在整个建筑内外层包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，冬季保温、夏季散热。更神奇的是，如果ETFE膜有一个破洞，不必更换，只需打上一块补丁，它便会自行愈合，过一段时间就会恢复原貌！设计者将水的概念深化，不仅利用水的装饰作用，还利用其独特的微观结构。基于“泡沫”理论的设计灵感，他们为“方盒子”包裹上了一层建筑外皮，上面布满了酷似水分子结构的几何形状，表面覆盖的ETFE膜又赋予了建筑冰晶状的外貌，使其具有独特的视觉效果和感受，轮廓和外观变得柔和，水的神韵在建筑中得到了完美的体现。轻灵的“水立方”能够夺魁，还在于它体现了诸多科技和环保特点。合理组织自然通风、循环水系统的合理开发，高科技建筑材料的广泛应用，都共同为国家游泳中心增添了更多的时代气息。泳池也应用了许多创新设计，如把室外空气引入池水表面，带孔的终点池岸，视觉和声音出发信号等，这将使比赛池成为世界上最快的泳池。⑻水立方2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大42【工程简介】“水立方”是典型的外柔内刚。外部只看到充气薄膜，好像弱不禁风，而支撑这些薄膜的是坚实的钢结构，里面观众看台和室内建筑物为钢筋混凝土结构。“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成，这些节点均匀地分担着建筑物的重量，使其坚固得足以经受住北京最强的地震。“水立方”的地下部分是钢筋混凝上结构，在浇筑混凝上的时候，在每根钢桂的位置都设置了预埋件(上部为钢块)，钢结构的钢柱与这些预埋件牢固的焊接在一起，就这样，地上部分的钢结构与地下部分的钢筋混凝土结构形成一个牢固的整体。正是靠着优越的结构形式和良好的整体性，“水立方”才拥有了“过硬的身体”，达到了抗震8级烈度的标准。⑻水立方2、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——投入大43国家游泳中心44①涉及的行业面极广：矿业、机械、冶金、水泥、建材、运输……②属劳动密集型产业：就业率高，是充分发挥我国人口资源优势的主要产业，也是我国对外输出的主要方面——劳务输出(我国目前的资本输出有限）。③中国建筑业从业人员已近四千万，相当于一个省的人口总和(2005年资料)④在100多个国家和地区设有建筑业办事机构，派往国际市场建筑人员达30万，承包总额300亿美元(2006年资料)82、土建工程大都投入大、涉及面广、回收周期长——涉及面广45土木工程大部分都具有回收周期长的特点，如青藏铁路大概要50年才能回收，城市地下铁路在世界范围大都是亏损经营的。北京地铁一号线自1965.7.1-1969.10.1年投入运营40年多年来一直处于亏损状态。由于地下铁路属于城市公共交通，不能收费太高，所以很少能吸引投资人，只能是政府行为以社会效益为主。土木工程的效益也是比较大的，三峡工程的发电相当于建设一个年产4200万吨原煤和年产2100万吨原油的煤矿和油田。因为它的发电是环保的，比消耗能源更具有经济效益。土木工程效益具有恒久性。且不说三峡那样的大工程，就是一般的民用住宅公认的基准期是50年，而实际使用年限常常多达100年甚至更多。隋炀帝年代（公元600年左右）兴建的南北大运河已长达1400多年，现在还在通航，而且有些航段还是南水北调的输水线路。战国时期（前300年左右）由李冰父子修建的都江堰工程已服务2300年以上，是土木水利界公认的历史奇迹。为四川盆地的农业增产带来无法估计的累计效益。2、回收周期长，但效益大且具有恒久性463、是国民经济的基础产业，影响面广、牵动面大1)国民经济的三大支柱产业之一。2)固定资产投资占国民经济总产值的1/3，我国2002年GDP：10万个亿，固定资产投资4.7万亿超过1/3；2003年GDP：11万亿，固定资产投资6万亿，占55%(人民日报2004.3.3)；2004年GDP：15.9878万亿元，固定资产投资7.02万亿，占51%；2005年GDP：18.2321万亿元，固定资产投资8.44万亿，占54%；06年GDP:20.9407万亿，固定资产投资10.987万亿，占52.4%；07年24.6619，固定资产投资13.7239，占55.6%。08年30.067，17.2291万亿，57.3%3)冶金、建材、机械制造……影响并带动许多重要行业的发展4)我国是建材生产大国：①水泥产量：2005年我国水泥总产量10.48亿吨，约占世界水泥总量的1/2强，位居世界第一。2005水泥销售收入2608.35亿元，水泥利润总额80.50亿元。08年14.5亿吨（中国水泥网）②砼用量：5－6亿m3/年，居世界第一，三峡砼坝砼用量2643万m3③钢材：我国1996年产1亿吨，1997年产1.05亿吨，2003年增2.2亿吨，有1/3用于基建。2005年钢材产量3.66亿吨，居世界第一，08年5亿多吨474、可以大幅度地拉动国民经济改革开放以来我国几次国民经济的高涨大都靠土建拉动的。上届和本届政府扩大内需采取积极的财政政策，一个主要的资金投向是土建方面的基础设施，如2008年的奥运工程群，2010年上海世博会工程群，京沪高速铁路，与长江平行的电气化铁路，七纵三横的高速公路，房地产业的增长，城市化带来的大量基建项目……(见人均居住面积表)3)据2002年统计，国民经济的增长土建的贡献率达到1/3(10万个亿有4.7万亿(47%)用于基础设施)，2003年超过1/3，(GDP11万亿，固定资产6万亿占55%，其中绝大部分与土建有关