毕业设计（论文）论建筑可持续发展

北京航空航天大学毕业设计(论文) 第 16 页 第一章 绪 论1.1 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。上个世纪末开启的三峡工程建设，主体工程在新世纪虽己建成，可相应的附属工程建设还是一个比较漫长的过程。尤其是2008年北京奥运会的成功申办，引发了北京及其周边地区乃至全国兴建体育场馆和相应基础设施的浪潮。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、矿产资源的匮乏等一系列严重问题。 上述情况不仅仅是我国经济发展和环境恶化的真实写照，也同样反映了发达国家在过去的发展过程中所遇到的和其他发展中国家现在所面临的问题。一系列环境问题的出现，使人类不得不回首以往走过的路，重新审视自己所作所为给子孙后代带来的影响，于是可持续发展的概念应运而生。1972年，在瑞典斯德哥尔摩召开的联合国人类与环境大会中，将“发展”由“单纯的经济增长”引申为“经济增长中的数量与质量的改善”，提醒人们应该关注人类与自然资源之间存在的问题。直至1987年，布伦兰特报告中才正式提出“可持续发展”的概念、准则和行动纲领，并且迅速得到公认。1992年世界环发大会在巴西里约热内卢召开，各国首脑经过争论，最后通过了21世纪议程，可持续发展被列为各国今后发展的必选模式。自此，可持续发展成为了时代的最强音。 结合可持续发展的世界潮流，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、水质恶化、地面沉陷、水土流失、坍方、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，土木工程可持续发展问题成为一个很值得探讨和研究的问题。1.2 土木工程的历史与现状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。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。我国战国时期已经有了邮驿，为驿马通行而开辟的驿道，秦始皇统一全国后修建驿道、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。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。 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。我国已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。1.3 可持续发展人类生存繁衍的历史可以说是人类社会同大自然相互作用、共同发展和不断进化的历史。远古时期，人类过着采集与狩猎的原始生活，此时人类只能被动地适应自然，远没有能力支配、改造、征服自然。这一时期，人与自然融为一体，和谐共处。当时人类智力水平比较低下，可持续发展思想尚未萌芽。农业文明人类历史上的一个重要转折，此时人类逐渐能够利用自身的力量去是改变自然、影响自然，以农业为基础的城市社会开始出现。这一时期，人与自然的关系发生了重要转变，人类为了获取食物，大片的草原被开垦，大片森林被砍伐，但由于当时的人口密度小，人类生活方式以农牧为主，活动范围有很大的局限性，所以虽然不少地区环境不时遭到破坏，但整体上人类对自然界的破坏与冲击很小，人类仍然能与自然和谐共处。在这一阶段，可持续发展思想初见端倪，以我国的理论成果最具代表性。春秋战国时代，中国就有保护正处于产卵期的鸟兽鱼鳖的“永续利用”的思想和封山育林定期开禁的法令。西汉时期四时月令五十条是一份以诏书形式向全国颁布的法律。进入工业社会以后，人类与环境的关系发生了重大变化。“驾驭自然、做自然的主人”的思想扩散开来，鼓舞人们去征服自然。在这一时期，人类丌始了对大自然的大肆开发、掠夺与破坏。与此同时，科学技术的迅猛发展带来的技术革新又为人类征服和改造自然提供了条件。社会的进步与文明，人均寿命的延长，人口出生率的增长，导致世界人口数量大幅度增加，加重了地球的承载负荷；城市数量不断增多、规模日益扩大，使矿产资源、森林资源、水资源等源源不断流入城市，而提供资源的地区环境退化，同时，城市环境恶化，垃圾堆积如山，空气烟雾弥漫，地下水资源被污染等等。到了本世纪30年代以后，人类在领略到工业革命带来的丰硕成果时，也认识大自然报复的威力，不断有环境恶化的事件发生。大面积森林被砍伐导致森林面积不断减少、大量矿产资源的开发导致土地严重退化、土地荒漠化面积不断扩大、生物多样性锐减、水土流失逐年加重、温室气体含量不断增加、全球气候变化日趋明显等等。一系列环境问题的出现，使人类开始了不断地反思。1.4 土木工程中存在的可持续发展问题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，也是消耗自然资源最大的生产活动之一。工程材料的生产、加工、运输与建成后维持功能必须的资源，以及工程在使用与拆除过程中产生的废弃物的处理和排放等都对生态环境产生极大影响。因此，土木工程作为国民经济的支柱产业，我们既要大力发展，以满足经济、社会发展的需要，又要注重环境保护、资源节约，推行可持续发展战略。1.4.1 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，钢材自2002年居世界第一，水泥己连续19年居世界第一，现占世界总产量的40。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。1.4.2 土木工程设计阶段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，设备等掘此施工的图纸、说明书、计算书和预算书。 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”。1.4.3 土木工程施工阶段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。1.4.4 木工程使用与拆除阶段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