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1 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濟建設和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關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、實驗室等現代人類生活和發展的必要場所空間。
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明者），才教古人離開天然巖洞、構木為巢，居于樹上。我國古代土木工程多采用土、石、木等材料建造，建造技術和藝術造型達到當時極高的成就。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。且都是建于當時經濟和科技非常發達的地區，說明土木工程的發展與經濟繁榮和科技進步是密不可分的。
3 土木工程的現狀
3.1世界現狀
隨著19世紀中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開始使用，以及20世紀20年代后期預應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。近代體育事業的蓬勃發展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春筍般涌現，圖15和圖16為比較典型的優秀奧運會體育場館。
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 中國現狀
回顧20世紀特別是改革開放20年來，我國建設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、特種結構等建設情況。
結構工程：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）。在特種結構方面，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，北京將建設一大批大跨超長建筑，像國家體育場“鳥巢”結構（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，無論在工程結構的改革、建筑功能使用、新技術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用上及有關抗震控制試驗研究上，我國均達國際先進水平。
橋梁工程：我國的橋梁建設發展迅速，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）也在發展。
公路建設：到2000年底，公路通車總里程達140萬公里，20年內增加了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：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，建設和整修大江大河堤防25萬公里，目前防洪工程發揮的經濟效益達7000多億元。在大壩建設方面，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展（見圖30）。
4.1 向高空延伸
現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、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 向地下發展
1991年在東京召開的城市地下空間國際學術會議通過了《東方宣言》，提出了"21世紀是人類開發利用地下空間的世紀"。建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節能和減少噪聲污染等優點。日本于20世紀50年代末至70年代大規模開發利用淺層地下空間，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長的關西國際機場（圖33）試飛成功。阿拉伯聯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，船上設有小型噴氣式飛機的跑道、醫院、旅館、超市、飯店、理發店和娛樂場等。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驗和準備力量。
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。世界未來學會對下世紀初世界十大工程設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。現在利比亞沙漠地區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，國際上正在研究開發使用沙漠地區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大規模的建設工程。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
由于近代天文學宇航事業的飛速發展和人類登月的成功實現，人們發現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年發現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。預計21世紀50年代以后，空間工業化、空間商業化、空間旅游、外層空間人類化等可能會得到較大的發展。
5 結語
本文暫時只提及了土木工程未來的發展方向，對于土木工程的具體細節尚應包括使用功能的發展、結構性能的發展、可持續發展等一系列內容。例如在可持續發展方面，土木工程的使用材料在未來可能會采用污染少、更重復利用的材料，諸如纖維聚合物等；在結構的使用功能上，智能化建筑、仿生建筑將比當今的普通建筑會得到更大的發展空間，這兩種建筑都是功能上以人為本、使用上方面舒適、耗資上既節能又可提高工程利用率；近年來，由于災害的頻繁發生，結構抗災性能的提高已成為結構發展的首要課題，未來的土木工程可能不僅可以抗震、抗風，甚至可以抗暴、抗海嘯、防火、防撞、防輻射等。科技的進步，經濟的繁榮將帶給土木工程發展的春天。