土木工程的发展历史
土木工程发展简史 - 土木工程发展简史 土木工程发展简史 - 正文 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 引言
古代土木工程 萌芽时期 形成时期 发达时期 近代土木工程 奠基时期 进步时期 成熟时期 现代土木工程 工程功能化 城市立体化 交通高速化 材料轻质高强化 施工过程工业化 理论研究精密化
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 引 言
人类出现以来，为了满足住和行以及生产活动的需要，从构木为巢、掘土为穴的原始操作开始，到今天能建造摩天大厦、万米长桥,以至移山填海的宏伟工程,经历了漫长的发展过程。
土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密切联系。土木工程内涵丰富，而就其本身而言，则主要是围绕着材料、 施工、 理论三个方面的演变而不断发展的。为便于叙述，权且将土木工程发展史划为古代土木工程、近代土木工程和现代土木工程三个时代。以17世纪工程结构开始有定量分析，作为近代土木工程时代的开端；把第二次世界大战后科学技术的突飞猛进，作为现代土木工程时代的起点。
人类最初居无定所，利用天然掩蔽物作为居处，农业出现以后需要定居，出
现了原始村落，土木工程开始了它的萌芽时期。随着古代文明的发展和社会进步，古代土木工程经历了它的形成时期和发达时期，不过因受到社会经济条件的制约，发展颇不平衡。古代的无数伟大工程建设，是灿烂古代文明的重要组成部分。古代土木工程最初完全采用天然材料，后来出现人工烧制的瓦和砖，这是土木工程发展史上的一件大事。古代的土木工程实践应用简单的工具，依靠手工劳动，并没有系统的理论，但通过经验的积累，逐步形成了指导工程实践的成规。 15世纪以后，近代自然科学的诞生和发展，是近代土木工程出现的先声，是它开始在理论上的奠基时期。17世纪中叶，伽利略开始对结构进行定量分析，被认为是土木工程进入近代的标志。从此土木工程成为有理论基础的独立的学科。18世纪下半叶开始的产业革命，使以蒸汽和电力为动力的机械先后进入了土木工程领域，施工工艺和工具都发生了变革。近代工业生产出新的工程材料──钢铁和水泥,土木工程发生了深刻的变化,使钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构相继在土木工程中广泛应用。第一次世界大战后，近代土木工程在理论和实践上都臻于成熟，可称为成熟时期。近代土木工程几百年的发展，在规模和速度上都大大超过了古代。
第二次世界大战后，现代科学技术飞速发展，土木工程也进入了一个新时代。现代土木工程所经历的时间尽管只有几十年，但以计算机技术广泛应用为代表的现代科学技术的发展，使土木工程领域出现了崭新的面貌。现代土木工程的新特征是工程功能化、城市立体化和交通高速化等。土木工程在材料、施工、理论三个方面也出现了新趋势，即材料轻质高强化、施工过程工业化和理论研究精密化。
土木工程具有综合性、实践性、社会性等属性，牵涉面十分广阔，这个简史只是就发展的某些侧面作概略的描述。 土木工程的内涵
土木工程既是一种工程分科，也是一种学科。说它是工程分科，是指用石材、砖、砂浆、水泥、混凝土、钢材、钢筋混凝土、木材、建筑塑料、铝合金、钢化玻璃、沥青等建筑材料修建房屋、铁路、道路、隧道、运河、堤坝、港口、地铁等工程的生产活动和工程技术。工程人员在做各种工程时，需要勘测、设计、开发、施工、保养、维修等活动及其相应的工程技术。它是一种学科，常称为土木工程学，是指利用数学、物理、化学等基础科学知识，力学、材料学等技术科学知识以及土木工程方面的工程技术知识来研究、设计、修建各种建筑物和各种构筑物的一门科学。建筑物（通称建筑）是指人们赖以生活、生产或去其他活动的房屋或场所，如工业建筑、民用建筑、农业建筑等;构筑物指一般指人们不直接在其内进行生产及生活活动的建筑物，如烟囱、水塔、堤坝、:自动扶梯、高架游艺设备的水槽、惯性运转设施等。
可见，土木工程是一种与人们的衣食住行密切相连的工程。它的英文翻译为Civil Engineering,直译为“民用工程”。在英语中，历史上土木工程、
电气工程、机械工程、化工工程都属于Civil Engineering,它们有一个共同的特性：民用性。后来，随着社会的进步，科技的发展，机械，化工、以及电气都已发展成独立的学科，Civil Engineering便成为土木工程的专有名词。 无论哪种土木工程都将受到自然界及人为的作用，例如雪，地震，温度变化等等。那么，土木工程应当具备抵御各种作用的能力。
人类利用土地、材料及各种施工工具来建造各种土木工程。利用这些物质条件，人们建造出各种安全，实用，耐久的建筑物或是构筑物。土木工程虽是一门很古老的学科，但随着社会的进步，经济的建设，科技的发展，土木工程也在不断地发展，不断地深化。 古代土木工程
土木工程的古代时期是从新石器时代（大约公元前5000年起）开始至17世纪中叶。随着人类文明的进步和生产经验的积累，古代土木工程的发展大体上可分为萌芽时期、形成时期和发达时期。
萌芽时期 大致在新石器时代，原始人为避风雨、防兽害，利用天然的掩蔽物，例如山洞和森林作为住处。当人们学会播种收获、驯养动物以后，天然的山洞和森林已不能满足需要，于是使用简单的木、石、骨制工具，伐木采石，以粘土、木材和石头等，模仿天然掩蔽物建造居住场所，开始了人类最早的土木工程活动。
初期建造的住所因地理、气候等自然条件的差异，仅有“窟穴”和“橧巢”两种类型。在北方气候寒冷干燥地区多为穴居，在山坡上挖造横穴，在平地则挖造袋穴。后来穴的面积逐渐扩大，深度逐渐减小。在中国黄河流域的仰韶文化遗址（约公元前5000～前3000年）中，遗存有浅穴和地面建筑，建筑平面有圆形、方形和多室联排的矩形。西安半坡村遗址（约公元前4800～前3600年）有很多圆形房屋，直径为5～6米,室内竖有木柱,以支顶上部屋顶，四周密排一圈小木柱，既起承托屋檐的结构作用,又是维护结构的龙骨；还有的是方形房屋,其承重方式完全依靠骨架，柱子纵横排列，这是木骨架的雏形。当时的柱脚均埋在土中，木杆件之间用绑扎结合，墙壁抹草泥，屋顶铺盖茅草或抹泥。在西伯利亚发现用兽骨、北方鹿角架起的半地穴式住所。
新石器时代已有了基础工程的萌芽，柱洞里填有碎陶片或鹅卵石，即是柱础石的雏形。洛阳王湾的仰韶文化遗址（约公元前4000～前3000年）中，有一座面积约200米的房屋，墙下挖有基槽，槽内填卵石，这是墙基的雏形。在尼罗河流域的埃及，新石器时代的住宅是用木材或卵石做成墙基，上面造木构架，以芦苇束编墙或土坯砌墙，用密排圆木或芦苇束做屋顶。
在地势低洼的河流湖泊附近，则从构木为巢发展为用树枝、树干搭成架空窝棚或地窝棚，以后又发展为栽桩架屋的干栏式建筑。中国浙江吴兴钱山漾遗址（约公元前3000年）,是在密桩上架木梁,上铺悬空的地板。西欧一些地方也出现过
相似的做法，今瑞士境内保存着湖居人在湖中木桩上构筑的房屋。浙江余姚河姆渡新石器时代遗址（约公元前5000～前3300年）中,有跨距达5～6米、联排6～7间的房屋,底层架空（属于干栏式建筑形式），构件之结点主要是绑扎结合，但个别建筑已使用榫卯结合。在没有金属工具的条件下，用石制工具凿出各种榫卯是很困难的,这种榫卯结合的方法代代相传,延续到后世，为以木结构为主流的中国古建筑开创了先例。
随着氏族群体日益繁衍，人们聚居在一起，共同劳动和生活。从中国西安半坡村遗址还可看到有条不紊的聚落布局，在浐河东岸的台地上遗存有密集排列的40～50座住房，在其中心部分有一座规模相当大的（平面约为12.5×14米）房屋，可能是会堂。各房屋之间筑有夯土道路,居住区周围挖有深、宽各约5米的防范袭击的大壕沟，上面架有独木桥。（见彩图）
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这时期的土木工程还只是使用石斧、石刀、石锛、石凿等简单的工具，所用的材料都是取自当地的天然材料，如茅草、竹、芦苇、树枝、树皮和树叶、砾石、泥土等。掌握了伐木技术以后，就使用较大的树干做骨架；有了锻烧加工技术,就使用红烧土、白灰粉、土坯等,并逐渐懂得使用草筋泥、混合土等复合材料。人们开始使用简单的工具和天然材料建房、筑路、挖渠、造桥，土木工程完成了从无到有的萌芽阶段。
形成时期 随着生产力的发展，农业、手工业开始分工。大约自公元前3千年，在材料方面,开始出现经过烧制加工的瓦和砖；在构造方面，形成木构架、石梁柱、券拱等结构体系；在工程内容方面，有宫室、陵墓、庙堂，还有许多较大型的道路、桥梁、水利等工程；在工具方面，美索不达米亚（两河流域）和埃及在公元前 3千年，中国在商代（公元前16～前11世纪），开始使用青铜制的斧、凿、钻、锯、刀、铲等工具。后来铁制工具逐步推广，并有简单的施工机械，也有了经验总结及形象描述的土木工程著作。公元前 5世纪成书的《考工记》记述了木工、金工等工艺，以及城市、宫殿、房屋建筑规范，对后世的宫殿、城池及祭祀建筑的布局有很大影响。在一些国家或地区已形成早期的土木工程。 中国在公元前21世纪，传说中的夏代部落领袖禹用疏导方法治理洪水，挖掘沟洫,进行灌溉。公元前5～前4世纪,在今河北临漳,西门豹主持修筑引漳灌
邺工程,是中国最早的多首制灌溉工程。公元前3世纪中叶,在今四川灌县,李冰父子主持修建都江堰,解决围堰、防洪、灌溉以及水陆交通问题，是世界上最早的综合性大型水利工程。（见彩图）
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在大规模的水利工程、城市防护建设和交通工程中，创造了形式多样的桥梁。公元前12世纪初，中国在渭河上架设浮桥，是中国最早在大河上架设的桥梁。再如在引漳灌邺工程中，在汾河上建成30个墩柱的密柱木梁桥；在都江堰工程中，为了提供行船的通道，架设了索桥。
中国利用黄土高原的黄土为材料创造的夯土技术，在中国土木工程技术发展史上占有很重要的地位（见中国古代土结构）。最早在甘肃大地湾新石器时期的大型建筑就用了夯土墙。河南偃师二里头有早商的夯筑筏式浅基础宫殿群遗址，以及郑州发现的商朝中期版筑城墙遗址、安阳殷墟（约公元前1100年）的夯土台基，都说明当时的夯土技术已成熟。以后相当长的时期里，中国的房屋等建筑都用夯土基础和夯土墙壁。
春秋战国时期,战争频繁,广泛用夯土筑城防敌。秦代在魏、燕、赵三国夯土长城基础上筑成万里长城，后经历代多次修筑,留存至今,成为举世闻名的长城。（见彩图）
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中国的房屋建筑主要使用木构架结构。在商朝首都宫室遗址中，残存有一定间距和直线行列的石柱础，柱础上有铜锧，柱础旁有木柱的烬余，说明当时已有相当大的木构架建筑。《考工记·匠人》中有“殷人??四阿重屋”的记载,可