二、结构工程
1 学科概述
结构工程随着社会生产的发展和人类活动的需要而发展,其基本内涵包括结构分析、结构实验、结构设计、结构施工、结构检测与维护等诸方面。
我国正在进行的规模空前的基本建设,为结构工程学科的发展提供了前所未有的机遇。2003年,我国基本建设投资约为2.29万亿人民币,占国民生产总值约20%。我国水泥消耗总量达8.25亿吨,约占全世界40%。随着工程建设规模的扩大和工程结构使用功能的提高,现代结构工程正在朝着大跨度、大深度、长距离、超高层的方向迅速发展。由此,引发了一系列关键科学与技术问题的研究。20世纪80年代以来,在结构工程领域内人们开始认识到:对于结构受力全过程、全寿命行为的研究与控制是结构工程研究的重点与核心;在这一研究中,结构理论、结构试验与结构计算构成了三足鼎立的发展局面;同时,结构工程正在经历着从单体结构的分析与设计到对整个工程系统的关注与研究的历史性变革[1][2]。
伴随着近二十年来先进材料、信息技术、传感技术与控制技术等高新技术向土木工程的渗透与发展,近年来,在国际范围内提出了智能结构、基于性态的结构设计原则、可持续结构工程等一系列的新理念。以实践这些理念为目的,结构工程在未来将表现出的基本走向是:结构材料向高标准、多功能方向发展;结构形式向自感知、自适应、自修复的智能结构方向发展;结构设计理论向精细化、全寿命、可生成方向发展;结构实验技术向复杂受力与复杂环境下的本构关系、大型复杂结构的协同试验两极发展。与此同时,工程系统全局设计的思想与理念,也将获得实质性研究进展。
2 学科研究前沿
2.1 挑战结构极限
高层建筑、大跨度结构、生命线工程向更高、更深、更长、更广的结构及结构系统发展,是近代结构工程发展的典型特征。
现代高层建筑起源于美国,已有110多年的发展历史,其中代表性建筑是1931