理论教育 土木结构工程领域的世界科技先进水平

土木结构工程领域的世界科技先进水平

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:土木结构工程技术的发展与本国的基本国情和发展阶段密切相关,因此世界各国土木结构工程技术的发展各具特色,理念也各有差异。除了欧美发达国家和日本这些传统工程科技强国外,中国近年来在土木结构工程领域所取得的科技成就同样也从一定程度上反映出本领域的国际先进水平。

土木结构工程领域的世界科技先进水平

土木结构工程技术的发展与本国的基本国情和发展阶段密切相关,因此世界各国土木结构工程技术的发展各具特色,理念也各有差异。例如日本,由于长期遭受地震灾害的威胁,因此在抗震技术方面发展迅猛,处于世界领先地位,但其总体技术风格和发展路径又与美国颇有差异,在世界上独树一帜。从2015年英国教育组织颁布的世界学科排名可以看到,土木结构工程学科排名前十位的高校中,欧美高校各占3 席,中国及中国香港高校占2 席,日本和新加坡高校各占1 席。除了欧美发达国家和日本这些传统工程科技强国外,中国近年来在土木结构工程领域所取得的科技成就同样也从一定程度上反映出本领域的国际先进水平。

(一)中国大规模基础设施建设,促进结构体系的不断创新和大型复杂结构建造技术的不断进步

中国经历了史无前例的大规模基础设施建设,为我国土木结构工程的科技创新提供了前所未有的机遇。我国自主研发了以钢–混凝土组合结构、大跨空间结构、预应力结构等为代表的系列结构新技术,其综合指标居于世界先进水平;在节约资源、提高安全、改善居住品质、减少劳动用工等方面优势显著。我国在大型复杂结构和超高层建筑结构设计、分析和施工关键技术方面取得了一系列具有自主知识产权、国际先进的核心技术成果,在材料、设计、施工、运维等方面解决了一系列关键的技术难题,实现了技术极限与传统认知的不断突破,有力地保障了中国重大标志性工程的建设水平。

(二)工程结构可靠性、耐久性及全寿命设计理念得到初步实现,并获得广泛认同(www.daowen.com)

土木工程结构的可靠度理论和方法取得了重要进展,在可靠性数学的基础上,逐步发展了适用于土木工程结构的可靠度设计理论体系,为全面提升土木工程结构的安全和可靠性起到了至关重要的作用。随着社会经济的快速发展,可持续发展已成为全球性的重大挑战。在这一背景下,倡导注重结构耐久性并进而发展为全寿命周期设计理论,来综合考虑工程结构设计、施工、运营和管理的各个环节。该方向目前已成为国内外最活跃、最前沿的研究领域之一,是国内外学者普遍关注的焦点和研究热点

(三)基于性能的抗震设计得到应用,抗震试验技术不断革新,大规模结构地震灾变模拟得到推广

土木工程结构抗震是近年来本领域进展最快的方向之一。在美国联邦应急管理署(FEMA)和美国国家科学基金会(N5F)的联合资助下,美国科学家和工程师提出了基于性能的抗震设计思想,标志着结构抗震设计方法迈向了新的高度。美国发起的地震工程模拟网络(NEE5)计划以及日本建造的世界最大规模振动台E -Defen5e 强有力地推动了结构抗震试验技术的进步。振动台试验和拟动力试验作为当今世界最重要的结构抗震试验方法,已被国内外学者广泛接受。在此基础上发展起来的在线混合试验等新型试验技术,在揭示复杂结构体系地震灾变机理方面也取得了满意的效果。此外,高性能计算手段的逐步成熟,有力地推动了工程结构抗震分析和设计不断向精细化的方向发展。

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