Back to the topics list

гражданское строительство

Цели обучения

К концу этого урока вы должны уметь:

• Определение гражданского строительства
• Опишите историю гражданского строительства
• Объясните субдисциплины гражданского строительства
• Объясните функции гражданского строительства.
• Объясните преимущества гражданского строительства
• Последние разработки в области гражданского строительства

Гражданское строительство относится к типу инженерии, который занимается проектированием, строительством и поддержанием физической и естественной среды. Оно включает в себя общественные работы, такие как мосты, дороги, каналы, аэропорты, плотины, железные дороги и канализационные системы.

Гражданское строительство — вторая старейшая инженерная дисциплина после военной инженерии. Традиционно подразделяется на несколько поддисциплин. Гражданское строительство может осуществляться как в государственном, так и в частном секторе.

История гражданского строительства

История гражданского строительства связана со знаниями в таких областях, как конструкции, география, материаловедение, геология, гидрология, почвы, механика, экология и управление проектами.

На протяжении всей древней истории и средневековья большая часть строительства и архитектурного проектирования выполнялась ремесленниками, такими как плотники и каменщики. Существовавшая инфраструктура была ограниченной и повторяющейся по дизайну.

Ранним примером научного подхода к физическим и математическим проблемам, применимым к гражданскому строительству, является работа Архимеда в 3 веке до н. э. Его работы принесли понимание таких концепций, как плавучесть, и практические решения, такие как винт Архимеда.

Древнейшая практика гражданского строительства началась в долине Инда в Египте и Месопотамии в древнем Ираке. Это произошло между 4000 и 2000 годами до нашей эры. Развитие гражданского строительства в этот период в основном было обусловлено отказом людей от кочевого образа жизни. Это создало необходимость в строительстве большего количества убежищ. Потребность в транспорте также возросла в этот период, что привело к изобретению колеса и парусного спорта.

Другие исторические примеры сооружений гражданского строительства включают в себя:

• Пирамиды в Египте (2700-2500 гг. до н.э.)
• Система управления водными ресурсами Qanat
• Парфенон в Древней Греции (447-438 гг. до н.э.)
• Аппиева дорога, построенная римскими инженерами (312 г. до н.э.), и
• Великая Китайская стена (220 г. до н.э.).

Поддисциплины гражданского строительства

Поддисциплины гражданского строительства включают в себя:

• Строительная инженерия. Она занимается проектированием и анализом таких конструкций, как мосты, здания и каналы. Она включает в себя определение нагрузок, действующих на конструкцию, а также результирующих сил и напряжений от нагрузки. После этого анализа инженеры проектируют конструкцию, способную успешно выдерживать и противостоять этим нагрузкам. К этим нагрузкам относятся: собственный вес конструкции, нагрузка от движущегося колеса, сейсмическая нагрузка и нагрузка от изменений температуры. Инженеры-строители должны проектировать конструкции, которые эффективны и безопасны для использования. Инженеры должны учитывать при проектировании: устойчивость, прочность и жесткость.
• Строительная инженерия. Она включает в себя планирование и выполнение строительных проектов. Она занимается такими видами деятельности, как транспортировка всех строительных материалов и разработка участка на основе проекта, разработанного другими формами гражданского строительства, такими как структурная инженерия. Некоторые из задач строительных инженеров включают: оценку логистических операций, мониторинг цен на поставки, а также составление и рассмотрение контрактов.
• Экологическая инженерия. Она включает в себя такие виды деятельности, как обработка отходов (термических, биологических и химических), очистка воздуха и воды, а также рекультивация загрязненных участков. Инженеры-экологи также занимаются сбором информации об экологических последствиях деятельности человека.
• Судебная инженерия. Она включает в себя исследование компонентов, материалов, продуктов и структур, чтобы определить, работают ли они или функционируют ли они так, как задумано. Это делается для того, чтобы избежать повреждения имущества или гибели людей. Их главная цель — исследовать причину отказа и усовершенствовать.
• Материаловедение и инженерия. Это включает в себя изучение фундаментальных характеристик материалов, таких как бетон, и прочных металлов, таких как сталь и алюминий. Это помогает нам понять, какие материалы лучше всего использовать для различных инженерных работ.
• Транспортная инженерия. Она включает в себя создание среды, в которой людям и товарам легко и эффективно перемещаться из одного места в другое. Это включает в себя проектирование, строительство и поддержание инфраструктуры для транспорта, такой как железнодорожные системы, автомагистрали, аэропорты, каналы и улицы.
• Инженерия водных ресурсов. Она включает в себя сбор и управление водой. Она также связана с транспортировкой и потоком жидкостей, в основном воды, как поверхностных, так и подземных.
• Геодезия. Геодезия — это процесс измерения определенных размеров на поверхности земли или вблизи нее. Геодезисты помогают прокладывать маршруты для других инфраструктур, таких как железные дороги, автомагистрали и улицы.

Функции гражданского строительства

Функции гражданского строительства делятся на три категории: функции, выполняемые до строительства, функции, выполняемые во время строительства, и функции, выполняемые после строительства.

1. Функции гражданского строительства, выполняемые до начала строительства, включают:

• Исследования осуществимости. Это обширное исследование цели строительства и альтернатив проекта. Например, исследования осуществимости могут определить, следует ли строить мост или туннель. При проведении этого исследования необходимо учитывать как экономические, так и инженерные проблемы.
• Исследования на месте. Это похоже на технико-экономические обоснования, но более обширно. Это включает изучение механики грунта для обеспечения безопасности конструкций.
• Проектирование. Это применение теории проектирования из таких областей, как термодинамика, гидравлика и ядерная физика, для проектирования систем. Оно также включает исследования в области технологий и структурного анализа материалов для разработки новых передовых проектов.

2. Строительство. После технико-экономических обоснований инженеру поручается обязанность строительства. После предстроительных исследований и проектирования инженер должен закупить материалы и собрать команду для выполнения строительства.

3. Техническое обслуживание — это функция гражданского строительства, выполняемая после завершения строительства. Оно подразумевает временные работы по поддержанию конструкции в хорошем состоянии.

Преимущества гражданского строительства

• Он содействует развитию транспорта посредством строительства автомобильных дорог, железных дорог, каналов и мостов.
• Он способствует развитию энергетики, поддерживая такие виды деятельности, как добыча угля и нефти, производство гидроэлектроэнергии и солнечной энергии.
• Он способствует укреплению общественного здоровья за счет улучшения утилизации отходов.
• Он содействует развитию различных секторов экономики, таких как сельское хозяйство, посредством развития ирригационных систем.

Последние разработки в области гражданского строительства

• Информационное моделирование зданий (BIM): BIM улучшает совместную работу над проектом и визуализацию, интегрируя данные в реальном времени о материалах, сроках и затратах, делая строительство более эффективным и сокращая количество ошибок.
• Устойчивые материалы: использование экологически чистых материалов, таких как самовосстанавливающийся бетон, переработанные ресурсы и изоляция на биологической основе, растет с целью снижения воздействия на окружающую среду и повышения энергоэффективности.
• 3D-печать: 3D-печать бетона ускоряет строительство, позволяя создавать точные, сложные конструкции с минимальными отходами и сниженными трудозатратами.
• Интеллектуальная инфраструктура: технология Интернета вещей в инфраструктуре (например, интеллектуальные дороги, самоконтролирующиеся мосты) создает более интеллектуальные и отзывчивые города, которые эффективно управляют ресурсами и улучшают городскую жизнь.
• Робототехника и автоматизация: роботы все чаще используются для таких задач, как кладка кирпича, погрузка-разгрузка материалов и мониторинг площадок, что повышает производительность и безопасность, а также решает проблему нехватки рабочей силы.
• Строительство вне строительной площадки: методы сборного и модульного строительства становятся все более популярными благодаря своей скорости, контролю качества и снижению воздействия на окружающую среду за счет минимизации отходов на строительной площадке.