中国土木结构工程科技2035年发展趋势与路径的相关探究

一、前言

土木结构工程是直接面向经济社会发展的科学技术，深刻影响着人居环境、城镇化进程，以及社会的可持续发展。中央城镇化工作会议将新型城镇化建设作为中国未来发展的重要战略，城镇与基础设施建设已成为中国未来经济社会发展的重要引擎。中国城镇化亟须从高速推进转向品质提升的新阶段，土木结构工程作为城镇化的重要载体和标志，创造人居环境，必将成为中国城镇化品质提升的核心突破口之一。从现在到2035年，我国土木结构工程领域研究将处于关键转型期和重要机遇期。为全面应对未来20年土木结构工程领域的空前挑战，从2015年开始，在中国工程院与国家自然科学基金委员会共同资助开展的中国工程科技2035年发展战略研究项目的总体框架下，依托中国工程院土木、水利与建筑工程学部，设立了土木结构工程领域专题研究组，对面向2035年我国土木结构工程科技的发展战略开展了系列研究，本文综述了其中的部分研究成果。

二、土木结构工程领域世界科技先进水平

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quacquarellisymonds（qs）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

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