人类面临最重要的挑战是发展。现在世界正从工业社会向信息社会过渡，土木工程面临的新事物是：
（1） 高新技术的高速发展和大规模结合；
（2） 高速交通工具和通信技术的迅猛发展；
（3） 新型信息经济（指新的生产过程的市场形式）的生产；
（4） 生态环境已经遭受严重破坏，必须优先考虑它的平衡；
（5） 人类生活、工作和分配方式将会发生重大变话。
土木工程是最古老的工程技术之一，它的发展受到传统观念的影响很深，因而发展速度也较其它工程缓慢。面临上述新事物，土木工程工作者必须在材料、设计、建造的技术和管理方面以及怎样为人类生产生活需要服务的观念方面，有较大的变化，才能是适应全世界前进的步伐。展望未来，土木工程需要在以下几个方面大力发展。
14.1 建筑材料向高性能、多品种和组合利用方向发展
(1) 传统材料纪要改善其性能，又要增加其品种。
1） 墙体材料  传统的做法是用黏土砖，由于它与农业争地，上；所以要限制使用。于是，要大力发展多空砖、空心砖、混泥土砖、加气混泥土砌块和各类用地方材料如石块、火山灰制品、工业废料（如烟灰）制品、沥青土坯以及木竹加筋作品等。他们的发展方向是努力改善其传统性能，力求因地制宜地合理使用，如增加强度、增加延性、改进形状和模数尺寸、改进孔型、增加空洞率、减轻自重。此外，该进沙浆成分和性能也是发展趋势，如采用以矿渣作细骨的轻质沙浆，以掺聚合物拌和水泥形成的高站结砂浆等。
2） 混泥土材料  传统的做法是采用C20～C40的普通混泥土，由于它尚存在强度和耐久性不够高、工作性、（也即流动性或和易性）与水灰比密切相关、抗裂性和脆性较大、抗渗性和抗蚀能力较弱、水化热偏高易产生裂缝等弱点，几十年来历经了许多重大变革：如20世纪30年代末美国发明引汽剂、减气剂等外加剂一提高混泥土的流动性；20世纪40年代德国首创聚合物混泥土（将聚氯乙烯掺入混泥土）以改善其脆性、提高其抗蚀能力；20世纪60年代美国发明浸渍混凝土（用甲基丙烯酸甲浸渍）可提高混凝土的耐久性、抗蚀性；1980年美国首先提出“水泥基复合材料“，突出了复化物的地位，现以成为水泥为基材的各
种材料的总称，如轻质混凝土、加气混凝土、聚合物混凝土、树脂混凝土、浸渍混凝土、纤维混凝土以及根据性能要求发展的高强度混凝土、高流动性混凝土、耐热（火）混凝土、膨胀混凝土等。上世纪80，强度年代末90年代初出现了高性能混凝土（High Performance,HPC），它是在大幅提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它对混凝土的耐久性、工作性、强度、适用性、体积稳定性、经济性有重点地予以保证。未来发展的方向应是绿高性能混凝土、超高性能混凝土和自修复混凝土等新品种。前者用工业废渣（如水矿渣、优质粉煤灰）为主的细掺料代替大量水泥熟料，以减少环境污染，并以大量纤维增强来克服混凝土的脆性；后者常在混凝土中灌以树脂、掺入空心纤维，当混凝土开裂时能自动流出树脂封闭裂缝。现在，我国在建筑工程中的常用混凝土。可达到C80；桥梁工程中的轻质混凝土的容重可降至16～19KN/m3。强度为C30～C70;在实验室条件下，已能制成C100级的混凝土。而美国常用混凝土则可达C80～  C135，特殊工程可用C400。
3） 金属材料  钢材的发展也是采用低合金、热处理的方法以提高其屈服点（包括防锈和防火）性能。传统的做法是采用普通碳素钢的 Q 235钢（屈服点 fy不低于235Mpa），20世纪60年代同时采用低合金16 Mn钢和16Mnq(fy不低于345Mpa)，20世纪80年代末建造的九
江长江大桥采用15MnVnq(fy不低于420Mpa)，20世纪90年代又进一步采用 NH～25g耐候钢，但与美、德、日等发达国家相比，还有差距。德国用于建筑结构的钢材的屈服度以可达690Mpa。钢材发展的另一个方向是开发经济断面型钢，如轧制H型钢 、T型钢、冷弯薄壁钢材、方圆钢管、彩度锌压型钢板和更高强度的耐侯钢。另外，钢筋、钢丝、钢绞线也在向高强度、耐腐蚀、强粘结、低松弛等方面发展，如16mm直径的调质钢筋强度可达1350/1500～1450/1600Mpa（屈服强度/抗拉强度），用高频感应炉热处理产生的直径为9～32mm的含碳量不是很高的预应力钢筋，强度可达800/950～1350/1450Mpa，我国在大跨径桥梁中广泛应用的高强钢丝，和钢绞线的极限强度以分别达到1600Mpa和1860Mpa。目前，美、英、日以开发了ф4～ф9的高强度镀锌钢丝，强度可达1500～1800Mpa,日本已为明石海峡大桥研制出可达1800～2000Mpa的低合金钢丝。有人预计未来混凝土中采用的钢筋强度可能会超过13500Mpa.
(2) 组合材料要大力加大开发。用两种或两种以上材料组合，利用各自的优越性开发高性能的便于使用的建筑制品，应该成为21世纪土木的一个重要特征。目前，用钢材和混凝土做成的压型钢盖板、组合梁、组合柱已在高层建筑和大跨桥中广泛应用；今后，利用层压技术把传统材料组合起来形成各种具有建筑装饰、受力、热工、隔音、绝缘、防火等方面新
性能的复合材料，用于屋面、强体乃至构件，是建筑业发展的新天地。
(3) 化学合成材料用于抗力结构是发展的崭新领域。目前将化学合成材料用于钢管、门窗、装饰配件、粘结剂、外加等已非常普遍。今后的方向一是扩展于建筑的外围部件，如用之代替钢、铜、木和陶瓷等传统材料；二是改善建筑制品的性能，包括保温、隔热、隔声、耐高温、耐高压、耐磨、耐火等新需求；三是在深入研究、开发其受力和形变的性能后广泛用于抗力结构，国外已有经聚合物处理的碳纤维强化复合材料来修建悬索桥，其限跨长可比钢悬索桥提高一倍以上。具报道，加拿大已快研究完成无钢筋的纤维加强的混凝土桥梁，美国正在筹建跨度达140m，宽18m的全塑料桥梁。以目前多应用于建筑工程中的悬挂式盖屋的膜（织物）结构材料为例，有尼龙纤维、聚脂纤维、玻璃纤维人造丝纤等。若再加以涂层，由于有较高的强度、钢度和耐久性，能用于永久性结构，常见的如：
  乙烯基涂层尼龙纤维膜，平均使用寿命15年，纤维强度35～70N/mm;
  乙烯基涂层玻璃纤维膜，平均使用寿命20年，纤维强度50～140N/mm;
  聚四氟乙烯涂层玻璃纤维膜，平均使用寿命25年，纤维强度50～175N/mm.
14.2工程项目向更高、更深、更快的方向发展
为了解决城市土地供求的矛盾，由于人类生活的需求，或者因为商业聚集效应的需要，建筑工程项目会向更高更深的方向发展。当前拟在日本东京建造的Shimizu超高层建筑已设计完成（图14.1），它有121层，550m高，采用矩形截面钢管混凝土柱，柱距分别为26m和12.8m两种，钢管混凝土柱最大截面尺寸为4000mm×2400mm。该建筑地处日本东京弯。地震作用、风荷载是设计的关键。矩形钢管混凝土柱具有承载力高、刚读大、延性好和施工方便等优点，在该建筑中得以应用。美国也拟在芝加哥建造一撞米格林—拜特勒大厦，它从地平面到塔尖的高度为609.7m（1.999.9ft）,有125个楼层，大厦的主体结构是一个十字形筒体，由一个内有十字正交的中心筒体（19m见方、壁厚0.46～0.91m）和两组位于建筑每侧端的8个巨翅型钢筋混凝土组合扶壁组成（扶壁截面尺寸在底座处为2m×10m，近顶部为1.4m×4m），混凝土强度为C70～C100.日本竹中工店技术研究所提出的摩天城（Sky City）方案，为一底座宽400m见方，地上1000m高的六边形建筑，总建筑面积800万米2，可居住3.5万人，预计造价4760美元/m2,预期工期14年。
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为年发、水上通航、海上跨越的需要，桥梁的跨度越来越多，正向着长距离大跨径方向发
展。上世纪80年代以来世界上修建的著名桥梁超过100多座，其中跨径大于工作证明200m的占90%以上超过1000m英吉利海峡海底隧道的约10%以上。如目前以建成的美国彭恰特轮桥，总长38.4Km，共有1526孔；日本本洲、四国联络桥全长37.3Km。可以预计未来的长大桥会有更大的发展；此外，一些富有创造性的的新桥型如水位隧道桥、塑性管桥、预应力金属和塑料桥、多用途桥也将在未来的桥梁道路中诞生。
信息社会的发展在很大程度上取决于交通和信息工具，高速交通工具的出现又推动了铁路、公路和隧道工程的快速发展。高速火车以在日本和欧洲运营，不少国家正在开发实验性的磁悬浮列车系统(Magneticsupension  Tain  System )和真空隧道（Vacuum  Tunnel ）。高速铁路的补充，又是空运和市内高速道路的补充，又是航空和汽车运输的竞争对象。仅在欧洲高速铁路总长就达2万多公里。当前欧洲12个国家以制定了一项用高速铁路将其主要城市连接起来的计划，将耗资760亿美元，铺设3万公里的高
五纵
七横
1.同江—三亚
2.北京—福州
３.二连浩特—云襄传河口
４.北京—珠海
1.绥芬河—满洲里
2.丹东—拉萨
３.青岛—银川
４连云港—霍尔果斯
６.上海—瑞丽
７.衡阳—昆明
速铁路。法国、意大利高速铁路时速以达v300Km，日本新干线的行车速度则达345KM/h。预期磁悬浮列车由于行进中轮轨间不直接接触消除了磨檫力而可达500千米的时速。我国上海杭州间准备兴建全长黄子韬吴亦凡鹿晗170KM、设计时速500Km的磁悬浮高速铁路提议到议事日程上。可以想象，21世纪将是中国铁路兴旺发达的新世纪。另外，高速公路已在全世界普及，目前全世界有60多个国家共修建公路14万公里，其中美国8万多公里，我国2.52万多公里，居世界第二位。今后还会进一步发展。我国今后长期规划中的国道主干线系统有“五纵”“七横”，见表14.1和图14.2，他们贯穿了首都、直辖市和各省（自治区）省会（首府），连接了所有目前100万以上人口的城市。这个系统具有完善的安全保障、通信信息和综合管理服务系统。为重要城市间提供快速、直达、舒适的公路客货运输。到2010年，我国公路交通发展的战略目标将集中于：
  —“五纵七横”十二条国道主干线全部建成，全国高速公路达到3.5万公里，除乌鲁木齐和拉萨外，所有省会城市和重要沿海港口城市均由高速公路相连接，构筑起以高速公路 主体的全国公路运输主骨架，珠江三角洲、长江三角洲、胶东半岛、辽东半岛、京津唐等经济比较发达的地区实现公路网初步现代化；
-
全国45个公路主枢纽基本建成，建立起省际干线快速直达汽车运物系统及其相应集散运输服务网络，形成比较完善的适应社会主义市场经济体制的公路运输市场体系；
—区域骨架公路和国道技术改造取得突破性的进展，国道网中除西部地区个别路段外，均达到二级以上标准，形成高标准的干线公路网；
  —公路网的覆盖面进一步扩大，全国所有的乡镇（出个别岛屿外）和95%以上的行政村通公路。
  近年来，我国交通部又提出“13纵15横”国家重点公路建设规划，总规模约8.1万公里，扣除与国道主干线重复里程，规划建设里程约7.1万公里，其中东部地区1.5万公里，中部地区1.8万公里，西部地区3.7万公里。
  请注意图14.3中从福建至台湾岛的虚线，它是一条横穿台湾海峡连接我国大陆和台湾的通道。虽然它现在还不存在，但它可望成为跨越台湾海峡以两岸沿海地区为主轴的经济发展动力中心的纽带。目前，清华大学21世纪发展研究台湾海峡隧道论证中心吴明之教授已经提出在这个区域建造台湾海峡隧道的设想。此设想可能为一桥遂组合方案，即从福建的福
清到沿海平潭岛为海上桥梁，从平潭到台湾的新竹为海底隧道，与两岸的铁路和公路网连接。隧道的海底段约长125Km，陆地段约长19Km，全长144Km，埋设在海底下50m(海水深30～70m)处，隧道洞身主要部分位于海平面下80～120m处，可通行高速列车和汽车（见图14.3示意）。如果建成，将成为超过跨越津轻海峡的日本清函海底隧道（全长53085Km，深埋100m，1988年建成）和跨越英吉利海峡的英法海底隧道（全长50.5Km，深埋45～60m,1993年建成）的世界最长、最深的海底隧道。
14.3 发展可持续的土木工程
土木工程的基本任务是改造自然，建造满足物质精神的人工环境。但土木工程发展与环境存在着矛盾。大的方面以城市建设为例，至2025年世界2/3人口将成为城市人口，这一方面碎容纳了全社会大部分经济活动另一方却消耗了大部分能源，过度占有土地，造成对环境的严重污染。小的方面以水泥生产为例，我国目前生产1t水泥熟料排放的CO2量约为1t，至2010年我国年产水泥将达到8亿吨，也就是说，今后10年内将向大气排放近75亿吨CO2,占全球大气中CO2积存量的1/3左右；这几年各大洲不断有灾害性气候现，如果10年后果真使大气CO2积存量有如此幅度增长的话，其后果不堪设想。这些触目惊心的能源危机和环
境污染不得不引起人们的反思，进而提出“发展可持续的土木工程”和“绿建筑”的观点。