土木工程
土木工程
土木工程(土木工程)
土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進行的勘測、設(shè)計、施工、保養(yǎng)維修等技術(shù)活動，也指工程建設(shè)的對象（即建造在地上或地下、陸上或水中 ，直接或間接為人類生活、生產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施，例如房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水和排水以及防護工程等)。
綜合性
建造一項工程設(shè)施一般要經(jīng)過勘察、設(shè)計和施工三個階段，需要運用工程地質(zhì)勘察、水文地質(zhì)勘察、工程測量、土力學(xué)、工程力學(xué)、工程設(shè)計、建筑材料、建筑設(shè)備、工程機械、建筑經(jīng)濟等學(xué)科和施工技術(shù)、施工組織等領(lǐng)域的知識以及電子計算機和力學(xué)測試等技術(shù)。因而土木工程是一門范圍廣闊的綜合性學(xué)科。 隨著科學(xué)技術(shù)的進步和工程實踐的發(fā)展，土木工程這個學(xué)科也已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門類眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合體系。例如，就土木工程所建造的工程設(shè)施所具有的使用功能而言，有的供生息居住之用，以至作為“入土為安”的墳?zāi)?有的作為生產(chǎn)活動的場所;有的用于陸海空交通運輸;有的用于水利事業(yè)；有的作為信息傳輸?shù)墓ぞ撸挥械淖鳛槟茉磦鬏數(shù)氖侄蔚鹊取＿@就要求土木工程綜合運用各種物質(zhì)條件，以滿足多種多樣的需求。土木工程已發(fā)展出許多分支，如房屋工程、鐵路工程、道路工程、飛機場工程、橋梁工程、隧道及地下工程、特種工程結(jié)構(gòu)、給水和排水工程、城市供熱供燃氣工程、港口工程、水利工程等學(xué)科。其中有些分支，例如水利工程，由于自身工程對象的不斷增多以及專門科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也已從土木工程中分化出來成為獨立的學(xué)科體系，但是它們在很大程度上仍具有土木工程的共性。
社會性
土木工程是伴隨著人類社會的發(fā)展而發(fā)展起來的。它所建造的工程設(shè)施反映出各個歷史時期社會經(jīng)濟、文化、科學(xué)、技術(shù)發(fā)展的面貌，因而土木工程也就成為社會歷史發(fā)展的見證之一。遠古時代，人們就開始修筑簡陋的房舍、道路、橋梁和溝洫，以滿足簡單的生活和生產(chǎn)需要。后來，人們?yōu)榱诉m應(yīng)戰(zhàn)爭、生產(chǎn)和生活以及宗教傳播的需要，興建了城池、運河、宮殿、寺廟以及其他各種建筑物。許多著名的工程設(shè)施顯示出人類在這個歷史時期的創(chuàng)造力。例如，中國的長城、都江堰、大運河、趙州橋、應(yīng)縣木塔，埃及的金字塔，希臘的巴臺農(nóng)神廟，羅馬的給水工程、科洛西姆圓形競技場（羅馬大斗獸場），以及其他許多著名的.教堂、宮殿等。 產(chǎn)業(yè)革命以后，特別是到了20世紀(jì)，一方面是社會向土木工程提出了新的需求；另一方面是社會各個領(lǐng)域為土木工程的前進創(chuàng)造了良好的條件。例如建筑材料（鋼材、水泥）工業(yè)化生產(chǎn)的實現(xiàn)，機械和能源技術(shù)以及設(shè)計理論的進展，都為土木工程提供了材料和技術(shù)上的保證，因而這個時期的土木工程得到突飛猛進的發(fā)展。在世界各地出現(xiàn)了現(xiàn)代化規(guī)模宏大的工業(yè)廠房、摩天大廈、核電站、高速公路和鐵路、大跨橋梁、大直徑運輸管道、長隧道、大運河、大堤壩、大飛機場、大海港以及海洋工程等等�，F(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類社會現(xiàn)代文明的重要組成部分。
實踐性
土木工程是具有很強的實踐性的學(xué)科。在早期，土木工程是通過工程實踐，總結(jié)成功的經(jīng)驗，尤其是吸取失敗的教訓(xùn)發(fā)展起來的。從17世紀(jì)開始，以伽利略和牛頓為先導(dǎo)的近代力學(xué)同土木工程實踐結(jié)合起來，逐漸形成材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、巖體力學(xué)，作為土木工程的基礎(chǔ)理論的學(xué)科。這樣土木工程才逐漸從經(jīng)驗發(fā)展成為科學(xué)。在土木工程的發(fā)展過程中，工程實踐經(jīng)驗常先行于理論，工 程事故常顯示出未能預(yù)見的新因素，觸發(fā)新理論的研究和發(fā)展。至今不少工程問題的處理，在很大程度上仍然依靠實踐經(jīng)驗。 土木工程技術(shù)的發(fā)展之所以主要憑借工程實踐而不是憑借科學(xué)試驗和理論研究，有兩個原因：一是有些客觀情況過于復(fù)雜，難以如實地進行室內(nèi)實驗或現(xiàn)場測試和理論分析。例如，地基基礎(chǔ)、隧道及地下工程的受力和變形的狀態(tài)及其隨時間的變化，至今還需要參考工程經(jīng)驗進行分析判斷。二是只有進行新的工程實踐，才能揭示新的問題。例如，建造了高層建筑、高聳塔桅和大跨橋梁等，工程的抗風(fēng)和抗震問題突出了，才能發(fā)展出這方面的新理論和技術(shù)。 技術(shù)上、經(jīng)濟上和建筑藝術(shù)上的統(tǒng)一性。人們力求最經(jīng)濟地建造一項工程設(shè)施，用以滿足使用者的預(yù)定需要，其中包括審美要求。而一項工程的經(jīng)濟性又是和各項技術(shù)活動密切相關(guān)的。工程的經(jīng)濟性首先表現(xiàn)在工程選址、總體規(guī)劃上，其次表現(xiàn)在設(shè)計和施工技術(shù)上。工程建設(shè)的總投資，工程建成后的經(jīng)濟效益和使用期間的維修費用等，都是衡量工程經(jīng)濟性的重要方面。這些技術(shù)問題聯(lián)系密切，需要綜合考慮。 符合功能要求的土木工程設(shè)施作為一種空間藝術(shù)，首先是通過總體布局、本身的體形、各部分的尺寸比例、線條、色彩、明暗陰影與周圍環(huán)境，包括它同自然景物的協(xié)調(diào)和諧表現(xiàn)出來的；其次是通過附加于工程設(shè)施的局部裝飾反映出來的。工程設(shè)施的造型和裝飾還能夠表現(xiàn)出地方風(fēng)格、民族風(fēng)格以及時代風(fēng)格。一個成功的、優(yōu)美的工程設(shè)施，能夠為周圍的景物、城鎮(zhèn)的容貌增美，給人以美的享受；反之，會使環(huán)境受到破壞。 在土木工程的長期實踐中，人們不僅對房屋建筑藝術(shù)給予很大注意，取得了卓越的成就；而且對其他工程設(shè)施，也通過選用不同的建筑材料，例如采用石料、鋼材和鋼筋混凝土，配合自然環(huán)境建造了許多在藝術(shù)上十分優(yōu)美、功能上又十分良好的工程。古代中國的萬里長城，現(xiàn)代世界上的許多電視塔和斜張橋，都是這方面的例子。 土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進行的勘測、設(shè)計、施工、保養(yǎng)維修等技術(shù)活動；也指工程建設(shè)的對象，即建造在地上或地下、陸上或水中 ，直接或間接為人類生活、生產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施，例如房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水和排水以及防護工程等。 建造工程設(shè)施的物質(zhì)基礎(chǔ)是土地、建筑材料、建筑設(shè)備和施工機具。借助于這些物質(zhì)條件，經(jīng)濟而便捷地建成既能滿足人們使用要求和審美要求，又能安全承受各種荷載的工程設(shè)施，是土木工程學(xué)科的出發(fā)點和歸宿。
基本要素重要性與意義 土木工程的目的是形成人類生產(chǎn)或生活所需要的、功能良好且舒適美觀的空間和通道。它既是物質(zhì)方面的需要，也有象征精神方面的需求。隨著社會的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)越來越大型化、復(fù)雜化，超高層建筑、特大型橋梁、巨型大壩、復(fù)雜的地鐵系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，滿足人們的生活需求，同時也演變?yōu)樯鐣䦟嵙Φ南笳鳌?土木工程需要解決的根本問題是工程的安全，使結(jié)構(gòu)能夠抵抗各種自然或人為的作用力。任何一個工程結(jié)構(gòu)都要承受自身重量，以及承受使用荷載和風(fēng)力的作用，濕度變化也會對土木工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生力作用。在地震區(qū)，土木工程結(jié)構(gòu)還應(yīng)考慮抵御地震作用。此外，爆炸、振動等人為作用對土木工程的影響也不能忽賂。 問題與條件 材料是實現(xiàn)土木工程建造的基本條件。土木工程的任務(wù)就是要充分發(fā)揮材料的作用，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下實現(xiàn)最經(jīng)濟的建造，因此材料的選擇，數(shù)量的確定是土木工程設(shè)計過程中必須解決的重要內(nèi)容。 土木工程的最終實現(xiàn)是將社會所需的工程項目建造成功，付諸使用。有了最優(yōu)設(shè)計還不夠，還需要把藍圖變?yōu)楝F(xiàn)實。因此需要研究如何利用現(xiàn)有的物資設(shè)備條件，通過有效的技術(shù)途徑和組織手段來進行施工。 土木工程是個系統(tǒng)工程，涉及方方面面的知識和技術(shù)，是運用多種工程技術(shù)進行勘測、設(shè)計、施工的成果。土木工程隨著社會科學(xué)技術(shù)和管理水平而發(fā)展，是技術(shù)、經(jīng)濟、藝術(shù)統(tǒng)一的歷史見證。影響土木工程的因素既多又復(fù)雜，使得土木工程對實踐的依賴性很強。
歷史進程對土木工程的發(fā)展起關(guān)鍵作用的，首先是作為工程物質(zhì)基礎(chǔ)的土木建筑材料，其次是隨之發(fā)展起來的設(shè)計理論和施工技術(shù)。每當(dāng)出現(xiàn)新的優(yōu)良的建筑材料時，土木工程就 會有飛躍式的發(fā)展。 人們在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料從事營造活動，后來出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料，使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛。中國在公元前十一世紀(jì) 的西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前五世紀(jì)至公元前三世紀(jì)戰(zhàn)國時的墓室中。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能，可以就地取材，而又易于加工制作。 磚和瓦的出現(xiàn)使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至18～19世紀(jì)，在長達兩千多年時間里，磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，為人類文明作出了偉大的貢獻，至今還被廣泛采用。 鋼材的大量應(yīng)用是土木工程的第二次飛躍。 十七世紀(jì)70年代開始使用生鐵、十九世紀(jì)初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏。 從十九世紀(jì)中葉開始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強度鋼絲、鋼索 。于是適應(yīng)發(fā)展需要的鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展。除應(yīng)用原有的梁、拱結(jié)構(gòu)外，新興的桁架、框架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)逐漸推廣，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式百花爭艷的局面。 建筑物跨徑從磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的幾米、幾十米發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)的百米、幾百米，直到現(xiàn)代的千米以上。于是在大江、海峽上架起大橋，在地面上建造起摩天大樓和高聳鐵塔，甚至在地面下鋪設(shè)鐵路，創(chuàng)造出前所未有的奇跡。 為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的需要，在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理論等就應(yīng)運而生。施工機械、施工技術(shù)和施工組織設(shè)計的理論也隨之發(fā)展，土木工程從經(jīng)驗上升成為科學(xué)，在工程實踐和基礎(chǔ)理論方面都面貌一新，從而促成了土木工程更迅速的發(fā)展。 十九世紀(jì)20年代，波特蘭水泥制成后，混凝土問世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土構(gòu)件易于成型，但混凝土的抗拉強度很小，用途受到限制。 十九世紀(jì)中葉以后，鋼鐵產(chǎn)量激增，隨之出現(xiàn)了鋼筋混凝土這種新型的復(fù)合建筑材料，其中鋼筋承擔(dān)拉力，混凝土承擔(dān)壓力，發(fā)揮了各自的優(yōu)點。 二十世紀(jì)初以來，鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個領(lǐng)域。 從三十年代開始，出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力，大大高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因而用途更為廣闊。土木工程進入了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土占統(tǒng)治地位的歷史時期。混凝土的出現(xiàn)給建筑物帶來了新的經(jīng)濟、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。這是土木工程的又一次飛躍發(fā)展。
專業(yè)概述本專業(yè)學(xué)習(xí)工程力學(xué)、流體力學(xué)、巖土力學(xué)和市政工程學(xué)科的基本理論和基本知識。主要培養(yǎng)從事鐵路、公路、機場等工程和房屋、橋梁、隧道、地下工程的規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工、養(yǎng)護等技術(shù)工作和研究工作的高層次工程人才。畢業(yè)生可在高校、設(shè)計部門和科研單位教學(xué)、設(shè)計、研究工作， 也可以在管理、運營、施工、房地產(chǎn)開發(fā)等部門從事技術(shù)工作。
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