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施的科學技術的統稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動，也指工程建設的對象（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、軍事、科研服務的各種工程設施，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

建造一項工程設施一般要經過勘察、設計和施工三個階段，需要運用工程地質勘察、水文地質勘察、工程測量、土力學、工程力學、工程設計、建筑材料、建筑設備、工程機械、建筑經濟等學科和施工技術、施工組織等領域的知識以及電子計算機和力學測試等技術。因而土木工程是一門范圍廣闊的綜合性學科。 隨著科學技術的進步和工程實踐的發展，土木工程這個學科也已發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系。例如，就土木工程所建造的工程設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”的墳墓;有的作為生產活動的場所;有的用于陸海空交通運輸;有的用于水利事業；有的作為信息傳輸的工具；有的作為能源傳輸的手段等等。這就要求土木工程綜合運用各種物質條件，以滿足多種多樣的需求。土木工程已發展出許多分支，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、特種工程結構、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技術的發展，也已從土木工程中分化出來成為獨立的學科體系，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展而發展起來的。它所建造的工程設施反映出各個歷史時期社會經濟、文化、科學、技術發展的面貌，因而土木工程也就成為社會歷史發展的見證之一。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需要。后來，人們為了適應戰爭、生產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。許多著名的工程設施顯示出人類在這個歷史時期的創造力。例如，中國的長城、都江堰、大運河、趙州橋、應縣木塔，埃及的金字塔，希臘的巴臺農神廟，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。 產業革命以后，特別是到了20世紀，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域為土木工程的前進創造了良好的條件。例如建筑材料（鋼材、水泥）工業化生產的實現，機械和能源技術以及設計理論的進展，都為土木工程提供了材料和技術上的保證，因而這個時期的土木工程得到突飛猛進的發展。在世界各地出現了現代化規模宏大的工業廠房、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。現代土木工程不斷地為人類社會創造嶄新的物質環境，成為人類社會現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科。在早期，土木工程是通過工程實踐，總結成功的經驗，尤其是吸取失敗的教訓發展起來的。從17世紀開始，以伽利略和牛頓為先導的近代力學同土木工程實踐結合起來，逐漸形成材料力學、結構力學、流體力學、巖體力學，作為土木工程的基礎理論的學科。這樣土木工程才逐漸從經驗發展成為科學。在土木工程的發展過程中，工程實踐經驗常先行于理論，工 程事故常顯示出未能預見的新因素，觸發新理論的研究和發展。至今不少工程問題的處理，在很大程度上仍然依靠實踐經驗。 土木工程技術的發展之所以主要憑借工程實踐而不是憑借科學試驗和理論研究，有兩個原因：一是有些客觀情況過于復雜，難以如實地進行室內實驗或現場測試和理論分析。例如，地基基礎、隧道及地下工程的受力和變形的狀態及其隨時間的變化，至今還需要參考工程經驗進行分析判斷。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，工程的抗風和抗震問題突出了，才能發展出這方面的新理論和技術。 技術上、經濟上和建筑藝術上的統一性。人們力求最經濟地建造一項工程設施，用以滿足使用者的預定需要，其中包括審美要求。而一項工程的經濟性又是和各項技術活動密切相關的。工程的經濟性首先表現在工程選址、總體規劃上，其次表現在設計和施工技術上。工程建設的總投資，工程建成后的經濟效益和使用期間的維修費用等，都是衡量工程經濟性的重要方面。這些技術問題聯系密切，需要綜合考慮。 符合功能要求的土木工程設施作為一種空間藝術，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、明暗陰影與周圍環境，包括它同自然景物的協調和諧表現出來的；其次是通過附加于工程設施的局部裝飾反映出來的。工程設施的造型和裝飾還能夠表現出地方風格、民族風格以及時代風格。一個成功的、優美的工程設施，能夠為周圍的景物、城鎮的容貌增美，給人以美的享受；反之，會使環境受到破壞。 在土木工程的長期實踐中，人們不僅對房屋建筑藝術給予很大注意，取得了卓越的成就；而且對其他工程設施，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，配合自然環境建造了許多在藝術上十分優美、功能上又十分良好的工程。古代中國的萬里長城，現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施的科學技術的統稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動；也指工程建設的對象，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、軍事、科研服務的各種工程設施，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。 建造工程設施的物質基礎是土地、建筑材料、建筑設備和施工機具。借助于這些物質條件，經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施，是土木工程學科的出發點和歸宿。

重要性與意義 土木工程的目的是形成人類生產或生活所需要的、功能良好且舒適美觀的空間和通道。它既是物質方面的需要，也有象征精神方面的需求。隨著社會的發展，工程結構越來越大型化、復雜化，超高層建筑、特大型橋梁、巨型大壩、復雜的地鐵系統不斷涌現，滿足人們的生活需求，同時也演變為社會實力的象征。 土木工程需要解決的根本問題是工程的安全，使結構能夠抵抗各種自然或人為的作用力。任何一個工程結構都要承受自身重量，以及承受使用荷載和風力的作用，濕度變化也會對土木工程結構產生力作用。在地震區，土木工程結構還應考慮抵御地震作用。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 材料是實現土木工程建造的基本條件。土木工程的任務就是要充分發揮材料的作用，在保證結構安全的前提下實現最經濟的建造，因此材料的選擇，數量的確定是土木工程設計過程中必須解決的重要內容。 土木工程的最終實現是將社會所需的工程項目建造成功，付諸使用。有了最優設計還不夠，還需要把藍圖變為現實。因此需要研究如何利用現有的物資設備條件，通過有效的技術途徑和組織手段來進行施工。 土木工程是個系統工程，涉及方方面面的知識和技術，是運用多種工程技術進行勘測、設計、施工的成果。土木工程隨著社會科學技術和管理水平而發展，是技術、經濟、藝術統一的歷史見證。影響土木工程的因素既多又復雜，使得土木工程對實踐的依賴性很強。

對土木工程的發展起關鍵作用的，首先是作為工程物質基礎的土木建筑材料，其次是隨之發展起來的設計理論和施工技術。每當出現新的優良的建筑材料時，土木工程就 會有飛躍式的發展。 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 的西周初期制造出瓦。最早的磚出現在公元前五世紀至公元前三世紀戰國時的墓室中。磚和瓦具有比土更優越的力學性能，可以就地取材，而又易于加工制作。 磚和瓦的出現使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術得到了飛速的發展。直至18～19世紀，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。 鋼材的大量應用是土木工程的第二次飛躍。 十七世紀70年代開始使用生鐵、十九世紀初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結構出現的前奏。 從十九世紀中葉開始，冶金業冶煉并軋制出抗拉和抗壓強度都很高、延性好、質量均勻的建筑鋼材，隨后又生產出高強度鋼絲、鋼索 。于是適應發展需要的鋼結構得到蓬勃發展。除應用原有的梁、拱結構外，新興的桁架、框架、網架結構、懸索結構逐漸推廣，出現了結構形式百花爭艷的局面。 建筑物跨徑從磚結構、石結構、木結構的幾米、幾十米發展到鋼結構的百米、幾百米，直到現代的千米以上。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，甚至在地面下鋪設鐵路，創造出前所未有的奇跡。 為適應鋼結構工程發展的需要，在牛頓力學的基礎上，材料力學、結構力學、工程結構設計理論等就應運而生。施工機械、施工技術和施工組織設計的理論也隨之發展，土木工程從經驗上升成為科學，在工程實踐和基礎理論方面都面貌一新，從而促成了土木工程更迅速的發展。 十九世紀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。 十九世紀中葉以后，鋼鐵產量激增，隨之出現了鋼筋混凝土這種新型的復合建筑材料，其中鋼筋承擔拉力，混凝土承擔壓力，發揮了各自的優點。 二十世紀初以來，鋼筋混凝土廣泛應用于土木工程的各個領域。 從三十年代開始，出現了預應力混凝土。預應力混凝土結構的抗裂性能、剛度和承載能力，大大高于鋼筋混凝土結構，因而用途更為廣闊。土木工程進入了鋼筋混凝土和預應力混凝土占統治地位的歷史時期。混凝土的出現給建筑物帶來了新的經濟、美觀的工程結構形式，使土木工程產生了新的施工技術和工程結構設計理論。這是土木工程的又一次飛躍發展。

本專業學習工程力學、流體力學、巖土力學和市政工程學科的基本理論和基本知識。主要培養從事鐵路、公路、機場等工程和房屋、橋梁、隧道、地下工程的規劃、勘測、設計、施工、養護等技術工作和研究工作的高層次工程人才。畢業生可在高校、設計部門和科研單位教學、設計、研究工作， 也可以在管理、運營、施工、房地產開發等部門從事技術工作。

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