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第1章 緒　　論

 【學(xué)習(xí)重點】

 土木工程的定義和內(nèi)涵。

 土木工程涵蓋的范圍。

 土木工程專業(yè)的培養(yǎng)要求。

 土木工程概論課程的基本任務(wù)。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

l  掌握土木工程的定義和范圍。

l  熟悉土木工程的內(nèi)涵。

l  熟悉土木工程專業(yè)的培養(yǎng)要求。

l  了解土木工程專業(yè)的發(fā)展歷史。

1.1  土木工程的內(nèi)涵

1.1.1  土木工程的定義

1. 土木工程的定義和理解

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、科學(xué)研究服務(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。

土木工程是一門工程分科，它是指用石材、磚、砂漿、水泥、混凝土、鋼材、木材、建筑塑料、合金等建筑材料修建房屋、鐵路、道路、隧道、運河、堤壩、港口等工程的生產(chǎn)活動和工程技術(shù)。

土木工程也是一門學(xué)科，它是指運用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)知識，力學(xué)、材料等技術(shù)科學(xué)知識以及土木工程方面的工程技術(shù)知識來研究、設(shè)計、修建各種建筑物和構(gòu)筑物的一門學(xué)科。

土木工程是開發(fā)和吸納勞動力資源的重要平臺，對國民經(jīng)濟具有舉足輕重的作用。由于土木工程的投入大，可帶動的行業(yè)多，其對國民經(jīng)濟的拉動作用是顯而易見的。我國改革開放之后，土建行業(yè)對國民經(jīng)濟的貢獻度達到1/3，近年來我國固定資產(chǎn)投入約占國民生產(chǎn)總值的50%，其中絕大多數(shù)都與土建行業(yè)有關(guān)。隨著我國城市化進程的不斷加速，這一趨勢還將呈現(xiàn)增長的勢頭。

土木工程名稱的由來與我國幾千年的發(fā)展歷史有關(guān)，中國古代哲學(xué)認為，世界是由“金”“木”“水”“火”“土”五大類物質(zhì)組成的，在幾千年漫長的歷史過程中，主要是五行中的“土”(包括巖石、砂、泥土、石灰，以及由土燒制而成的磚、瓦、陶、瓷等)和“木”(包括木材、茅草、竹子、藤條、蘆葦?shù)戎参锊牧?用于房屋、橋梁、道路、寺廟、宮殿等的建設(shè)，因此，古代常將“大興土木”作為大搞工程項目建設(shè)的代名詞，并由此演化為現(xiàn)在的土木工程一詞。

2. 土木工程的范圍

土木工程在英文中為“Civil Engineering”，其直譯成中文為“民用工程”，原義是想與軍事工程“Military Engineering”相對應(yīng)，即除了服務(wù)于戰(zhàn)爭的工程設(shè)施外，所有用于生活、生產(chǎn)需要的工程設(shè)施均為民用工程，即土木工程，后來這個界限也日益模糊�，F(xiàn)在已經(jīng)把軍用的戰(zhàn)壕、掩體、碉堡、防空洞等工程也歸入土木工程的范疇。

土木工程的范圍十分廣泛，它包括房屋建筑工程(Building Engineering)、道路工程(Road Engineering)、鐵道工程(Railway Engineering)、橋梁工程(Bridge Engineering)、隧道及地下工程(Tunnel and Underground Engineering)、飛機場工程(Airport Engineering)、給水排水工程(Water Supply and Wastewater Engineering)、港口工程(Harbor Engineering)等。國際上，運河、水庫、大壩、水渠等水利工程(HydraulicEngineering)也包含在土木工程之中。

1.1.2  土木工程的基本屬性

土木工程具有綜合性、社會性、實踐性和技術(shù)、經(jīng)濟、藝術(shù)上的統(tǒng)一性這四個基本屬性。

(1)   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)勘查、水文地質(zhì)勘查、工程測量、土力學(xué)、工程力學(xué)、工程設(shè)計、土木工程材料、設(shè)備和工程機械、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，還要用到電子計算機和結(jié)構(gòu)測試、試驗等技術(shù)，因而土木工程是一門范圍寬廣的綜合性學(xué)科。

隨著人們對工程設(shè)施功能要求的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的進步，土木工程學(xué)科也已經(jīng)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，這就要求土木工程綜合運用各種物質(zhì)條件，以滿足各種各樣的需求。

(2)   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。土木工程的各種工程設(shè)施反映了不同國家和地區(qū)在各個歷史時期社會、經(jīng)濟、文化、科學(xué)、技術(shù)發(fā)展的水平，是人類社會發(fā)展的歷史見證之一。

從原始社會簡陋的房舍到舉世聞名的萬里長城、金字塔、故宮，以至于現(xiàn)代社會的高樓大廈、跨海大橋、海底隧道、地下鐵路，土木工程無不反映了人類文明的發(fā)展程度和生產(chǎn)力水平，許多偉大的工程項目成為某一國家、地區(qū)在特定歷史時期的標(biāo)志性成果，土木工程已經(jīng)成為人類社會文明的重要組成部分。

(3)   實踐性：土木工程是具有很強的實踐性的學(xué)科。在人類社會早期，土木工程是通過在工程實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗、教訓(xùn)而發(fā)展起來的。從17世紀(jì)30年代開始，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，逐漸形成了材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、巖體力學(xué)，并成為土木工程的基礎(chǔ)理論，這樣土木工程才從經(jīng)驗發(fā)展成為科學(xué)。在土木工程發(fā)展過程中，工程實踐常先行于理論。工程災(zāi)害和事故顯示出未來能預(yù)見的新因素，從而觸發(fā)新理論的研究和發(fā)展。至今，不少工程問題的處理仍然在很大程度上依靠實踐經(jīng)驗。

(4)   技術(shù)、經(jīng)濟、藝術(shù)的統(tǒng)一性：人們對工程設(shè)施的需求主要體現(xiàn)在使用功能和審美要求兩個方面，符合功能要求的工程設(shè)施是一種空間藝術(shù)，它通過總體布局、體量、體型、各部分的尺寸比例、線條、色彩、陰影和工程設(shè)施與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)來表現(xiàn)工程的藝術(shù)性，反映出地方風(fēng)格、民族風(fēng)格、時代特點和政治、宗教等特點，人們總是期望功能上十分良好、藝術(shù)上十分優(yōu)美的工程。

在實際工程中，人們力求最經(jīng)濟地建造一項工程設(shè)施，用以滿足使用者的特定需要。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、經(jīng)濟效益、維修費用等指標(biāo)都是衡量工程經(jīng)濟性的重要方面，而一項工程的經(jīng)濟性又和各項技術(shù)活動密切相關(guān)。

1.2  土木工程專業(yè)簡介

1.2.1  土木工程專業(yè)發(fā)展沿革

19世紀(jì)下半葉，為了學(xué)習(xí)和引進西方的科學(xué)技術(shù)，我國一些有識之士紛紛創(chuàng)辦培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)人才的學(xué)堂，其中包括培養(yǎng)土木工程人才的學(xué)校。1895年創(chuàng)辦的天津北洋學(xué)堂是中國最早的一所培養(yǎng)土木工程人才的學(xué)校。到1949年，中國已有20多所公立和私立的高等院校設(shè)有土木工程專業(yè)，專業(yè)內(nèi)容設(shè)置主要是學(xué)習(xí)英國、美國等國家，實行學(xué)年學(xué)分制，即需讀滿四年修夠?qū)W分方可取得工學(xué)學(xué)士學(xué)位。土木工程沒有明確的專業(yè)，沒有統(tǒng)一的教學(xué)計劃，更沒有教學(xué)大綱，各學(xué)校開課也不一致，開設(shè)的課程很廣泛，所使用的教材基本上是英國、美國的教材，內(nèi)容比較淺。

1952年我國對院系設(shè)置進行了大規(guī)模的調(diào)整，并學(xué)習(xí)了蘇聯(lián)的模式，土木工程系科的設(shè)置發(fā)生了較大的變化，所設(shè)立的工業(yè)與民用建筑專業(yè)專攻房屋建筑，道路工程專業(yè)專攻道路，并采用學(xué)年學(xué)時制，即學(xué)習(xí)四年(1955年后普遍改為五年制)并滿足一定學(xué)時后方可畢業(yè)。當(dāng)時的課程科目多、學(xué)時多，很少開設(shè)選修課程。“文化大革命”后國家恢復(fù)高考，學(xué)制改為四年制。由于學(xué)科的發(fā)展，各學(xué)科的內(nèi)容不斷更新、深化和擴大，課程內(nèi)容也隨著不斷充實、更新。

由于歷史和現(xiàn)實等各方面原因，導(dǎo)致專業(yè)劃分過細、專業(yè)范圍過窄，門類之間專業(yè)重復(fù)設(shè)置等問題十分突出。為此，我國在1982年、1993年、1997年進行了三次專業(yè)目錄調(diào)整，堅持拓寬專業(yè)口徑、增強適應(yīng)性原則，專業(yè)主要按學(xué)科劃分，使培養(yǎng)的人才具有較寬廣的適應(yīng)性。工業(yè)與民用建筑專業(yè)自1993年起改為建筑工程專業(yè)，緊接著自1997年起將建筑工程、交通土建、地下工程等近十個專業(yè)合并成為目前的土木工程專業(yè)。現(xiàn)在的土木工程專業(yè)體現(xiàn)了國家對高校人才培養(yǎng)提出了更高的要求。

1.2.2  土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案

2001年11月，國家高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會提出了土木工程專業(yè)本科(四年制)培養(yǎng)方案。該培養(yǎng)方案提出了土木工程專業(yè)教育的基本模式和課程框架，反映了現(xiàn)階段寬口徑土木工程專業(yè)本科教學(xué)的基本要求，是土木工程專業(yè)教育的指導(dǎo)性文件。

1. 培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，掌握土木工程學(xué)科的基本理論和基本知識，獲得工程師基本訓(xùn)練并具有創(chuàng)新精神的高級專業(yè)人才。

畢業(yè)生能從事土木工程的設(shè)計、施工與管理工作，具有初步的項目規(guī)劃和研究開發(fā)能力。

2. 業(yè)務(wù)范圍

能在房屋建筑、隧道與地下建筑、公路與城市道路、鐵道工程、橋梁、礦山建筑等的設(shè)計、施工、管理、咨詢、監(jiān)理、研究、教育、投資和開發(fā)部門從事技術(shù)或管理工作。

3. 畢業(yè)生基本要求

1)    思想道德、文化和心理素質(zhì)

熱愛社會主義祖國，擁護中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)，理解馬列主義、毛澤東思想和鄧小平理論的基本原理。

愿為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，為人民服務(wù)，有為國家富強、民族昌盛而奮斗的志向和責(zé)任感。

具有敬業(yè)愛崗、艱苦奮斗、熱愛勞動、遵紀(jì)守法、團結(jié)合作的品質(zhì)。

具有良好的思想品德、社會公德和職業(yè)道德。

具有基本的和高尚的科學(xué)人文素養(yǎng)和精神，能體現(xiàn)哲理、情趣、品位、人格方面的較高修養(yǎng)。

保持心理健康，努力做到心態(tài)平和、情緒穩(wěn)定、樂觀、積極、向上。

2)    知識結(jié)構(gòu)

(1)   人文、社會科學(xué)基礎(chǔ)知識。

理解馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論的基本原理，在哲學(xué)及方法論、經(jīng)濟學(xué)、法律等方面具有必要的知識。

了解社會發(fā)展規(guī)律和21世紀(jì)發(fā)展趨勢，對文學(xué)、藝術(shù)、倫理、歷史、社會學(xué)及公共關(guān)系學(xué)等進行一定的修習(xí)。

掌握一門外語。

(2)   自然科學(xué)基礎(chǔ)知識。

掌握高等數(shù)學(xué)和本專業(yè)所必需的工程數(shù)學(xué)，掌握普通物理的基本理論，掌握與本專業(yè)有關(guān)的化學(xué)原理和分析方法。

了解現(xiàn)代物理、化學(xué)的基本知識。

了解信息科學(xué)、環(huán)境科學(xué)的基本知識。

了解當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的其他主要方面和應(yīng)用前景。

掌握一種計算機程序語言。

(3)   學(xué)科和專業(yè)基礎(chǔ)知識。

掌握理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理和分析方法，掌握工程地質(zhì)與土力學(xué)的基本原理和實驗方法，掌握流體力學(xué)(主要為水力學(xué))的基本原理和分析方法。

掌握工程材料的基本性能和適用條件，掌握工程測量的基本原理和基本方法，掌握畫法幾何的基本原理。

掌握工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能和計算原理，掌握一般基礎(chǔ)的設(shè)計原理。

掌握土木工程施工與組織的一般過程，了解項目策劃、管理及技術(shù)經(jīng)濟分析的基本方法。

(4)   專業(yè)知識。

掌握土木工程項目的勘測、規(guī)劃、選線或選型、構(gòu)造的基本知識。

掌握土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法、CAD和其他軟件應(yīng)用技術(shù)。

掌握土木工程基礎(chǔ)的設(shè)計方法，了解地基處理的基本方法。

掌握土木工程現(xiàn)代施工技術(shù)、工程檢測與試驗的基本方法。

了解土木工程防災(zāi)與減災(zāi)的基本原理及一般設(shè)計方法。

了解本專業(yè)的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范與規(guī)程。

了解本專業(yè)的發(fā)展動態(tài)。

(5)   相鄰學(xué)科知識。

了解土木工程與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。

了解建筑與交通的基本知識。

了解給水排水的一般知識，了解供熱通風(fēng)與空調(diào)、電氣等建筑設(shè)備、土木工程機械等的一般知識。

了解土木工程智能化的一般知識。

3)    能力結(jié)構(gòu)

(1)   獲取知識的能力。

具有查閱文獻或其他資料、獲得信息、拓展知識領(lǐng)域、繼續(xù)學(xué)習(xí)并提高業(yè)務(wù)水平的能力。

(2)   運用知識的能力。

具有根據(jù)使用要求、地質(zhì)地形條件、材料與施工的實際情況，經(jīng)濟合理、安全可靠地進行土木工程勘測和設(shè)計的能力。

具有解決施工技術(shù)問題和編制施工組織設(shè)計、組織施工及進行工程項目管理的初步能力。

具有工程經(jīng)濟分析的初步能力。

具有進行工程監(jiān)測、檢測、工程質(zhì)量可靠性評價的初步能力。

具有一般土木工程項目規(guī)劃或策劃的初步能力。

具有應(yīng)用計算機進行輔助設(shè)計、輔助管理的初步能力。

具有閱讀本專業(yè)外文書刊、技術(shù)資料和聽說寫譯的初步能力。

(3)   創(chuàng)新能力。

具有科學(xué)研究的初步能力。

具有科技開發(fā)、技術(shù)革新的初步能力。

(4)   表達能力和管理、公關(guān)能力。

具有文字、圖紙、口頭表達的能力。

具有與工程項目設(shè)計、施工、日常使用等工作相關(guān)的組織管理的初步能力。

具有社會活動、人際交往和公關(guān)的能力。

4)    身體素質(zhì)

具有一定的體育和軍事基本知識。

掌握科學(xué)鍛煉身體的基本技能，養(yǎng)成良好的體育鍛煉和衛(wèi)生習(xí)慣，受到必要的軍事訓(xùn)練，達到國家規(guī)定的大學(xué)生體育和軍事訓(xùn)練合格標(biāo)準(zhǔn)。

形成健全的心理和健康的體魄，能夠履行建設(shè)祖國和保衛(wèi)祖國的神圣義務(wù)。

1.2.3  專業(yè)課程設(shè)置與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

1. 課程設(shè)置

土木工程專業(yè)的主干學(xué)科為力學(xué)和土木工程。

課程結(jié)構(gòu)分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，三者所占的比例一般為公共基礎(chǔ)課占50%、專業(yè)基礎(chǔ)課占30%、專業(yè)課占10%，另有10%的課程各院�？勺孕邪才旁谏鲜鋈�部分課程中。

公共基礎(chǔ)課包括人文社會科學(xué)類課程、自然科學(xué)類課程和其他公共課程，如馬克思主義哲學(xué)原理、毛澤東思想概論、鄧小平理論概論、高等數(shù)學(xué)、物理、物理實驗、體育等。

專業(yè)基礎(chǔ)課構(gòu)成了土木工程專業(yè)共同的專業(yè)平臺，為學(xué)生在校學(xué)習(xí)專業(yè)課程和畢業(yè)后在專業(yè)的各個領(lǐng)域繼續(xù)學(xué)習(xí)提供了堅實的基礎(chǔ)。這部分課程包括了工程數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程學(xué)、巖土工程學(xué)的基礎(chǔ)理論以及從事土木工程設(shè)計、施工、管理所必需的專業(yè)基礎(chǔ)理論。

專業(yè)課的教學(xué)目的在于通過具體工程對象的分析，使學(xué)生了解一般土木工程項目的設(shè)計、施工等基本過程，學(xué)會應(yīng)用由專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)得的基本理論，較深入地掌握專業(yè)技能，建立初步的工程經(jīng)驗，以適應(yīng)當(dāng)前國內(nèi)用人單位對土木工程專業(yè)本科人才基本能力的一般要求。

上述各部分課程又可以按課程性質(zhì)分為必修課、選修課(含限定選修課和任意選修課)。課程總量中，至少應(yīng)有10%的課程為選修課程。

2. 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是土木工程教學(xué)中非常重要的環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代工程教育中占有十分重要的位置，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識、動手能力和創(chuàng)新精神的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的作用和功能是理論教學(xué)所不能替代的。

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括計算機應(yīng)用、實驗、實習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計(論文)等類別�？倢W(xué)時一般安排在40周左右。

實驗類包括大學(xué)物理實驗、力學(xué)實驗、材料實驗、土工實驗、結(jié)構(gòu)實驗等。

實習(xí)類包括認識實習(xí)、測量實習(xí)、地質(zhì)實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等。

課程設(shè)計類包括勘測或房屋建筑類課程設(shè)計、結(jié)構(gòu)類課程設(shè)計、工程基礎(chǔ)類課程設(shè)計、施工類課程設(shè)計等。

畢業(yè)設(shè)計(論文)是最重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一，它對學(xué)生的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在知識、能力和素質(zhì)三個方面。

(1)   知識方面：要求能綜合應(yīng)用各學(xué)科的理論、知識與技能，分析和解決工程實際問題，并通過學(xué)習(xí)、研究與實踐，使理論深化、知識拓寬、專業(yè)技能延伸。

(2)   能力方面：要求能進行資料的調(diào)研和加工，能正確運用工具書，掌握有關(guān)工程設(shè)計程序、方法和技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計計算、理論分析、圖表繪制、技術(shù)文件編寫的能力；或具有實驗、測試、數(shù)據(jù)分析等研究技能，有分析與解決問題的能力；有外文翻譯和計算機應(yīng)用的能力。

(3)   素質(zhì)方面：要求樹立正確的設(shè)計思想、嚴(yán)肅認真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，能遵守紀(jì)律，善于與他人合作。畢業(yè)設(shè)計一般不少于14周。

1.3  土木工程概論課程的任務(wù)

按照高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會提出的土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的要求，土木工程概論課程是一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課。

作為為新入學(xué)的學(xué)生開設(shè)的一門課程，土木工程概論主要闡述土木工程的重要性和土木工程學(xué)科所含的大致內(nèi)容，介紹國內(nèi)外最新技術(shù)成就和信息，展望未來。其特點是知識面較寬、啟發(fā)性較強。

通過土木工程概論課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)了解土木工程的廣闊領(lǐng)域，獲得大量的信息及研究動向，從而產(chǎn)生強烈的求知欲，樹立起獻身土木工程事業(yè)的信念。

值得注意的是，作為面向21世紀(jì)的未來工程技術(shù)人員，同學(xué)們應(yīng)當(dāng)了解現(xiàn)代工程師應(yīng)當(dāng)具備的基本素質(zhì)，知道如何學(xué)好土木工程專業(yè)。在華沙世界工程教育會議上，各國學(xué)者對“新一代土木工程師的要求是什么”這一問題進行了熱烈的討論，最后排序是第一要有“技術(shù)熱情”，然后是能力和素質(zhì)要求排在第二、第三位，而對專業(yè)技術(shù)的要求僅排在第四位。

思  考  題

1. 你為什么報考土木工程專業(yè)？你對土木工程專業(yè)是怎么認識的？

2. 作為未來的土木工程技術(shù)人員，你應(yīng)該具備哪些基本素質(zhì)、能力和知識？

3. 土木工程的內(nèi)涵應(yīng)如何理解？

4. 你畢業(yè)后最想從事的工作是什么？對未來還有哪些設(shè)想？

5. 如何理解土木工程“實踐性很強”這一特點？