1、土木工程概论土木工程概论第第1章章 综综 述述土木工程概述土木工程概述土木工程专业人才培养土木工程专业人才培养土木工程发展简史土木工程发展简史土木工程的未来与土木工程的未来与可持续发展可持续发展1234本章内容本章内容1.1 土木工程土木工程概述概述 土木工程，英文为Civil Engineering，直译为“民用工程”，最初主要用来与“军事工程”（Military Engineering）相区别，后来逐渐成为一切服务于生活和生产需要的民用设施的总称。 我国国务院学位委员会在学科简介中将土木工程定义为：“土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的
2、各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。” 土木工程内涵广泛、门类众多，渗透到了工业、农业、交通运输业、国防及人民生活的各个方面，已发展出许多分支，包括建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、市政工程、给水排水工程、港口工程、水利工程等学科。1.1 土木工程概述土木工程概述1.2 土木工程发展简史土木工程发展简史3土木工程的未来与可持续发展本节内容本节内容2现代土木工程1古代土木工程1.2.1 古代古代土木工程土木工程1萌芽萌芽时期时期 新石器时代，原始人为避风雨、防兽害，利用天然的掩蔽场所（如山洞和森林）作为住处。当人们学
3、会播种收获、驯养动物以后，便使用简单的木、石、骨制工具，伐木采石，以黏土、木材和石头等，模仿天然掩蔽物建造居住场所，开始了人类最早的土木工程活动，即土木工程完成了从无到有的萌芽阶段。 萌芽初期建造的住所，仅有“窟穴”和“橧巢”两种类型。后来，穴的面积不断扩大，深度逐渐减小。在黄河流域的仰韶文化遗址（约公元前5000公元前3000年）遗存有浅穴和地面建筑，建筑平面有圆形、方形和多室联排的矩形，如图1-1所示。1.2.1 古代土木工程古代土木工程图1-1 黄河流域的仰韶文化遗址1.2.1 古代土木工程古代土木工程 从西安半坡村遗址（约公元前4800年公元前3600年）可以看到有条不紊的聚落布局，并
4、有很多圆形房屋的遗迹。经分析房屋直径约为56 m，室内竖有木柱，支撑着用茅草做成的屋面，茅草下有密排树枝起到龙骨作用，如图1-2所示。图1-2 西安半坡村遗址复原图1.2.1 古代古代土木工程土木工程2形成时期形成时期 1）埃及和希腊 埃及人在公元前3000年进行了大规模的水利工程以及金字塔和神庙的修建。公元前27公元前26世纪，他们建造了世界最大的帝王陵墓建筑群吉萨金字塔群和狮身人面像，如图1-3所示。图1-3 吉萨金字塔和狮身人面像1.2.1 古代土木工程古代土木工程 约公元前7世纪，大部分希腊的神庙建筑已改用石料建造。公元前5世纪建成的雅典卫城，在建筑、庙宇、柱式等方面都具有极高的水平。
5、最具代表性的是帕特农神庙，庙宇宏大，石质梁柱结构精美，是典型的列柱围廊式建筑，如图1-4所示。 图1-4 帕特农神庙遗址1.2.1 古代古代土木工程土木工程2）中国 公元前21世纪，夏禹用疏导方法治理洪水。公元前256年始建的都江堰，是世界上最早的综合性大型水利工程，如图1-5所示。另外，也出现了形式多样的桥梁，公元前12世纪初在渭河上架设的浮桥，是我国最早在大河上架设的桥梁。图1-5 都江堰水利工程1.2.1 古代古代土木工程土木工程 闻名世界的万里长城是世界上修建时间最长、工程量最大的古代防御工程，自西周时期开始，延续不断修筑了2 000多年，总计长度达五万多千米，如图1-6所示。图1-5
6、 都江堰水利工程1）建筑工程 这一时期，中国古建筑出现了与木结构相适应的建筑风格，形成了独特的中国木结构体系。房屋的墙壁不承担屋顶和楼面的荷重，使得墙壁有极大的灵活性。公元8世纪建的山西五台山南禅寺正殿和公元9世纪建的佛光寺大殿，是至今保存较完整的中国木构架建筑，如图1-7所示。1.2.1 古代古代土木工程土木工程3发达时期发达时期图1-7 佛光寺大殿构造图 公元前5世纪公元前4世纪，古希腊的建筑艺术达到鼎盛期，环柱式建筑造型结构使古希腊建筑更具艺术感。以雅典卫城及其神庙为代表的建筑，简单纯净、和谐完美，具有惊人的艺术创造力，如图1-8所示。1.2.1 古代古代土木工程土木工程图1-8 雅典卫
7、城 公元前1世纪，古罗马的建筑和古希腊建筑一起被视为垂范千古的经典，成为西方建筑文化最深刻的根源。古罗马建筑一般以厚实的砖石墙、半圆形拱券、逐层挑出的门框装饰和交叉拱顶结构为主要特点，其中，拱券技术是古罗马建筑的最大成就和特色。古罗马的一个传奇性建筑就是斗兽场，如图1-9所示。1.2.1 古代古代土木工程土木工程图1-9 古罗马大斗兽场 进入中世纪以后，在古希腊、古罗马等建筑技术基础上，拜占庭建筑融合了其他文化并形成了独特的体系，解决了在方形平面上使用穹顶的结构和建筑形式问题。公元532年开始修建的土耳其伊斯坦布尔圣索菲亚大教堂便以其巨大的圆顶闻名于世，如图1-10所示。1.2.1 古代古代土
8、木工程土木工程图1-10 圣索菲亚大教堂 在西欧各国的建筑中，意大利仍继承了古罗马的风格，其中以比萨大教堂建筑群（1113世纪）为代表，如图1-11所示；其他各国则以法国为中心，发展了哥特式教堂建筑的新结构体系。其中，巴黎圣母院（11631271年）的圣母教堂是早期哥特式教堂建筑的代表，如图1-12所示。1.2.1 古代古代土木工程土木工程1.2.1 古代古代土木工程土木工程图1-11 比萨大教堂图1-12 巴黎圣母院2）道路桥梁工程 在建筑兴建的同时，道路桥梁方面也有很多重大成就。比如：秦朝在统一中国的过程中，以咸阳为中心修筑了通向全国的驰道，形成了全国规模的交通网。1.2.1 古代古代土木
9、工程土木工程3）城市建设 隋朝兴建了大兴城，唐朝复名为长安城并陆续改建。长安城南北长9.72 km，东西宽8.65 km，分区明确、街道整齐，对城市的地形、水源、交通、防御、文化、商业和居住条件等，都作了周密的考虑。1.2.1 古代古代土木工程土木工程4）工艺技术 随着工程的大规模营建，工艺技术也不断进步，分工日益细致。例如，15世纪意大利的某些工程设计已由过去的行会师傅和手工业匠人逐渐转向出身于工匠而知识化的建筑师、工程师来承担。同时，这一时期还出现了多种仪器，如抄平水准设备、度量几何形状的器具“规”和“矩”。随着计算方法的进步，人们已能绘制平面、立面、剖面和细部大样等详图，并且掌握了用模型
10、设计的表现方法。1.2.1 古代古代土木工程土木工程5）著作与理论 在古代土木工程的发达时期，还出现了一些土木工程方面的专著。其中，我国比较有代表性的专著是战国时期的考工记，里面记载了木工、金工等工艺，并有城市、宫殿、房屋建筑等规范。另外还有木经营造法式等。国外比较有代表性的专著有意大利文艺复兴时期阿尔贝蒂所著论建筑等。另外，欧洲于12世纪以后兴起的哥特式建筑结构，到中世纪后期已经有了初步的理论，其计算方法也有专门的记录。1.2.2 近代土木工程近代土木工程 从17世纪中叶到20世纪中叶的300年间，土木工程迅猛向前发展，逐渐扩展到包括房屋、道路、桥梁、铁路、隧道、港口、市政等工程建筑和设施，
11、不仅能够在地面，而且还能在地下或水域内修建。 埃菲尔铁塔、帝国大厦和金门悬索桥等世界著名建筑，先后在这一时期建成，分别如图1-13、图1-14、图1-15所示。1.2.2 近代土木工程近代土木工程图1-13 埃菲尔铁塔图1-14 帝国大厦图1-15 金门悬索桥1.2.2 近代土木工程近代土木工程1）理论方面 意大利学者伽利略在1638年出版的著作关于两门新科学的谈话和数学证明中， 首次用公式表达了梁的设计理论。这本书是材料力学领域中的第一本著作，也是弹性体力学史的开端。1687年牛顿总结的力学运动三大定律，直到现在还是土木工程设计理论的基础。瑞士数学家L.欧拉在1744年出版的曲线的变分法，在
12、分析工程构筑物的弹性稳定方面得到了广泛的应用。1奠基和进步奠基和进步时期时期1.2.2 近代土木工程近代土木工程2）材料方面 瓦特对蒸汽机的改进，推进了产业革命，多种优良的材料及施工机具相继产生。1824年英国人J. 阿斯普丁发明了新型水硬性胶结材料波特兰水泥，1850年左右开始生产。1856年大规模炼钢方法贝塞麦转炉炼钢法发明后，钢材越来越多地应用于土木工程。1.2.2 近代土木工程近代土木工程 1851年英国伦敦建成水晶宫，采用铸铁梁柱，玻璃覆盖。1867年法国人J. 莫尼埃用铁丝加固混凝土制成了花盆，并把这种方法推广到工程中，建造了一座贮水池。1875年，他主持建造成第一座长16 m的钢
13、筋混凝土桥。1886年，美国芝加哥建成家庭保险公司大厦，9层，初次按独立框架设计，并采用钢梁，被认为是现代高层建筑的开端。1889年法国巴黎建成高300 m的埃菲尔铁塔，使用熟铁近8 000 t。1.2.2 近代土木工程近代土木工程3）施工方面 这一时期的施工方法进入了机械化和电气化阶段。蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。19世纪60年代内燃机问世和70年代电机出现后，很快就创制出各种各样的起重运输、材料加工、现场施工用的专用机械和配套机械，使一些难度较大的工程得以加速完工；1825年英国首次使用盾构开凿泰晤士河河底隧道。1.2.2 近代土木工程近代土木工程3）施工方面
14、 这一时期的施工方法进入了机械化和电气化阶段。蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。19世纪60年代内燃机问世和70年代电机出现后，很快就创制出各种各样的起重运输、材料加工、现场施工用的专用机械和配套机械，使一些难度较大的工程得以加速完工；1825年英国首次使用盾构开凿泰晤士河河底隧道。1.2.2 近代土木工程近代土木工程4）交通方面 产业革命还从交通方面推动了土木工程的发展。在公路方面，1819年英国马克当筑路法明确了碎石路的施工工艺和路面锁结理论，提倡积极发展道路建设，促进了近代公路的发展。在铁路方面，1825年G. 斯蒂芬森建成了第一条铁路。20世纪铁路已成为不少国家
15、国民经济的大动脉。在桥梁方面，早在1779年英国就建成跨度30.5 m的拱桥。在航运方面，19世纪上半叶开始，英国、美国大规模开凿运河，1869年苏伊士运河（参见图1-16）和1914年巴拿马运河（参见图1-17）的通航，体现了海上交通已完全把世界联成一体。1.2.2 近代土木工程近代土木工程5）建筑与市政工程方面 近代工业的发展，人类需求的不断增长，还反映在房屋建筑及市政工程方面。电力的应用，电梯等附属设施的出现，使高层建筑实用化成为可能。电气照明、给水排水、供热通风、道路桥梁等市政设施与房屋建筑结合配套，开始了市政建设和居住条件的近代化。1.2.2 近代土木工程近代土木工程图1-16 苏伊
16、士运河图1-17 巴拿马运河1.2.2 近代土木工程近代土木工程2成熟时期成熟时期1）世界交通运输 在交通运输方面，沥青和混凝土开始用于铺筑高级路面。19311942年德国首先修筑了长达3 860 km的高速公路网，美国和欧洲其他一些国家相继效法。20世纪初出现了飞机，飞机场工程迅速发展起来。钢铁质量的提高和产量的上升，使得建造大跨桥梁成为现实。1937年美国旧金山建成金门悬索桥，跨度1 280 m，全长2 825 m，是公路桥的代表性工程。1.2.2 近代土木工程近代土木工程2）世界建筑 工业的发达，城市人口的集中，使工业厂房向大跨度发展，民用建筑向高层发展。19251933年在法国、苏联和
17、美国分别建成了跨度达60 m的圆壳、扁壳和圆形悬索屋盖。1931年美国纽约的帝国大厦落成，共102层，高378 m，保持世界房屋最高纪录达40年之久。3）理论发展 这个时期的地震等自然灾害推动了结构动力学和工程抗灾技术的发展。另外，超静定结构计算方法不断得到完善，在弹性理论成熟的同时，塑性理论、极限平衡理论也得到发展。1.2.2 近代土木工程近代土木工程4）其间的中国土木 这个时期的清朝实行闭关锁国政策，近代土木工程进展缓慢，直到清末出现洋务运动，才引进一些西方技术。中国近代建筑以1929年建成的中山陵和1931年建成的广州中山纪念堂为代表。1934年在上海建成了钢结构的24层的国际饭店，21
18、层的百老汇大厦（今上海大厦）和钢筋混凝土结构的12层的大新公司。1.2.2 近代土木工程近代土木工程 到1936年，已有近代公路11万km。中国工程师自己修建了浙赣铁路（参见图1-18），粤汉铁路的株洲至韶关段以及陇海铁路西段等。1912年成立中华工程师会，詹天佑为首任会长，30年代成立中国土木工程师学会。到1949年土木工程高等教育基本形成了完整的体系。图1-18 浙赣铁路1.2.3 现代土木工程现代土木工程 第二次世界大战后，经济发展、城市建设以及科技的带动，使得现代土木工程在设计与建造理论、材料、施工机械等方面得到快速发展并逐渐成熟，土木工程由此进入一个新时代。现代土木工程主要呈现出以下
19、特点：1.2.3 现代土木工程现代土木工程 经济发展和人口增长，造成城市用地日趋紧张，交通日益拥挤，使得人类需要更加充分地利用空间。房屋建筑和道路交通等开始向高空和地下发展，城市建设呈现出立体化的趋势。 高层建筑和超高层建筑的兴建成了现代化城市的象征。19621976年建于纽约的两座世界贸易中心大楼，各为110层，高411 m；1974年建于芝加哥的西尔斯大厦为110层，高443 m，超越纽约的世界贸易中心，是当今世界最高建筑物之一。1城市建设城市建设立体化立体化 近十几年来，高层建筑在亚洲地区也得到了迅猛的发展。1998年，我国上海建成的金茂大厦（参见图1-19），高度达到420 m，200
20、8年竣工的环球金融中心大厦（参见图1-20）高度更是达到了492 m。1.2.3 现代土木工程现代土木工程图1-19 金茂大厦 图1-20 环球金融中心大厦 同时，道路和铁路很多已采用高架，同时又向地层深处发展。地下铁道在近几十年得到进一步发展，地铁早已电气化，并与建筑物地下室连接，形成地下商业街。同时，地下停车场、地下仓库、地下工厂等也陆续发展起来。城市道路下面密布着电缆、给水、排水、供热、供燃气的管道，构成了城市的脉络。 现代城市建设已经成为一个地面、空中、地下同时展开的立体有机的系统。1.2.3 现代土木工程现代土木工程 复杂的现代生产过程和日益上升的生活水平，对土木工程提出了各种专门的
21、要求。工程设施同它的使用功能或生产工艺更紧密地结合，成为了现代土木工程的特征之一。现代土木工程已经超越了传统意义上的范围，与各行各业紧密相连、互相渗透、互为支撑、相互促进。公用建筑和住宅建筑不再仅仅是传统意义上只有四壁的房屋，而要求同采暖、通风、给水、排水、供电、供燃气等种种现代技术设备结成一体。2建筑功能要求日益多样化建筑功能要求日益多样化1.2.3 现代土木工程现代土木工程 由于电子技术、精密机械、生物基因工程、航空航天等高科技工业的发展，许多工业建筑提出了恒温、恒湿、防微震、防腐蚀、防辐射、防磁、无微尘等要求，并向跨度大、分割灵活、工厂花园化的方向发展。 比如，在高烈度区及重要建筑中，结
22、构的减震与振动控制技术得到了广泛应用，广州电视塔就采用了TMD减振技术，能抵御烈度为8度的地震和12级台风；再比如，为保证重大建筑结构安全，降低结构因材料老化、自然灾害等因素导致的可靠性下降，全新的结构健康监测技术受到广泛关注并开始应用于实际工程，如香港青马大桥结构健康监测系统、苏通长江公路大桥结构健康监测系统等。1.2.3 现代土木工程现代土木工程3高、大、重、特工程不断出现高、大、重、特工程不断出现 20世纪90年代以来，强大的科技力量和电子信息技术革命，使得社会经济高速发展，城市化进程不断加快，由此产生了强劲的基础设施建设需求，不断推动土木工程快速发展，并使其展示出强大的生命力和创造力，
23、不断挑战高、大、重、特工程的新极限。1.2.3 现代土木工程现代土木工程 在高层建筑、高耸结构方面，2010年建成的世界最高的高层建筑迪拜哈利法塔高达828 m，高度几乎是1972年建成的417 m高的世界贸易中心双塔大厦的两倍，如图1-21所示。2011年落成的日本东京天空树塔高634 m，是目前世界第一高的自立式电视塔，如图1-22所示。目前国内最高的广州电视塔（2009年）高度达616 m，位列世界第二。1.2.3 现代土木工程现代土木工程图1-22 日本东京天空树塔 图1-21 迪拜哈利法塔 1.2.3 现代土木工程现代土木工程 另外，世界上最高的大坝瑞士大迪克桑斯大坝，高度达到了28
24、4 m，如图1-23所示。三峡水电站大坝全长2 309 m，最大坝高181 m，是世界上规模最大的水电工程。图1-23 瑞士大迪克桑斯大坝1.2.3 现代土木工程现代土木工程4工程施工的广泛机械化工程施工的广泛机械化 机械在工程中的广泛应用，使施工速度、效率和施工质量得以大大提高，同时减少了安全事故，减轻了工人的劳动强度，使大型工程建设成为可能。 钢制大型模板、大型吊装设备与混凝土自动化搅拌楼、混凝土搅拌输送车、输送泵等相结合，形成了一套现场机械化施工工艺，在高层、多层房屋和桥梁中成为一种发展很快的方法。1.2.3 现代土木工程现代土木工程 上海环球金融中心吊装中采用的两台M900D塔吊，是目
25、前国内房屋建筑领域中起重量最大、高度可达500 m的巨型变臂塔吊，总重量达225.40 t。大厦封顶后，该塔吊在500 m高空拆卸，属世界首创，如图1-24所示。 图1-24 M900D塔吊 1.2.3 现代土木工程现代土木工程 另外，由于采用了现代化的盾构，隧道施工速度大大加快，精度日益提高。目前，大型隧道施工已经比较广泛地使用盾构机，如图1-25所示。世界上最大的盾构机直径达14.44 m，我国生产的最大盾构机直径为12 m，刀头加盾的重量就达到1 600 t。图1-25 大型盾构机1.2.3 现代土木工程现代土木工程5交通工程高速化交通工程高速化 第二次世界大战以后，高速公路开始在各国大
26、规模兴建。目前世界上最长的高速公路是在20世纪末建成的环欧高速公路，全长达1万km。至2013年末，中国建有高速公路10.44万km，居世界首位。高速公路的里程数已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。 铁路运输在公路航空运输的竞争中也出现了电气化和高速化的趋势。世界上首条出现的高速铁路是日本的新干线，于1964年正式营运，速度达每小时271 km，营运最高时速达300 km。京津城际高速铁路通车，标志着我国系统掌握了时速350 km的高速铁路成套技术，我国高速铁路从此跨入了世界先进行列。1.2.3 现代土木工程现代土木工程 交通高速化直接促进着桥梁、隧道技术的发展。不仅穿山越江的隧道日益增多
27、，而且出现了长距离的海底隧道。全世界已建成和计划建设的海底隧道有20多条，最有代表性的跨海隧道工程有英法海底隧道（参见图1-26）、青函隧道和日本对马海峡隧道等。图1-26 英法海底隧道1.3 土木工程的未来与可持续发展土木工程的未来与可持续发展1 土木工程土木工程未来将向未来将向高空、地下、海洋、高空、地下、海洋、沙漠、太空进军沙漠、太空进军2 土木工程土木工程的的可持续发展可持续发展本节内容本节内容 中国拟在上海附近的1.6 km宽、200 m深的人工岛上建造一栋高1 250 m的仿生大厦，居民可达10万。印度也提出将投资50亿建造超级摩天大楼，其地上共202层，高达710 m。日本拟在东
28、京建造840 m高的千年塔，它在距海岸约2 km的大海中，将成为一个小型的垂直城镇，在规模上相当于东京的银座或纽约的第五大街，拥有旅馆、商店、公寓以及办公场所。1.3.1 土木工程未来将向高空、地下、土木工程未来将向高空、地下、海洋、沙漠、太空进军海洋、沙漠、太空进军1向向高高空延伸空延伸 1991年在东京召开的城市地下空间国际学术会议通过了东方宣言，提出了“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”。建造地下建筑将有效改善城市拥挤，具有节能和减少噪声污染等优点。现在世界上共修建水电站地下厂房约350座，已经建成的地下核电站约有12座。2011年在我国云南开工建造的白鹤滩水电站，预计2020年竣工
29、，到时将成为世界上最大的地下水电站。1.3.1 土木工程未来将向高空、地下、土木工程未来将向高空、地下、海洋、沙漠、太空进军海洋、沙漠、太空进军2向向地地下下发展发展 为了节约使用陆地，也为了防止机场噪声对城市居民的影响，2000年8月4日，日本大阪围海建造的1 000 m长的关西国际机场（参见图1-27）试飞成功，它是世界第一座百分之百填海造陆而成的人工岛机场，另外，阿拉伯联合酋长国首都迪拜的七星大酒店也建在海上，洪都拉斯将建海上城市型游船，该船长804.5 m，宽228.6 m，有28层楼高，船上设有小型喷气式飞机跑道、医院、旅馆、超市、饭店、理发店和娱乐场等。1.3.1 土木工程未来将向
30、高空、地下、土木工程未来将向高空、地下、海洋、沙漠、太空进军海洋、沙漠、太空进军3向向海海洋洋拓宽拓宽1.3.1 土木工程未来将向高空、地下、土木工程未来将向高空、地下、海洋、沙漠、太空进军海洋、沙漠、太空进军图1-27 关西国际机场 世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。改造沙漠首先必须有水，然后才能绿化和改造沙土。现在利比亚沙漠地区已建成一条大型的输水管道，并在班加西建成了一座直径1 km、深16 km的蓄水池用以沙漠灌溉。我国沙漠输水工程试验成功，自行修建的第一条长途沙漠输水工程已全线建成试水，顺利地引黄河水入沙漠。4向沙向沙漠进军漠进军1.3.1 土
31、木工程未来将向高空、地下、土木工程未来将向高空、地下、海洋、沙漠、太空进军海洋、沙漠、太空进军1.3.1 土木工程未来将向高空、地下、土木工程未来将向高空、地下、海洋、沙漠、太空进军海洋、沙漠、太空进军 我国首条沙漠高速公路榆靖高速公路（参见图1-28）已全线动工，其全长116 km。图1-28 榆靖高速公路 由于近代天文学及宇航事业的飞速发展和人类登月的成功实现，人们发现月球上拥有大量的钛铁矿，并且经过合成能够制造出人类生存必需的氧和水。 美国政府已决定在月球上建造月球基地，并通过这个基地进行登陆火星的行动。美籍华裔林铜柱博士1985年发现，生产混凝土所需的材料月球上都有，因此可以在月球上制
32、作钢筋混凝土配件装配空间站。预计21世纪50年代以后，空间工业化、空间商业化、空间旅游、外层空间的开发利用等可能会得到较大进展。5向向太太空空迈进迈进1.3.1 土木工程未来将向高空、地下、土木工程未来将向高空、地下、海洋、沙漠、太空进军海洋、沙漠、太空进军 设计方案对环境的关注程度直接影响到工程实体在各阶段对环境的影响。 在工程经费许可的情况下，应尽量选择这样的设计方案有可持续发展的场址、高效的能源与材料的利用率、节能高效的施工技术以及对周围环境与生态危害小等。1.3.2 土木工程的可持续发展土木工程的可持续发展1设计设计环节环节 土木工程施工的整个过程都涉及可持续发展，如对生态、人居、环境
33、、资源和能源等的保护。 在建造和使用建筑物的过程中，应尽可能高效地利用建筑场地资源，节约材料，多利用风能、太阳能等自然能源，并且要开发利用再生资源和绿色资源，应用可促进生态系统良性循环，不污染环境，高效、节能、节水的建筑技术和建筑材料。同时还要保护环境，减少污染，对古建筑、植被和场地周边的重要设施设备等要制订明确的保护方案，并制订有关保护室内外空气、噪音污染的施工管理办法和执行方案。1.3.2 土木工程的可持续发展土木工程的可持续发展2施工施工与与管理环节管理环节1.3.2 土木工程的可持续发展土木工程的可持续发展 土木工程结构在达到了设计正常使用年限之后将面临淘汰和拆除，在拆除过程中如果经过
34、检查与测试，发现其主要结构完整、承载力达到要求，无其他严重危险情况，那么可以延续其使用期，然后对建筑物做一次全面的维修与支护。3即将拆除结构的延续即将拆除结构的延续使用使用1.3.2 土木工程的可持续发展土木工程的可持续发展 对既有建筑的再利用也是可持续发展的重要手段之一。这方面上海已经取得不少成功的经验：很多不用的厂房已经转变为展览厅、办公楼、艺术家工作室，如M50创意园（参见图1-29）等。4既有建筑的再利用既有建筑的再利用图1-29 M50创意园1.4 土木工程专业人才培养土木工程专业人才培养1 土木工程专业简介土木工程专业简介2 土木工程土木工程专业专业人才人才培养培养目标目标本节内容
35、本节内容1.4.1 土木工程专业简介土木工程专业简介 为培养土木工程所需的专门技术人才，世界各国在大学本科教学中都设立了土木工程专业。最早的是法国的1747年的创立的巴黎路桥学校，此后，英国、德国等也相继在大学中设置了有关土木工程的专业。1.4.1 土木工程专业简介土木工程专业简介 从1872年清政府第一批官办留学开始到20世纪初，我国派遣了一批优秀人才到国外学习桥梁工程、采矿工程、地质工程等工科专业。这些留学生回国后不仅为我国的工程技术与工业发展作出了开创性的贡献，而且大都奠定了各学科的基础。比如我们所熟知的铁路专家詹天佑、桥梁专家茅以升、地质学家李四光等，他们为我国土木工程事业的发展做出了
36、卓越的贡献。 我国土木工程教育事业始于1895年的北洋大学（现天津大学），如图1-30所示。新中国成立后，我国的土木工程专业教育有了很大的发展，也涌现出了大批卓有成绩的专家学者。1.4.1 土木工程专业简介土木工程专业简介图1-30 北洋大学堂 目前，全国有近500余所高等院校开设了土木工程专业，以培养从事土木工程设计、施工、管理、咨询、监理等方面的专业技术人才。1.4.1 土木工程专业简介土木工程专业简介 从人才培养的层次来分，土木工程专业培养的人才有专科、本科（工学学士）、硕士（工学硕士）、博士（工学博士）等几个层次。按照“大土木”的人才培养目标与方案，本科土木工程专业下设建筑工程、道路工
37、程、桥梁工程等若干专业方向，但专业都统一为土木工程。 在本科教育阶段，土木工程专业属于大的一级学科专业，到硕士或博士阶段则具体分为二级学科专业，如结构工程、岩土工程、防灾减灾与防护工程、桥隧工程等。1.4.2 土木工程专业人才培养目标土木工程专业人才培养目标1要求掌握的要求掌握的知识知识1）具有基本的人文社会科学基本理论知识和素养 在哲学及方法论、经济学、法律等方面具有必要的知识；对文学、艺术、伦理、历史、社会学及公共关系学等方面进行一定的修习。2）具有较扎实的自然科学基本理论知识 掌握高等数学，了解现代物理、化学的基本知识；了解当代科学技术发展的其他主要方面和应用前提。1.4.2 土木工程专
38、业人才培养目标土木工程专业人才培养目标3）具有扎实的专业基础知识和基本理论 掌握工程力学、流体力学、结构工程和岩土工程的基本理论；掌握工程规划与选址、工程材料、结构分析与设计、地基处理、施工技术和施工组织等方面的基本知识；掌握有关工程测量、测试与试验的基本技能，了解建设项目管理方面的基本内容。1.4.2 土木工程专业人才培养目标土木工程专业人才培养目标2要求具备的能力要求具备的能力 培养综合应用各种手段（包括外语）查询资料、获取信息的基本能力；具有储存、记忆、交流信息的技能。 培养运算、实验、测试、计算机应用、设计、绘图、操作等技能，形成较强的解决实际问题的能力。 培养交谈、联络、协调、合作、管理等方面的技能，形成初步的组织管理能力。 具有进行工程设计、施工、管理的初步能力；了解土木工程的主要标准与法规；经过一定环节的训练，具有一定的研究和科技创新能力。Thank You!
