0、山言

? ? ? ? 愛(ài)課程上的公開(kāi)課其實(shí)很有價(jià)值，雖然大都已經(jīng)屬于近古視頻了，但并不顯得過(guò)時(shí)，正好年底沒(méi)幾天了，就打算趁著本年度的最后三個(gè)周末整理出一套公開(kāi)課的札記，然后在寶站專(zhuān)欄進(jìn)行灌水。這套公開(kāi)課名為『土木工程導(dǎo)論——從"有巢氏"到"鳥(niǎo)巢"』，共有11講，我計(jì)劃完成6篇札記。本章節(jié)的主要內(nèi)容是關(guān)于土木工程專(zhuān)業(yè)的概述，共有四部分內(nèi)容：什么是土木工程；土木工程的過(guò)去與現(xiàn)在；土木工程的未來(lái)；土木工程師。

? ? ? ? 土木工程與土木工程師（上）——沈世釗院士（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）——35:33。

? ? ? ? 土木工程與土木工程師（下）——沈世釗院士（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）——22:02 。

1、什么是土木工程

? ? ? ? 鑿?fù)翞檠ǎㄒ嗫勺骶虻貫檠ǎ?；?gòu)木為巢→燒土為磚；伐木為梁→大興土木?！巴聊竟こ獭币辉~創(chuàng)造者已不可考，出現(xiàn)時(shí)間大致在19世紀(jì)初。

? ? ? ? 【土木工程是建造各類(lèi)工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。它既指工程建設(shè)對(duì)象,包括建在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施，也指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、維修等專(zhuān)業(yè)技術(shù)?！俊獓?guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)的定義

? ? ? ? 土木工程的特點(diǎn)：①土木工程是人類(lèi)最古老的工程技術(shù)（有巢氏）；②土木工程體現(xiàn)人類(lèi)改造自然的智慧，是人類(lèi)文明的載體；③土木工程與人類(lèi)生活生產(chǎn)息息相關(guān)；④?chē)?guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。?

2、土木工程是人類(lèi)文明的載體?

（1）古代土木工程

? ? ? ??①木

? ? ? ? 我國(guó)古代的木構(gòu)架建筑體系在世界上獨(dú)樹(shù)一幟。

? ? ? ? 現(xiàn)存最早——山西南禪寺（公元782年）已有一千三百多年的歷史。

? ? ? ? 現(xiàn)存最高——應(yīng)縣木塔（公元1056年）。

? ? ? ? 現(xiàn)存最大——故宮（公元1420年）。

? ? ? ??②土-石-磚

? ? ? ? 長(zhǎng)城——兩千五百年以前開(kāi)始建造，最初是屬于土建筑材料是亂石與黏土，目前所見(jiàn)的長(zhǎng)城大多是六百年前明代以磚為材料制成的明長(zhǎng)城。

? ? ? ? 趙州橋——公元605-618年，敞肩式石拱橋。

? ? ? ??③水利工程

? ? ? ? 大禹治水——公元前21世紀(jì)，距今已有四千多年。

? ? ? ? 引漳灌鄴——西門(mén)豹，公元前5世紀(jì)。

? ? ? ? 都江堰——公元前256年，無(wú)壩飲水。

? ? ? ? 京杭大運(yùn)河——春秋吳國(guó)開(kāi)鑿，隋代擴(kuò)建，元代全線(xiàn)通航1794公里。大運(yùn)河與長(zhǎng)城并列為中國(guó)古代兩大工程。

? ? ? ??④文化

? ? ? ??木匠之祖魯班——公元前507-444年。

? ? ? ? 《考工記》——公元前5世紀(jì)。

? ? ? ? 《營(yíng)造法式》——宋朝李誡。

? ? ? ??⑤歐洲古代建筑

? ? ? ? 多以磚、石材為主。建筑風(fēng)格多以拱、穹頂為主，這是由于石材耐壓不耐拉。

? ? ? ? 古希臘雅典衛(wèi)城——公元前5世紀(jì)，磚石建造技術(shù)在當(dāng)時(shí)獨(dú)樹(shù)一幟。

? ? ? ? 古羅馬萬(wàn)神廟——公元前125年。

? ? ? ? 馬加爾渡槽橋——公元前19年，50公里，券拱技術(shù)，石結(jié)構(gòu)。

? ? ? ? 圣彼得大教堂——公元1626年，磚結(jié)構(gòu)。

? ? ? ??⑥古代土木工程特點(diǎn)

? ? ? ? 材料——天然材料、燒結(jié)材料。

? ? ? ? 工具——手工工具。

? ? ? ? 工程技術(shù)——經(jīng)驗(yàn)為主，缺少理論依據(jù)和指導(dǎo) 。

（2）近代土木工程

? ? ? ? 從18世紀(jì)中葉工業(yè)革命開(kāi)始算起 。從材料、設(shè)備、應(yīng)用領(lǐng)域到理論基礎(chǔ)，都實(shí)現(xiàn)了跨越式進(jìn)步。

? ? ? ??①工程材料和施工設(shè)備的發(fā)展

? ? ? ? 材料——鋼，1859年轉(zhuǎn)爐煉鋼法；水泥，1824年；鋼筋混凝土，1867年。

? ? ? ? 設(shè)備——盾構(gòu)技術(shù)、升降機(jī)、炸藥、鑿巖機(jī)、起重機(jī)。

? ? ? ??②成果

? ? ? ? 工程方面——1825年英國(guó)第一條鐵路；1863年倫敦第一條地鐵；1932年德國(guó)第一條高速公路；1886年美國(guó)芝加哥10層55米高層建筑。

? ? ? ? 理論方面——近代力學(xué)為土木工程奠定了理論基礎(chǔ)。（1638年，伽利略，梁的設(shè)計(jì)理論；1687年，牛頓，力學(xué)三大定律；1744年，歐拉，柱的穩(wěn)定理論；1773年，庫(kù)倫，土抗剪強(qiáng)度準(zhǔn)則，土壓力計(jì)算理論；1825年，納維，結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法）。

?? ? ? ?③代表成就

? ? ? ? 世界——1889年，eiffel鐵塔，鑄鐵、鋼；1931年，紐約帝國(guó)大廈，鋼筋混凝土，102層、381m；1937年，金門(mén)大橋，美國(guó)，鋼索橋；1869年，蘇伊士運(yùn)河，大西洋、地中海、印度洋；1914年，巴拿馬運(yùn)河，大西洋、太平洋；1936年，胡佛水壩，221.4m高，重力拱壩，大體積混凝土技術(shù)。

?? ? ? ?中國(guó)——1929年，南京中山陵，鋼筋混凝土；1934年，上海國(guó)際飯店，鋼結(jié)構(gòu)；1909年，京張鐵路，詹天佑；1937年，錢(qián)塘江大橋，茅以升，1453m，鐵路公路兩用大橋。

? ? ? ??④近代土木工程特征

? ? ? ??材料——由以土石磚為主向以鋼與混凝土為主轉(zhuǎn)變。

? ? ??? 理論——材料力學(xué)、理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)等工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論基本形成。

? ??? ? 施工——新工藝、新機(jī)械的加入使建筑規(guī)模擴(kuò)大，建造速度提高（加快）。

?? ?? ? 應(yīng)用領(lǐng)域——出現(xiàn)了鐵路、地鐵、高速公路等新領(lǐng)域 。

（3）現(xiàn)代土木工程?

? ? ? ??①城市建設(shè)一（立）體化

? ? ?? ?城市從僅僅平面發(fā)展向高空、地下立體發(fā)展，道路、管道立體布置，對(duì)城市一體協(xié)調(diào)要求較高。

? ? ? ??②交通網(wǎng)絡(luò)化，高速化

? ? ? ? 公路、鐵路、航運(yùn)形成網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)連接。交通高速化，設(shè)計(jì)要求大幅度提高。

? ? ? ??③工程設(shè)施功能化

? ? ? ? 對(duì)房屋建筑功能提出更多更高的要求，如空調(diào)控溫、通風(fēng)、集暖、電氣自動(dòng)化等，將功能設(shè)備連接在一起。已經(jīng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的空間土木工程。功能要求以及功能化設(shè)施，尤其是核電站、航洋平臺(tái)，等具有更強(qiáng)的功能要求。

? ? ? ??④現(xiàn)代土木工程新特點(diǎn)

? ? ? ? 材料輕質(zhì)高強(qiáng)化——高強(qiáng)混凝土、輕質(zhì)（鋁合金、建筑膜材、玻璃鋼）、節(jié)能環(huán)保材料（加氣混凝土、輕集料混凝土）。

? ? ? ? 分析理論精細(xì)化（計(jì)算機(jī)結(jié)合）——現(xiàn)代力學(xué)、數(shù)學(xué)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合。

? ? ? ? 施工過(guò)程工業(yè)化（不僅要機(jī)械化還要工業(yè)化）——構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)裝配化、施工機(jī)械化，信息技術(shù)發(fā)展為工業(yè)化提高了保障。

? ? ? ??⑤代表成就

?? ? ? ?世界——1992年，美國(guó)佐治亞穹頂；2010年，哈利法塔（迪拜塔）828m；1994年，英吉利海峽隧道；2002年，福爾柯克輪，升船機(jī)；2010年，阿聯(lián)酋迪拜棕櫚島，最大人工島。

? ? ? ? 中國(guó)——我國(guó)建設(shè)總量世界首位，復(fù)雜大型工程建造能力世界前列。上海環(huán)球、臺(tái)北101、香港環(huán)球、深圳京基、上海中心；400m以上超高層建筑中國(guó)占六成，但不少是由國(guó)外設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)；超大跨橋梁，中國(guó)占一半，且?guī)缀跞珵樽灾髟O(shè)計(jì)；西堆門(mén)大橋、蘇通大橋、重慶朝天門(mén)大橋、港珠澳大橋（50公里）；北京地鐵：世界最大規(guī)模，456km運(yùn)營(yíng)里程，每日1100萬(wàn)載客量；2009年，三峽工程，世界最大裝機(jī)容量2250萬(wàn)千瓦，壩高185m，重力壩；2006年，青藏鐵路，海拔最高和最長(zhǎng)的高原鐵路；鳥(niǎo)巢，造型復(fù)雜，難度大。

? ? ? ? 土木工程既是最古老的工程技術(shù)，也在不斷與時(shí)俱進(jìn)，發(fā)展成為以先進(jìn)科技武裝的現(xiàn)代工程技術(shù)，同時(shí)也必將為人類(lèi)社會(huì)的未來(lái)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

3、土木工程前景廣闊

（1）可持續(xù)發(fā)展土木工程

? ? ? ? 我國(guó)建材行業(yè)，消耗原材料50萬(wàn)t/年，二氧化碳排放量占我國(guó)所有行業(yè)總排放量40%，能耗占27%，產(chǎn)生的建筑垃圾占城市垃圾的1/3。

? ? ? ? 可持續(xù)發(fā)展：節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，與自然和諧共生。綠色、低碳、生態(tài)理念統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)、施工、使用、拆除。

? ? ??? ①提高建筑壽命——工程改造增加壽命。例如，美國(guó)金門(mén)大橋，改造后繼續(xù)使用。

? ? ? ? ②合理利用自然資源，開(kāi)發(fā)利用再生資源

? ? ? ? a、節(jié)地——合理布局，開(kāi)發(fā)地下空間；禁用黏土磚，節(jié)約土地資源。

? ? ? ??b、節(jié)材——廢料回收利用，高性能材料，可循環(huán)利用，再生混凝土。

? ? ? ? c、節(jié)水——污水、中水，再生水。

?? ? ? ?③提高能源利用率，綠色能源——做好保溫好以節(jié)約能源；利用風(fēng)能水能。

? ? ? ? ④注重環(huán)境保護(hù)——2000年，漢諾威世博會(huì)日本館，用再生紙作為筒狀構(gòu)件，建一個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)建筑，世博會(huì)結(jié)束后拆回去，加工成學(xué)生練習(xí)冊(cè)；2010年，上海世博會(huì)主題館，太陽(yáng)能光伏屋頂，保溫性能良好的生態(tài)墻，應(yīng)對(duì)太陽(yáng)西曬，減少能耗；2001年，英國(guó)伊甸園，利用廢礦區(qū)建成溫室植物園；德國(guó)漢堡城，提出生態(tài)城市計(jì)劃（ECO city），環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）超級(jí)土木工程

? ? ? ? 建筑尺寸巨大，系統(tǒng)復(fù)雜。渤海灣海底隧道構(gòu)想（山言，當(dāng)時(shí)還只是構(gòu)想，不過(guò)去年已納入“十四五”規(guī)劃，未來(lái)可期）；休斯頓穹頂構(gòu)想，在城市上空建穹頂；舊金山終極塔樓構(gòu)想，3200m，100萬(wàn)人居住。

（3）新環(huán)境土木工程：地下、海洋、荒漠、太空

? ? ? ? ①地下城市——1934年，美國(guó)哥倫比亞地下城市構(gòu)想（cave cities of tomorrow）；2028年，阿姆斯特丹市計(jì)劃建成地下60m的地下城（山言，如今已臨近2022年，尚未聽(tīng)說(shuō)其規(guī)劃開(kāi)工的消息）。

? ? ? ? ②海洋城市——海底生物圈2號(hào)構(gòu)想；水下摩天大樓構(gòu)想。

? ? ? ? ③外太空——外星開(kāi)拓構(gòu)想，外星基地。?

? ? ? ? 有些工程正在進(jìn)行，有些即將實(shí)現(xiàn)，有些還需要漫長(zhǎng)的探索，土木工程未來(lái)任重道遠(yuǎn)，前景廣闊。

4、土木工程師——光榮的職業(yè)

? ? ?? ?英國(guó)人斯米頓1771年提出土木工程師概念，并成立了世界上第一個(gè)土木工程師協(xié)會(huì)。布律內(nèi)爾，法國(guó)，盾構(gòu)技術(shù)；安曼，美國(guó)，金門(mén)大橋設(shè)計(jì)者；太沙基，土力學(xué)奠基者；詹天佑，京張鐵路；茅以升，錢(qián)塘江大橋；林同炎，結(jié)構(gòu)，（Mr.）預(yù)應(yīng)力混凝土先生。?

? ? ? ? 我國(guó)土木工程教育：1895年，天津，北洋西學(xué)學(xué)堂（北洋大學(xué)堂），即如今的天津大學(xué)；1896年，上海關(guān)北海鐵路官學(xué)堂，唐山交通大學(xué)，即如今的西南交通大學(xué)；南洋公學(xué)，即如今上海交通大學(xué)。

? ? ? ? 土木工程專(zhuān)業(yè)的內(nèi)涵廣泛、門(mén)類(lèi)眾多，歷史上曾經(jīng)包括的分支有：建筑工程、水利工程、鐵路工程、港口工程、公路與城市道路工程、海洋工程、橋梁工程、市政工程、地下工程、環(huán)境工程。

? ? ? ? 其中一些分支（如水利工程、鐵路工程、環(huán)境工程等）已逐漸發(fā)展成為獨(dú)立的專(zhuān)業(yè)，但是它們?nèi)詫儆凇按笸聊尽钡姆懂牎?

? ? ? ? 根據(jù)教育部專(zhuān)業(yè)目錄，目前土木工程包含6個(gè)專(zhuān)業(yè)：①土木工程（建筑工程為主）；②建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程；③給排水科學(xué)與工程；④建筑電氣與智能化；⑤城市地下空間工程；⑥道路橋梁與渡河工程。為避免混亂，土木工程稱(chēng)為大土木，而土木工程中的土木工程專(zhuān)業(yè)稱(chēng)為小土木。

? ? ? ? 2007年英國(guó)皇家工程院，認(rèn)為土木工程師應(yīng)具備堅(jiān)實(shí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，和以創(chuàng)新的方式解決實(shí)際工程的能力。

（1）知識(shí)

? ? ? ??土木工程師需掌握的知識(shí)：

? ? ? ? ①基礎(chǔ)類(lèi)知識(shí)：數(shù)學(xué)和力學(xué)等方面的知識(shí)。

? ? ? ? ②應(yīng)用類(lèi)知識(shí)：工程助測(cè)與規(guī)劃、建筑材料、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工與管理等。

? ? ? ? ③輔助類(lèi)知識(shí)：外語(yǔ)、計(jì)算機(jī)、相關(guān)政策法規(guī)等 。

（2）能力

? ? ? ? ①實(shí)踐創(chuàng)新能力；②溝通協(xié)作能力；③學(xué)習(xí)能力。

（3）職業(yè)素養(yǎng)

? ? ? ? ①責(zé)任意識(shí)，安全、質(zhì)量、環(huán)保、節(jié)約，對(duì)社會(huì)、自然以及未來(lái)的責(zé)任。

? ? ? ? ②科學(xué)精神，“不唯上，不唯書(shū)，只唯實(shí)”求實(shí)創(chuàng)新，追求新知，修正錯(cuò)誤。

? ? ? ? ③恪守職業(yè)操守，規(guī)章制度，堅(jiān)持原則，實(shí)事求是 。

? ? ? ? 【if you like safe drink water，clean environment，efficient transportation，thank a civil engineer.——美國(guó)康涅狄格州廣告牌】

? ? ? ? ?中國(guó)正在進(jìn)行世界最大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)（機(jī)遇）；中國(guó)也是自然災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家，需要良好的防災(zāi)能力，減災(zāi)能力（挑戰(zhàn)）；同時(shí)中國(guó)資源短缺，需要節(jié)約資源（責(zé)任）。我們面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，需要努力掌握先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)，鍛煉和培養(yǎng)工程創(chuàng)新能力，肩負(fù)起時(shí)代賦予的責(zé)任，為中華民族偉大復(fù)興和人類(lèi)文明進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。