寻求土木工程结构的创新设计范例
【编辑此段】土木工程学科分类(代码:0814):
081401岩土工程081402结构工程081403市政工程隧道工程081404供热、供气、通风与空调工程081405防灾减灾工程与防护工程081406桥梁与隧道工程。
[编辑本段]土木工程的基本属性
土木工程有以下四个基本属性。
综合性
一项工程设施的建设一般要经过勘察、设计、施工三个阶段，这就需要运用工程地质勘察、地质调查、水文地质调查、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、施工设备、工程机械、施工经济等学科、施工技术、施工组织等领域，以及计算机、力学测试技术。所以土木工程是一门综合性学科，涉及面很广。随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程学科也发展成为一个内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。比如，就土木工程建造的工程设施的功能而言，一部分是用于居住和生活的，甚至是作为“埋在地下”的坟墓；有的被用作生产活动场所；有的用于陆海空运输；有的用于水利；有的是作为信息传递的工具；有些是作为能量传递的手段等等。这就要求土木工程要综合利用各种物质条件来满足多种需求。土木工程发展了许多分支学科，如房屋工程、铁路工程、道路工程、机场工程、桥梁工程、隧道及地下工程、特殊工程结构、给排水工程、城市供热供气工程、港口工程、水利工程等学科。其中有些分支，如水利工程，由于自身工程对象的日益增多和专门科学技术的发展，已经从土木工程中分离出来，成为独立的学科体系，但在很大程度上仍然具有土木工程的特点。
社会性
土木工程是随着人类社会的发展而发展的。它所建造的工程设施反映了各个历史时期社会经济、文化、科技的发展状况，因此土木工程成为社会历史发展的见证之一。在古代，人们开始建造简单的房屋、道路、桥梁和沟渠，以满足简单生活和生产的需要。后来，罗马斗兽场为了满足战争、生产生活和宗教传播的需要，修建了城市、运河、宫殿、寺庙等建筑。许多著名的工程设施显示了人类在这个历史时期的创造力。例如，中国的长城，都江堰，大运河，赵州桥和应县的木塔，埃及的金字塔，希腊的帕台农神庙，罗马的供水工程，罗马圆形大剧场(斗兽场)，以及其他许多著名的教堂和宫殿。工业革命后，特别是20世纪，一方面，社会对土木工程提出了新的需求；另一方面，社会各领域都为土木工程的进步创造了良好的条件。比如建筑材料(钢材、水泥)工业化生产的实现，机械和能源技术以及设计理论的进步，都为土木工程提供了物质和技术保障。因此，这一时期的土木工程有了突飞猛进的发展。世界各地涌现出大型现代化工业厂房、摩天大楼、核电站、公路铁路、大跨度桥梁、大口径运输管道、长隧道、大运河、大坝、大机场、大海港、海洋工程。现代土木工程不断为人类社会创造全新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。
实用性
土木工程是一门实践性很强的学科。早期的土木工程是通过工程实践，总结成功的经验，特别是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始，以伽利略和牛顿为首的现代力学与土木工程实践相结合，逐渐形成了作为土木工程基础理论学科的材料力学、结构力学、流体力学和岩体力学。只有这样，土木工程才能从经验逐步发展到科学。在土木工程的发展过程中，工程实践经验往往先于理论，工程结构力学事故往往表现出不可预见的新因素，引发新理论的研究和发展。到目前为止，许多工程问题的处理在很大程度上仍然依赖于实践经验。土木工程技术的发展主要依靠工程实践而不是科学实验和理论研究的原因有二:一是一些客观条件过于复杂，无法如实地进行室内实验或现场测试和理论分析。如地基、隧道、地下工程的应力变形及其随时间的变化，仍需参考工程经验进行分析判断。第二，只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。比如建起了高层建筑、高耸的塔楼、大跨度的桥梁，工程的抗风、抗震问题凸显，可以发展这方面的新理论、新技术。技术、经济和建筑艺术的统一人们努力以最经济的方式建造一个工程设施，以满足使用者预定的需求，包括美学要求。项目的经济性与各种技术活动密切相关。项目的经济性首先表现在项目的选址和总体规划上，其次表现在设计和施工技术上。项目建设的总投资、项目建成后的经济效益和使用期间的维护费用都是衡量项目经济性的重要方面。这些技术问题密切相关，需要综合考虑。作为一种空间艺术，符合功能要求的土木工程设施首先通过整体布局、自身体型、各部分的大小比例、线条、色彩、明暗阴影以及周围环境表现出来，包括其与自然景物的和谐；其次，是通过工程设施附带的局部装饰体现出来的。工程设施的造型和装饰也能体现地方风格、民族风格和时代风格。一个成功而美丽的工程设施可以为周围的风景和城镇的外观增添美丽，给人以美的享受；反之，会破坏环境。在长期的土木工程实践中，人们不仅十分注重建筑艺术，而且取得了卓越的成就；此外，对于其他工程设施，通过使用不同的建筑材料，如石材、钢材和钢筋混凝土，许多具有美丽艺术和良好功能的项目都与自然环境相协调。中国古代的万里长城，现代世界的许多电视塔和张桥都是例子。土木工程是建造各种工程设施的科学技术的总称。指勘察、设计、施工、维护等应用材料、设备和技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地面或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、机场、海上平台、给排水、防护工程等。机场建设工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助这些物质条件，经济方便地建造既能满足人们的使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，是土木工程的出发点和归宿。
[编辑此段]土木工程史上的三次飞跃
土木工程在土木工程的发展中起着关键作用，首先是土木建筑材料作为工程的物质基础，其次是相应发展起来的设计理论和施工技术。每当新的优秀的建筑材料出现，土木工程就会突飞猛进。早期，人们只能依靠泥土、木材等天然材料从事建筑活动。后来出现了砖、瓦等人造建筑材料，使人类第一次突破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前11世纪西周早期就制造了瓷砖。最早的砖出现在公元前5世纪至公元前3世纪战国时期的墓葬中。砖瓦的力学性能比土优越，可以就地取材，易于加工。砖瓦的出现，使人们开始广泛、大规模地修建房屋和城防工程。因此，土木工程技术发展迅速。直到18 ~ 19世纪，砖瓦作为土木工程中的重要建筑材料已经有两千多年的历史，为人类文明做出了巨大的贡献，甚至目前还被广泛使用。钢材的广泛应用是土木工程的第二次飞跃。20世纪70年代开始使用生铁，19世纪初使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。从19世纪中期开始，冶金工业冶炼和轧制出抗拉和抗压强度高、延展性好、质量均匀的建筑用钢，进而生产出高强度钢丝和钢缆。于是适应发展需要的钢结构蓬勃发展起来。除了原有的梁拱结构的应用外，新兴的桁架、框架、网格结构、悬索结构逐渐普及，结构形式百花齐放的局面。建筑物的跨度从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的几百米、上百米，直到近代的1000多米。于是大江大河海峡上建起了桥梁，地上建起了摩天大楼和高耸的铁塔，甚至地下还铺设了铁路，创造了前所未有的奇迹。为了适应钢结构工程发展的需要，在牛顿力学的基础上，材料力学、结构力学和工程结构设计理论应运而生。建筑机械、施工工艺、施工组织设计的理论也有所发展，土木工程从经验上升到科学，在工程实践和基础理论上有了新的面貌，从而促进了土木工程更加快速的发展。19世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件容易成型，但混凝土的抗拉强度很小，使用受到限制。19世纪中期以后，钢材产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料，钢材承受拉力，混凝土承受压力，充分发挥了各自的优势。自20世纪初以来，钢筋混凝土被广泛应用于土木工程的各个领域。自20世纪30年代以来，预应力混凝土出现了。预应力混凝土结构的抗裂性、刚度和承载力远高于钢筋混凝土结构，因此应用更为广泛。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占主导地位的历史时期。混凝土的出现给建筑带来了新的经济美观的工程结构形式，给土木工程带来了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。
[编辑本段]专业介绍
本专业学习工程力学、流体力学、岩土力学、市政工程的基础理论和知识。主要培养从事铁路、公路、机场及房屋、桥梁、隧道、地下工程的规划、勘察、设计、施工、维护等技术工作和研究工作的高层次工程人才。毕业生可在高校、设计部门、科研单位从事教学、设计、科研工作，岩土力学也可在管理、运营、施工、房地产开发等部门从事技术工作。
一、专业基本情况
1，培养目标本专业培养和掌握工程力学、流体力学、岩土力学、市政工程的基本理论和知识，具有从事土木工程的项目规划、设计、研发、施工和管理的能力，能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿山等设计、研究、施工、教育、管理、投资开发部门从事技术或工艺工作。2.培养要求本专业培养掌握工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程的基本理论和知识，具有从事土木工程项目规划、设计、研发、施工和管理的能力，能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿山等设计、研究、施工、教育、管理、投资开发部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。本专业学生主要学习工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程的基础理论，进行课程设计、实验仪器操作和现场实践的训练，具备从事土木工程规划、设计、研究、施工和管理的基本能力。毕业生应具备以下知识和能力:◆具有扎实的自然科学基础，了解当代科学技术的主要方面和应用前景；掌握工程力学、流体力学、岩土力学的基本理论，掌握工程规划与选择、工程材料、结构分析与设计、地基处理的基本知识，掌握建筑机械、电工、工程测量与试验、施工技术与组织的基本技术；具备工程制图、计算机应用、主要试验和测试仪器使用的基本能力，具备综合运用各种手段(包括外语工具)查询数据、获取信息的初步能力；◆了解土木工程的主要法律法规；具备工程设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。3、主要学科有力学、土木工程、水利工程。4.主要课程有材料力学、结构力学、流体力学、土力学、建筑材料、混凝土结构与钢结构、建筑结构、桥梁结构、地下结构、道路勘测与设计、路基路面结构、施工技术与管理。5.实践教学包括认识实习、测量实习、工程地质实习、专业实习或生产实习、结构课程设计、毕业设计或毕业论文等。6.研究周期为4年。7.学位:工程学士。8、原专业矿山建设、建筑工程、城市建设(部分)、土木工程、交通土木工程、工业设备安装工程、酒店工程、涉外建筑工程。
二、专业综合介绍
土木工程是非常特殊和系统的。因为土木工程师设计建造的结构几乎都是独一无二的，不可能出现两个一模一样的建筑。虽然有些建筑看起来一样，但是场地条件(地基、风荷载、地震荷载等。)的建筑是不同的。大坝、桥梁或隧道等大型建筑彼此完全不同。所以土木工程师要做好随时应对新的复杂情况的准备。同时，项目中需要考虑的相关因素很多，设计中的任何一个疏忽都会导致项目失败。另一方面，随着计算机技术的发展和完善，土木工程施工中的计算工作变得越来越方便快捷。所以任何一个对工科感兴趣的理科生报考土木是没有问题的，尤其是那些考虑问题全面系统的同学。选择学习土木工程可以充分发挥他们的个人才能。从市场需求来看，我国基础设施建设方兴未艾，大跨度结构和超高层工程纷纷建立。这种情况在未来几十年内不会有太大改变。这就需要大量高素质的建筑人才参与进来。同时，我国目前的建设管理水平非常落后，急需一批能够提高建设管理水平的人才。以房地产为例。目前房地产异常火热，但专业人才的培养才刚刚起步，这方面的高级人才在市场上还是凤毛麟角。出国方面，和电子、计算机相比还是有距离的。其实目前国内的建筑行业前景光明，考虑留在国内从事这个行业还是挺好的，也很实际。随着土木工程规模的扩大，以及随之而来的施工工具、设备和机械向多品种、自动化和大型化发展，施工也越来越机械化和自动化。同时，组织管理开始应用系统工程的理论和方法，越来越科学；一些工程设施的建设继续趋向于结构和部件的标准化以及生产的工业化。这样不仅可以降低成本，缩短工期，提高劳动生产率，还可以解决特殊条件下的施工问题，从而建成过去难以施工的工程。土木工程专业是运用数学、物理、化学、计算机信息科学等基础科学知识，力学、材料等技术科学知识，以及相应的工程技术知识，研究、设计和建造工业与民用建筑、隧道与地下建筑、公路与城市道路、桥梁等工程设施的学科。培养目标:本专业培养学生具有扎实的数学、物理、化学、计算机技术等自然科学基础知识，掌握工程力学、流体力学、岩土力学的基本理论和知识；掌握工程规划与选择、工程材料、工程测量、画法几何及工程制图、结构分析与设计、基础工程与地基处理、土木工程现代施工技术、工程检验与试验等基本知识和方法。了解工程防灾减灾的基本原理和方法，以及建筑设备和土木工程机械的基本知识。具备综合运用各种手段查询信息、获取信息的能力；具有经济、合理、安全、可靠地进行土木工程勘察设计的能力；具有解决施工技术问题、编制施工组织设计、开展项目管理和工程经济分析的初步能力；具备开展工程检测和工程质量可靠性评价的初步能力；具备应用计算机进行辅助设计和管理的初步能力；具备从事土木工程领域科学研究、技术创新和科技开发的初步能力。成为能够在房屋建筑、隧道及地下建筑、公路及城市道路、桥梁等领域的设计、施工、管理、咨询、监理、研究、教育、投资开发等部门从事技术或管理工作的高级工程技术人员。主要课程:工程数学、土木工程测量、土木工程材料、画法几何及工程制图、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学、土力学、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、桥梁工程、道路勘测设计、路基路面工程、土木工程施工与组织、土木工程专业英语等。毕业去向:可在政府机关建设职能部门、政府机关基建管理部门、工矿企事业单位、建筑和市政工程设计院、土木工程研究院、建筑、公路、桥梁等施工企业、工程质量监督站、工程建设监理部门、铁路局工务养护部门、房地产公司、工程造价咨询机构、银行、投资咨询机构从事技术和管理工作。或者可以获得结构工程、防灾减灾与防护工程、道路与铁路工程、桥梁与隧道工程、岩土工程、工程力学等学科的硕士学位；或者按照国家有关规定取得注册结构工程师、注册建筑师、注册土木工程师、注册监理工程师和注册造价工程师资格。
[编辑本段]设置高校
土木工程国家一级重点学科高校
(* * * * 6所)清华大学
同济大学
哈尔滨工业大学
浙江大学
湖南大学
中南大学
土木工程国家二级重点学科高校
(不包括拥有国家一级重点学科的高校)(* * * * 13)岩土工程中国矿业大学河海大学重庆大学四川大学
结构工程北京工业大学天津大学大连理工大学东南大学广西大学xi建筑科技大学
防灾减灾工程与防护工程解放军理工大学
桥梁与隧道工程北京交通大学西南交通大学
土木工程专业知识点一流的高校和科研院所。
(*** 25)北京工业大学北京交通大学北京工业大学长安大学大连理工大学东南大学福州大学国家地震局哈尔滨工业大学河海大学湖南大学华南理工大学华中科技大学解放军理工大学兰州交通大学清华大学天津大学同济大学武汉大学武汉理工大学Xi建筑科技大学西南交通大学浙江大学中国矿业大学中南大学重庆大学
土木工程硕士专业学位一流的高校和科研院所。
(*** 59) 安徽理工大学北京工业大学北京航空航天大学北京建筑工程学院北京交通大学北京科技大学长安大学长沙理工大学大连理工大学东南大学福州大学广州大学国家地震局哈尔滨工业大学合肥工业大学河北工业大学河海大学河南工业大学物流工程学院湖北工业大学湖南大学 华东交通大学华南理工大学华中科技大学中国人民解放军理工大学昆明理工大学兰州交通大学厦门大学兰州理工大学辽宁工程技术大学南京工业大学南京航空航天大学青岛理工大学清华大学山东大学山东建筑大学山东科技大学上海大学沈阳建筑大学石家庄铁道学院四川大学太原大学 天津城市建设学院天津大学同济大学武汉大学武汉大学Xi建筑科技大学西安科技大学西南交通大学浙江大学郑州大学中国地质大学中国矿业大学中南大学重庆大学重庆大学重庆交通大学
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