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各位同学下午好，非常荣幸受建筑学部之托为大家介绍一下土木工程专业的相关知识。由于主要针对的是建筑年会，因此其中涉及一些土木工程与建筑学的联系和区别。 由于时间有限，另外就是本人比较年轻，经验不足。可能所讲的内容不够全面，不够深入。望大家见谅。 这里我从两个方面进行介绍：一是土木工程的基本概念及其发展历程。主要从土木工程是什么和土木工程的发展历程两个方面讲解。二是土木工程全过程，主要讲一下土木工程需要做什么？ 首先就是土木工程的基本概念及其发展历程。 土木工程沿用伦敦土木工程师学会的定义为利用伟大的自然资源为人类造福的艺术。 对于Civil engineering 这个名词最早是有英国工程师J.斯米顿在1750年提出来的。他只要是为了区别军事工程Military engineering而言的。 土木工程的定义若沿用国务院学位委员会在科学简介的定义为：是建造各类工程设施的科学技术的总称。它既包括土木工程的研究对象，建在地上、地下、水中的各种工程设施，也包括建造这些工程设施应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维护方面的技术。 下面我看一下，土木工程具体的范围： 土木工程的范围非常广泛，包括建筑工程，公路与城市道路工程，铁路工程，桥隧工程，机场工程，地下工程，给排水工程，港口、码头工程等，国际上，运河、水库、大坝、水渠也是土木工程的研究对象。 首先是建筑工程，图中显示的是上海浦东新区外滩的最繁华地段的建筑，这里有金茂大厦，上海国际金融中心，有香格里拉大酒店，有花旗银行，有Opec中心。有各式各样的建筑。 建筑工程包括工业建筑，民用建筑，农业建筑。其中民用建筑又分为住宅建筑和公共建筑。建筑按层数又分为单层建筑，多层建筑和高层建筑以及超高层建筑。这些我们会在后面展开进行讲解。 然后就是水利工程，图中显示的是三峡大坝。关于水利工程，主要目的是调控自然界的地表水和地下水，以达到除害兴利的目的而建造的工程都是水利工程。水利工程大多都离不开水，因此施工难度比较大。而且这类工程形体比较大，且大多是混凝土结构，因此涉及大体积混凝土的问题。一般情况下，大体积混凝土的水化热问题最为严重，内外温差较大，因此如果处理不好，就会导致表层裂缝的出现，而这些建筑物又离不开水，因此这些裂缝会影响大体混凝土的耐久性。因此必须对这类结构物进行专门的处理，避免这类问题的出现。 三是地下工程，图中显示的是一个地下建筑群，包括地下商场，地下交通系统。对于地下建筑而言，施工是最麻烦的，比较好的施工方法就是盾构法。它可以整体进行地下工程的建造，而又不影响上部建筑的实用和交通。 第四是港口工程，它是水路和陆路交通的枢纽。主要是为船舶提供安全停靠和作业的设施。 第五是给排水工程，图中显示的是东京的地下给排水系统，今年7.21，北京暴雨，77人遇难，排水系统受到重视，有人就找到东京地下排水系统的照片，感慨东京排水系统的强大和完善。在中国有个城市的地下排水系统也很好，那就是青岛，但不幸的是也是日本人建造的。 然后是桥梁工程，上图显示的是上海南浦大桥，其引桥很特别是，是一个环形的立交桥。下图是一个立交桥，其整体造型非常漂亮，与周围的环境非常协调。现代化的交通运输事业，和四通八达的交通网都离不开桥梁，特别是像重庆这么一个山水相间的城市，桥梁工程随处可见。 再然后是隧道工程，图中显示的是大学城隧道，大家应该都在这里经过过，而且重庆的隧道非常多，应该是说，这也是重庆的一大特点，隧道多，而且都很长。这条隧道总长7.8公里。当然造价也非常高，我估计每公里应该在一个亿左右。 然后是铁路工程，图中显示的是英国的铁路。对于铁路工程而言，就像这么一个转角处，要注意离心力的问题，应该是2008年山东境内胶济线有列车脱线，应该就是这个问题。 同时这里提醒大家一个问题。土木工程的发展，是和社会的发展相联系的。列车大喊提速，同时也清楚，土木工程应该同时考虑，对于不同时速的列车，这个倾斜度是不同的。其实桥梁工程也是一样，现在很多大卡车的吨位有所提高，而现在还有很多上个世纪七十年代的桥，仍然在服役，加上超载的原因，最近经常有桥梁因此而丧命的事故出现。 最后是公路与城市道路工程。图中显示的就是重庆机场高速。对于道路设计而言，一般分为几何和结构两个层面。结构设计包括路基、路面等，而几何设计，也是非常重要的，给大家举个例子。对于普通公路而言，可能转弯的地方是一个圆弧，而对于高速公路而言，转弯的地方不完全是一个圆弧，它从这个点曲线曲率为0，曲率逐渐增大的这个圆弧的曲率，同业另外一边，曲率要从圆弧曲率逐渐减小为0。这个事情很好解释，这主要是为了满足人民开车的需要，开车转方向盘，是慢慢的转到适当位置的，因此这么一个渐近线就是为了适应这个过程的。 这就是土木工程的主要的研究对象。 下面我们看一下，土木工程主要解决的问题； 提供人类生存所需要的空间、通道和环境。这是土木工程的根本目的和出发点。 能够抵抗自然灾害和人为破坏，自然灾害比如地震，台风等，人为破坏，比如说恐怖袭击等。 这是土木工程存在的根本原因。 三是要发挥材料的作用，这是土木工程的物质基础。 四是通过有效的技术途径和组织手段，利用各个时期社会能够提供的物质设备条件，“好、快、省”地组织人、财、物，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用。 然后我们看一下土木工程的四个基本属性， 社会性，它的发展随着社会不同历史时期的科学技术和管理水平的发展而发展。 综合性，它是综合应用各种工程技术，进行勘察、设计和施工的成果。 实践性：土木工程的整个过程影响因素很多，且非常复杂，不进行需要理论分析，而需要试验。 最后就是技术经济和艺术的统一性。这里我们要清楚，土木工程的设计和施工都要考虑经济性。要主要节约自然资源，节约成本。 谈到和艺术的统一性，我看一下建筑学和土木工程的区别。 提到建筑学和土木工程，有些同学可能会下意识地想：不就是两个盖房子的专业嘛，差不多的。实际上，无论从就业方向还是学习内容，两者的差距还是挺大的。不能把建筑学单纯地看成建筑艺术，而忽略建筑技术 首先土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。其专业是学习怎么去建造的学科，具体以建筑结构和建筑施工为研究对象。 建筑结构就是为建筑提供合乎使用空间并承受建筑物全部荷载和其他不可知荷载的骨架，以保证建筑物的安全和维持建筑的坚固程度。力学和结构是土木工程的重点学习方面。 建筑施工就是把设计图纸在制定区域通过技术手段和组织措施变成一个现实存在体。学习课程有建筑施工技术、测量、绘图识图等。 土木工程的主要目的是培养结构工程师和施工技术人员。 建筑学是研究建筑物及其环境的科学，包括建筑技术和建筑艺术的学科。 建筑技术的目的在于为人的各种活动提供一个良好的、舒适的和功能使用合理的环境空间，建筑设计和建筑构造等是建筑学专业其中主要的课程。 建筑艺术的目的在于创造建筑物优美的形体和建筑物所构成的空间给人的精神享受，建筑各种表现技法和建筑理论等都是建筑学专业学习的方面。 建筑学的主要目的就是培养建筑师。 下面这个表格呢，就列举了建筑学和土木工程的不同的任务， 对于建筑学而言，第一要主要确保建筑与城市总体规划的协调，同时要主要建筑和周围环境的协调。 第二是要合理的布置和组织室内空间，满足人民舒适生活的需要。第三就是采用声光热都技术手段解决好采光，隔音和隔热的问题。最后就是艺术处理和室内装饰。 而土木工程，首先是要确定房屋承受的荷载，合理选用结构材料，然后是根据荷载和结构功能要求，正确的选择结构体系和结构形式，接下来是解决好结构的承载力，变形，稳定和抗倾覆问题。保证建筑的安全性，同时也要注意舒适度的要求，进行变形验算，比如说，如果变形过大，即使没有安全问题，但是人也会感觉到有问题，因此也需要去考虑。最后就是采用合理的施工方法去把构建建筑物。 土木工程和建筑学在上述方面有区别，但是它们之间也有联系。下面这个图就是一个非常典型的例子，这就是美国旧金山的金门大桥，这个结构的造型非常优美，同时它的结构也非常合理。正式因为采用这么一种结构形式，才使得这个主跨1280m的大桥能在上个世纪30年代成功建造，并在一个很长时间内都是世界上主跨最长的桥。这个桥主塔，高3百多米，看上去非常雄伟，也正式因此，很多人选择在这个桥上结束自己的生命，这个桥也因此誉为自杀圣地。据统计，有1200多人在这座桥上结束了自己的生命。但不管怎么样，这个桥体现了建筑和结构的统一。 然后我看一个反面的例子。 悉尼歌剧院，它的外形非常优美，犹如即将出海的白色风帆，与周围的环境非常相映。为什么说它是一个方面例子啊，这也是也因为这个建筑物象一个风帆。问大家一个问题，帆是用来做什么的啊，是为了顺风行舟的对吧，因此这个房子抗风不利，这个帆有67m高。另外，这个一个造型在当时非常难施工，这个房子是1959年动工，1973年才完成，历时14年，它的建造方案修改多次，才完成，可见其施工难度。而且据说这个房子的结构工程师也是当时国际上最著名的。 本文来源：https://www.dywdw.cn/6eea35733968011ca2009118.html
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2022-07-18
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