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土 木 工 程 概 论 赵 宪 忠 同 济 大 学 赵 宪 忠 陈 以 一 土 木 工 程 和 土 木 工 程 师 Civil Engineering & Civil Engineers 土 木 工 程 是 什 么 学 习 土 木 工 程 的 乐 趣 土 木 工 程 师 是 怎 样 工 作 的 如 何 成 为 一 个 好 的 土 木 工 程 师 土 木 工 程 的 未 来 工 程 师 充 满 了 想 象 与 创 造 土 木 工 程 是 什 么? 化 学 工 程 土 木 工 程 电 气 工 程 机 械 工 程 住, 首 先 是 住 宅 推 而 广 之, 所 有 的 建 筑 物, 也 即 房 子, 都 可 以 归 入 住 的 范 畴 住 衣 食 住 行 土 木 工 程 住 宅 住 宅 使 用 功 能 平 面 布 置 采 光 日 照 保 温 上 下 水 外 观 造 型 色 彩 质 感 1

住 宅 住 宅 结 构 基 础 柱 梁 楼 板 墙 板 宾 馆 和 办 公 楼 45 米 高 尖 塔 商 务 和 办 公 楼 88~92 层 之 间 1~26 层 27~90 层 时 空 隧 道 根 基 文 化 体 育 设 施 文 化 体 育 设 施 2

文 化 体 育 设 施 文 化 体 育 设 施 文 化 体 育 设 施 文 化 体 育 设 施 工 厂 能 源 3

工 厂 与 工 业 土 木 工 程 是 什 么? 冶 金 电 石 油 化 工 机 械 造 船 机 车 汽 车 军 工, 纺 织 成 衣 电 子 食 品 加 工 玩 具, 烟 囱 管 道 储 罐 设 备 基, 人 类 向 自 然 界 的 拓 展, 伴 随 着 主 体 和 客 体 的 移 动, 从 人 类 移 动 自 己 的 双 腿, 到 发 展 各 种 交 通 设 施, 都 离 不 开 路, 陆 路 水 路 空 路 行 住 道 路 铁 路 和 轨 道 交 通 隧 道 桥 梁 4

桥 梁 码 头 机 场 食 土 木 工 程 是 什 么? 行 住 衣 水 库 大 坝 农 用 设 施 5

堤 坝 城 市 供 水 和 排 水 系 统 土 木 工 程 的 广 阔 范 围 土 木 工 程 涉 及 到 道 路 铁 路 桥 梁 隧 道 港 口 机 场 楼 房 等 各 种 结 构 设 施 的 设 计 建 造 和 维 护 建 筑 工 程 交 通 土 建 工 程 井 巷 工 程 水 利 水 运 设 施 工 程 城 镇 及 建 筑 环 境 设 施 工 程 防 灾 减 灾 工 程, 都 属 于 广 义 的 土 木 工 程 范 围 交 通 工 程 地 下 工 程 防 灾 工 程 建 筑 工 程 土 木 工 程 环 境 工 程 桥 梁 工 程 土 木 工 程 的 定 义 (1) The New Encyclopaedia Britannica,1998 年 第 15 版 设 计 和 修 建 各 种 为 公 众 服 务 的 结 构 工 程 设 施 的 科 学 技 术 土 木 石 明 末 清 初,Civil Engineering 一 词 传 入 中 国, 当 时 的 翻 译 家 将 其 译 为 土 木 工 程 土 木 工 程 的 定 义 (2) 混 凝 土 钢 材 沥 青 Civil Engineering Military 塑 料 玻 璃 各 类 金 属 高 分 子 材 料 6

土 木 工 程 的 定 义 (3) 土 木 工 程 好 学 吗? 好 玩 吗? 土 木 工 程 作 为 一 种 系 统 的 产 业 活 动, 其 实 质 是 生 产 的 过 程, 或 者 说, 是 创 造 或 者 制 造 一 种 特 定 产 品 的 过 程 探 索 性? 受 人 尊 敬? 作 为 工 程 学 科 ( 工 科 ) 的 一 个 门 类, 它 是 建 立 在 近 代 科 学 及 原 理 和 科 学 方 法 基 础 上, 以 土 木 工 程 为 对 象 的 一 门 技 术 科 学 帮 助 他 人 更 好 生 活? 创 造 新 事 物? 赚 钱 吗? Airport terminals Train stations Theatres Stadiums Exhibition centres 这 有 种 美 度 是 的 建 筑 是 美 的 一 种 创 造 永 恒 度 和 典 雅 的 冲 动!!! 这 近 种 乎 美 永 是 恒 的 的 土 木 工 程 师 是 怎 样 工 作 的? 这 是 种 典 美 雅 又 的 7

BC221 AD652 AD1721 AD1890 AD1990 现 代 土 木 工 程 与 工 程 学 科 经 验 数 学 经 验 学 概 念 数 学 经 验 学 数 学 经 验 科 学 知 识 经 验 社 会 知 识 土 木 工 程 和 近 代 科 学 技 术 密 切 联 系 在 一 起, 使 得 近 代 和 现 代 的 土 木 工 程 区 别 于 历 史 上 的 土 木 工 程 其 最 重 要 的 区 别, 就 是 近 现 代 的 土 木 工 程 成 为 一 门 系 统 的 学 科 虽 然 古 代 的 土 木 工 程 项 目 也 只 有 在 符 合 科 学 原 理 的 基 础 上, 才 能 实 现, 但 从 事 土 木 工 程 项 目 建 设 的 人 们 对 科 学 原 理 的 认 识, 主 要 是 通 过 经 验 的 积 累 来 感 受 和 获 取 近 现 代 的 土 木 工 程 则 不 再 仅 仅 依 赖 经 验, 而 更 依 托 于 建 立 在 观 察 和 系 统 试 验 基 础 上 的 科 学 理 论, 包 括 学 和 材 料 科 学 的 理 论, 而 这 些 理 论 的 掌 握 还 有 赖 于 广 泛 的 数 学 知 识 约 250 年 前 的 工 业 革 命 后 诞 生 四 大 工 程 学 科, 土 木 工 程 学 科 建 立 在 数 学 物 理 学 的 基 础 之 上 现 代 土 木 工 程 与 工 程 学 科 人 类 历 史 年 代 最 久 远 的 技 术 科 学 土 木 工 程 学 科 新 的 学 科 分 支 学 科 内 容 工 程 技 术 的 扩 展 机 械 工 程 学 科 电 气 工 程 学 科 化 学 工 程 学 科 和 现 代 材 料 计 算 机 技 术 控 制 技 术 信 息 技 术 等 结 合 从 工 匠 到 工 程 师 技 术 和 科 学 的 紧 密 结 合, 使 得 历 史 上 曾 经 存 在 的 工 匠 式 的 专 家, 转 变 为 现 代 意 义 上 的 工 程 师 ; 专 门 化 的 工 程 师 的 出 现, 可 以 说 是 近 现 代 的 土 木 工 程 区 别 于 古 代 土 木 工 程 的 又 一 个 显 著 标 志 土 木 工 程 的 这 一 发 展 或 者 说 是 进 化, 丝 毫 没 有 排 斥 工 程 活 动 必 须 依 靠 经 验 积 累 的 事 实, 直 到 今 天, 在 工 程 师 的 教 育 过 程 中 仍 然 高 度 重 视 经 验 的 积 累 ; 但 是, 科 学 素 养 的 培 养, 技 术 理 论 的 学 习, 实 验 能 的 训 练, 是 土 木 工 程 师 之 所 以 为 工 程 师 而 非 工 匠 的 一 个 根 本 性 的 要 求 土 木 工 程 师 怎 样 工 作? CASE STUDY 工 程 内 容 : 建 造 一 所 公 寓 式 建 筑 观 察 内 容 : 土 木 工 程 师 的 工 作 内 容 工 程 选 址 和 场 地 评 价 地 质 工 程 学 土 学 岩 石 学 地 震 工 程 学 可 行 性 研 究 : 安 全 性 与 经 济 性 评 价 周 边 环 境 是 否 合 适 建 造 这 样 一 个 人 口 比 较 集 中 的 建 筑 物? 如 果 建 筑 物 选 址 在 一 个 容 易 发 生 滑 坡 的 山 脚 下 显 然 是 不 合 适 地 基 条 件 是 否 允 许 建 造 这 样 一 个 建 筑 物? 如 果 建 筑 物 下 方 的 泥 土 特 别 差, 是 否 可 以 适 当 地 挪 一 下 位 置, 以 便 将 来 减 少 地 基 处 理 所 需 要 的 费 用, 或 者 避 免 将 来 有 地 震 发 生 时, 地 基 先 发 生 破 坏 业 主 ( 甲 方 ) 规 划 师 建 筑 师 地 质 工 程 师 气 象 工 程 师 工 艺 工 程 师 政 府 管 理 部 门 8

方 案 设 计 技 术 设 计 ( 结 构 设 计 ) 材 料 学 结 构 学 岩 土 学 经 济 与 法 律 选 用 何 种 结 构 材 料? 砌 块 木 材 钢 筋 混 凝 土 钢 玻 璃 膜, 设 计 何 种 结 构 体 系? 墙 承 重 框 架 承 重 混 合 承 重, 设 计 何 种 基 础? 天 然 基 础 浅 基 础 深 基 础, 未 来 的 施 工 可 行 性? 施 工 条 件 运 输 条 件 环 境 保 护 条 件, 业 主 ( 甲 方 ) 规 划 师 园 林 工 程 师 环 境 工 程 师 建 筑 师 工 艺 工 程 师 设 备 工 程 师 数 学 学 材 料 学 结 构 学 计 算 学 工 程 图 学 建 立 结 构 模 型 初 选 构 件 尺 度 计 算 结 构 承 受 的 荷 载 材 料 重 量 家 具 重 量 人 的 活 动 重 量 刮 风 下 雪 温 度 地 震, 计 算 荷 载 作 用 下 结 构 的 反 应 值 内 ( 应 ) 变 形 振 动, 构 件 尺 度 调 整 计 算 适 用 性 安 全 性 强 度 刚 度 稳 定, 抗 裂, 抗 疲 劳, 设 计 意 图 的 工 程 表 达 设 计 图 纸 设 计 文 书 设 计 反 馈 修 改 完 善 业 主 ( 甲 方 ) 规 划 师 建 筑 师 工 艺 工 程 师 设 备 工 程 师 施 工 设 计 和 实 施 测 量 学 机 械 电 工 学 材 料 工 程 招 投 标 经 济 法 律 公 关 制 定 施 工 方 案 施 工 计 算 施 工 组 织 设 计 控 制 施 工 环 节 测 量 材 料 设 备 动, 场 地 布 置 施 工 顺 序 运 输 调 配 人 安 排, 施 工 质 量 生 产 安 全 设 计 调 整 与 工 种 协 调 设 备 管 道 装 修, 经 济 指 标 控 制 预 算 概 算 结 算 材 料 供 应 商 构 件 制 作 商 运 输 商 机 械 工 程 师 电 气 工 程 师 设 备 工 程 师 建 筑 师 监 造 工 程 师 经 济 师 维 护 检 测 加 固 与 改 造 建 筑 的 生 命 周 期 诞 生 ( 建 造 ) - 岁 月 流 逝 ( 使 用 ) - 病 毒 攻 击 ( 超 载 灾 害 ) - 老 化 ( 材 料 结 构 ) 监 测 检 测 与 诊 断 测 试 监 控 判 断 结 构 维 护 加 固 与 改 造 方 案 设 计 材 料 施 工 现 代 土 木 工 程 师 怎 样 成 为 一 个 土 木 工 程 师? 知 识 能 怎 样 成 为 一 个 好 的 土 木 工 程 师? 经 验 直 觉 自 然 科 学 人 文 科 学 综 合 素 质 9

自 然 科 学 数 学 自 然 科 学 物 理 和 化 学 同 属 建 筑 的 基 石 数 学 桥 同 源 雨 自 然 科 学 环 境 科 学 风 自 然 科 学 计 算 机 科 学 结 构 分 析 模 拟 人 脑 进 行 设 计? 雪 社 会 科 学 地 理 民 俗 与 风 水 社 会 科 学 历 史 与 民 俗 历 史 10

社 会 科 学 历 史 与 民 俗 社 会 科 学 法 律 与 人 文 还 有 哪 些 自 然 科 学 社 会 科 学 知 识 和 个 人 素 质 是 成 为 土 木 工 程 师 所 必 须 的? 1 2 3 4 5 6 矩 感 受 到 推 与 拉 知 识 结 构 学 与 材 料 我 被 万 有 引 所 吸 引 知 识 结 构 学 与 材 料 知 识 结 构 学 与 材 料 r 梁 的 概 念 万 有 引 定 律 结 材 构 料 学 学 粗 壮 而 结 实 的 不 易 屈 曲 11

知 识 结 构 学 与 材 料 知 识 结 构 学 与 材 料 形 态 作 用 柞 木 比 杉 木 硬 ( 材 料 的 强 度 ) 磨 尖 的 矛 易 刺 穿 ( 应 的 概 念 ) 我 的 质 量 m 又 增 大 了? 向 量 作 用 截 面 作 用 高 度 作 用 仿 生 学 面 作 用 知 识 结 构 学 与 材 料 实 践 经 验 已 建 结 构 的 观 察 Stiff Strength stability Light All OK! Not stiff enough (need bigger E) Not stable enough Not strong enough (need bigger σ y ) Too heavy (need lower ρ) Jiaojiea.swf Gangjiea.swf 第 六 感 觉 天 生 的 能? 第 六 感 觉 天 生 的 能? 哪 里 最 容 易 破 坏? 时 装 人 体 骨 骼 12

能 结 构 开 发 你 的 潜 能 土 木 工 程 师 的 素 质 要 求 创 新 创 能 新 能 充 满 变 数 的 工 程 对 象 : 勇 于 创 新 公 关 能 管 理 能 工 程 能 科 研 能 表 达 能 责 任 重 大 的 职 业 性 质 : 求 实 严 谨 协 调 合 作 的 工 作 要 求 : 团 结 协 作 知 识 结 构 自 学 能 永 无 止 境 的 发 展 领 域 : 终 身 学 习 实 践 经 验 综 合 素 质 能 结 构 工 程 师 的 素 质 培 训? 工 程 师 培 养 训 练 的 三 个 阶 段 本 科 学 习 : 专 业 入 门 (4 年 ) 培 养 基 本 素 质 奠 定 专 业 基 础 接 受 职 业 工 程 师 的 初 步 训 练 工 程 师 实 习 : 职 业 训 练 (5 年 或 以 内 ) 职 业 资 格 参 加 实 际 工 作, 取 得 工 程 师 终 身 学 习 : 专 业 提 高 与 土 木 工 程 相 关 的 本 科 专 业 设 置 土 建 类 土 木 工 程 建 筑 环 境 与 设 备 工 程 给 水 排 水 工 程 水 利 类 水 利 水 电 工 程 港 口 与 航 道 工 程 农 业 工 程 类 水 文 与 水 资 源 工 程 农 业 建 筑 环 境 与 能 源 工 程 农 业 水 利 工 程 本 科 专 业 评 估 制 度 专 业 评 估 社 会 和 行 业 对 专 业 教 育 质 量 进 行 合 格 与 否 的 认 定 同 济 大 学 土 木 工 程 专 业 的 评 估 情 况 同 济 大 学 在 全 国 400 余 个 土 木 工 程 类 专 业 中 首 批 通 过 专 业 评 估 2005 年 接 受 了 第 3 次 评 估 / 400; 6+6; 2; 1 工 程 专 业 评 估 的 国 际 互 认 13

注 册 工 程 师 制 度 注 册 师 制 度 国 家 或 行 业 对 负 有 社 会 责 任 的 技 术 工 作 者 的 资 格 认 定 注 册 结 构 工 程 师 注 册 工 程 师 认 定 资 格 的 年 限 规 定 ( 中 国 英 国 美 国 ) 及 与 专 业 评 估 的 关 系 注 册 结 构 工 程 师 的 考 试 制 度 注 册 工 程 师 的 责 任 和 权 利 注 册 师 的 跨 国 界 执 业 及 国 际 准 入 土 木 工 程 师 的 职 业 形 式 本 科 硕 士 或 博 士 管 理 管 理 工 程 师 其 他 管 理 者 施 工 监 理 施 工 工 程 师 监 理 工 程 师 专 业 教 育 教 师 工 程 师 研 究 开 发 开 发 工 程 师 实 验 工 程 师 设 计 咨 询 设 计 工 程 师 咨 询 工 程 师 数 字 技 术 ( 遥 感 GPS) 今 天 和 明 天 的 土 木 工 程 可 能 向 哪 些 方 向 发 展? 材 料 科 学 ( 膜 ) 数 字 技 术 规 划 14

材 料 科 学 ( 复 合 木 材 ) 材 料 科 学 ( 玻 璃 ) 结 构 技 术 ( 张 体 系 ) 计 算 技 术 计 算 技 术 试 验 技 术 抗 风 15

试 验 技 术 抗 震 试 验 技 术 抗 火 试 验 技 术 自 动 化 技 术 信 息 与 控 制 技 术 沉 降 控 制 45 米 高 尖 塔 信 息 与 控 制 技 术 震 动 控 制 88~92 层 之 间 1~26 层 27~90 层 稳 定 之 球 根 基 16

札 幌 体 育 场 机 械 控 制 挑 战 学 的 极 限 棒 球 场 模 式 草 坪 卷 走, 看 台 移 位 移 动 球 场 直 线 推 进 球 场 就 位, 移 动 墙 关 闭 球 场 与 看 台 连 动 转 90 度 足 球 场 模 式 覆 盖 更 大 的 范 围 让 工 程 结 构 随 心 所 欲 与 大 自 然 更 亲 密 的 接 触 下 海 17

接 近 天 空 向 更 广 的 空 间 拓 展 把 建 筑 造 到 星 球 上 博 采 众 长 日 新 月 异 计 算 机 技 术 材 料 科 学 数 值 计 算 技 术 控 制 技 术 自 动 化 技 术 土 木 工 程 环 境 科 学 信 息 科 学 测 试 技 术 管 理 科 学 交 叉 发 展 水 利 工 程 管 理 工 程 环 境 工 程 材 料 工 程 软 件 工 程 土 木 工 程 防 灾 工 程 船 舶 工 程 交 通 工 程 海 洋 工 程 宇 航 工 程 汽 车 工 程 徐 匡 迪 院 士 的 话 2002 年 中 国 科 协 学 术 年 会 徐 匡 迪, 中 国 工 程 院 院 士, 冶 金 工 程 专 家, 上 海 市 前 任 市 长 MBA 培 养 不 出 企 业 家 我 接 触 过 许 多 国 际 著 名 的 管 理 专 家, 包 括 美 国 一 些 商 学 院 的 院 长, 他 们 大 多 不 是 学 管 理 的 最 理 想 的 管 理 者 应 是 工 程 科 技 出 身, 然 后 去 研 修 管 理 方 面 的 硕 士 课 程, 学 一 点 经 济 知 识, 掌 握 一 些 企 业 运 行 的 技 巧 没 有 一 大 批 优 秀 的 工 程 科 技 人 才, 我 国 经 济 的 发 展 和 综 合 国 的 提 高 将 会 受 到 很 大 制 约 不 管 哪 一 个 行 业 的 工 程 师, 都 能 成 为 受 人 尊 敬, 千 千 万 万 优 秀 学 生 向 往 的 职 业 18

结 束 语 土 木 工 程 是 什 么? 是 永 伴 人 类 生 存 而 青 春 不 衰 的 学 科 和 产 业 土 木 工 程 师 怎 样 工 作? 面 对 不 会 重 复 的 对 象 而 无 限 开 拓 自 己 的 创 造 如 何 成 为 土 木 工 程 师? 离 开 这 个 教 室 就 开 始 新 的 学 习 和 思 考 明 天 的 土 木 工 程 将 向 哪 些 方 向 发 展? 你 们 今 后 几 十 年 创 造 的 业 绩 是 最 可 靠 的 答 案 19