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1、土木工程既是一门科学，同时也是一门应用技术，是为人服务的的职业，它建设了整个文明的物质基础。土木工程的根本工作目的是不断的提高生活的质量。所以我们不仅仅是一个工程技术人员，也是社会的建设者,积极的投身社会建设是我们应尽的责任。1 土木工程的历史发展土木工程的起源几乎是和人类文明的发展同步产生。远古人类利用树枝，岩石，泥土等材料构筑巢穴或者为掩埋死者而建造墓穴，这些都可以认为是土木工程的雏形。随着社会生产力的提高和第一次社会分工的完成，在氏族社会中，土木工程已经有了相当的发展水平了。在以后的奴隶社会和封建社会中，土木工程发展得相当缓慢。工程技术的传承主要是以经验的形式进行，长期徘徊在一个较低的水
2、平上。没有或者只有很少的专门的机械工具可以使用，所使用的材料主要是来自天然的木材，石料。（特别的，古代希腊也使用过一种由火山灰构成的天然混凝土构建圣庙和引水渠。）大型的工程主要依靠的是数目巨大的劳动力投入。代表工程建设最高水平的一般也是国家组织修筑的公用设施和宫殿等大型建筑。据记载，秦始皇驱使了数十万的民工修筑长城和陵墓，而参与埃及金字塔修建的民工也多达20万。这些古代的宏伟土木建筑今天都成了文明的标志。自然科学的发展大大加速了土木工程发展速度，力学和数学的发展使得土木工程由定性的经验主义的年代进入了定量的科学分析的年代。成为系统的，正式的科学。在这一时期，土木工程所采用的材料也由木，石等天然
3、材料过度到混凝土，钢材，玻璃，工程塑料等人工材料。这些材料相对以往的木石材料，具有更好的物理性能。这同时也推动了新的结构理论的突破。在古代也有众多的为数不少的著名工匠，但是他们不能称之为工程师，他们只是以一种经验和直觉知道工程实践的实施，并没有可靠的理论依据，也不曾从实践经验中总结出什么理论来。现代意义上的工程师直到18世纪才在欧洲出现。更晚一些，由于着重方向的不同，又分化为土木工程师和建筑工程师。土木工程师在发展过程中进一步的分工。现代意义的工程师的出现是土木工程发展的一个里程碑。2 土木工程的现状土木工程发展到今天已经成为了一门综合集成的学科。具有详细的分工和成熟的制度。和比较完备的理论体
4、系。自然科学和社会经济的飞速发展为土木工程的发展提供了丰富的理论武器和专门设备。也拓展了土木工程的范围。社会信息化的进步让工程师们的经验可以更加容易的保存，交流和传承。经验的大量积累也为理论的突破创造了条件。2.1 理论发展2.1.1 基础理论现代的土木工程已经是一个多学科交叉的综合，相关的自然科学和社会科学学科的进步都会对土木工程的发展产生影响。作为土木工程理论的一个支柱，力学在19-20世纪取得了巨大的发展。由于实际需要的推动，力学发展出许多小的门类，如弹性力学，损伤力学等，都服务于土木工程。现在的理论力学已经达到了一个相当成熟的境界。数学工具和计算机技术的发展也使得一些以前无法分析的问题
5、可以为工程师们所掌握。本时间初，随着边界层理论的发展，流体力学逐渐发展，并在此基础上发展出了湍流理论。固体力学也有很大的发展，对土木工程有直接作用的断裂力学的发生使得工程师们可以比较可靠的估计建筑物的强度和可靠性。这一发展改变了设计的观念。大大推动了结构研究的发展。2预应力理论的提出标志着力学理论进入了一个新时期。另一方面，有限元分析等新的数学分析方法在计算机技术的支持下迅速发展，拓宽了工程师的研究对象，使得工程师们能够把握更加复杂的系统。数学工具的发展不但作用在结构分析计算上，也体现在优化设计当中。概率与数例统计的应用完善了各种结构物的计算。材料科学的发展为土木工程带来了广阔的发展空间，新的
6、工程材料，如碳纤维，高强度混凝土，高分子复合材料等加入到土木工程的应用中来，为工程师提供了更多的选择。2.1.2空间结构材料和施工技术的进步必然推动结构理论的进步，现实需要也起到了很大的作用，20世纪大工业的发展对结构提出了很高的要求，结构理论在这双重推动下迅速发展，球壳结构，网架结构，薄膜结构等纷纷在实践中得到运用和发展。在不同的专业方向上，随着超高层建筑的发展，结构理论也不断发展，从框架到剪力墙再到筒式体系，越来越成熟。在桥梁工程方面，从比较原始的板梁桥，拱桥发展到现代常用的斜拉桥，悬索桥。发展不但体现在形式上，而且也体现内涵上。多种技术的交叉运用突破了单纯的桥梁结构的种类划分。并且出现了
7、一些独特的斜桥和曲线桥。2.2 工程实现的现状2.2.1 CAD的广泛应用电脑在土木工程设计上的重要性，已不再需要辩论。年代初期，利用电脑绘制各类平面、立面、剖面、细部等二度空间图集已成为全球事务所的标准方法。CAD技术使得工程师从烦琐的绘图作业中解放出来，大大提高了效率。CAD最重要的一个功能是它的虚拟现实功能，可以直观的反应和模拟建筑的外观，结构，以及在不同外力作用下的效果。如美国国家宇航局Ames研究中心的分布式虚拟风洞，这一共享的分布式虚拟环境用来观察三维不稳定流场。两个人协同工作，每人可在一个环境中从不同视点和观察方向观察同一流场数据。在国家大剧院的设计中，太原理工大学土木系结构分析
8、工作站，采用ANSYS软件成功地对中国国家大剧院进行了结构分析。验证计算内力、多种载荷组合工况下的变形、结构抗震分析以及验证结构设计的合理性与可靠性。为大剧院的顺利施工打下了基础。2.2.2 标准化和规范化和工业化大生产相适应，土木工程也经历了一个标准化规范化的过程。现在土木工程的规范化和标准化已经达到了相当的高度，不仅仅完成了单位和术语的统一，也形成了一整个由行业规范和国家强制标准共同构成的标准体系。统一的标准和规范使得技术资料有更大的通用性，同时也保证工程设施的可靠性。2.2.3 工程中的优化管理土木工程由图纸走向现实，这个过程中关系到很多的因素。比如成本问题，技术问题，资源问题，工期问题
9、以及这些问题的综合衔接等。这些因素也不是一成不变的，新的技术也许会增加单位成本，但是可以减少材料的用量，或者可以缩短工期。更多的使用自动机械可以减少雇员的数量，却不一定具有使用雇员时那种灵活性。工程建成后的使用也会遇到很多的问题。这些都有待于以管理手段来处理。特别是在复杂工程中更是如此。2.2.4 高度的社会化特征现代土木工程的建设，尤其是大型基础设施的建设，牵涉到社会的各个方面。对社会产生巨大的影响，包括经济的，政治的，甚至思想观点的影响。广泛的社会协作是现代土木工程的一个重要特点。小到一个城市道路岔口的改造。大到三峡工程这样的世纪工程，都体现了社会对土木的影响，有协助也有干预。从工程建设的
10、规划，立项，预算到建设过程，社会力量广泛的参与其中。同时工程自身也会对社会影响产生回馈。工程对资金，材料，设备，人员的要求，工程对周围环境的影响，工程建成后使用过程中的经济，环境等问题，都不仅限于土木工程技术本身。俗话说的“要想富，先修路。”从中也可以看出土木工程建设对社会经济的作用。而且类似三峡工程这种投资巨大，影响深远的工程甚至会影响到整个国家。在美国30年代的萧条时期，罗斯福总统曾经使用大量建设公共基础设施的手段来帮助国家走出经济危机。荷兰的须德海围海造陆工程也是的整个国家的面貌发生了根本的变化。现在我国政府也把西气东输，青藏铁路等巨型工程作为贯彻“西部大开发”的一种手段。社会化影响也包
11、括对建筑内部和周围小环境的影响，比如林立密集的高楼将改变小范围内空气流动状况，有时会在建筑物底部产生突然的强大的湍流，高楼内部的消防，安全也是和楼本身的建筑设计和建筑结构直接相关的。大面积的玻璃幕墙可能在阳光作用下带来意想不到的“光污染”32.2.5 现代优秀土木工程作品现代社会大量的土木工程时间产生了大量优秀的土木工程作品，每一个作品都体现了多方面的特色，反映了土木工程的集成性和复杂性。一件优秀的作品，需要同时具有优秀的理论，优秀的设计，优秀的施工，优秀的规划等等，同时也需要其他各个方面的支持。应该同时达到结构，功能和美观上的高水准。平心而论，在80年代以前，我国国内能同时符合这三者的例子相
12、当少，大量的优秀土木工程作品主要是在国外，建于30年代的胡佛水坝可以称的上是一个典范。不仅是一个技术，施工的典范，而且同时也是经济和社会影响上的榜样。高耸倾斜的倒“U”字形大坝也极具视觉冲击力。建于70年代，在911事件中坍塌的世贸双子塔，也是相当优秀的建筑，不因为它的倒塌就否认这一点，从技术上说，它所采用的双层桶状结构在其后许多大楼上得到运用，它自身也一度成为纽约的标准，甚至成为美国强大形象的象征。一个优秀的土木建筑应该是同时具有科学和社会意义的。80年代后，随着我国经济的发展和科学实力的增强，也出现了一些优秀的土木工程作品，其中，我认为可以以南浦大桥和深圳国贸大厦为代表。杨浦大桥是国内第一
13、座自主设计的具有世界级水平的大型斜拉桥。也开创了我国桥梁历史的新篇章，从那以后，我们的大型桥梁飞速发展，现在已经进入世界先进行列。南浦大桥的意义不仅限于技术的突破也在于对精神突破，在其中李国豪院士功不可没。深圳国贸大厦曾是80年代国内的最高建筑物，尽管在现在它的高度已经比较平常，技术也不够突出，但是它的意义在于修建过程中三天一层楼的深圳速度。这不能仅视作是建设者的辛勤，更重要的是从中体现出的工程管理水平，这是我国第一次在工程管理水平上达到国际先进水平。2.3 现代意义的工程师为保障人民生命和财产的安全、保护公众社会利益，必须实行注册制度以强化建筑师、工程师的法律责任。建筑物的设计与监造需要具有
14、一定专业知识和技能并由国家认可其职业资格的人员来进行，一般都要通过考试注册，取得执业资格，才能独立从事这方面的工作，在工程界即为注册工程师。对工程师实行严格规范的注册制度是国际上通行的做法。目前，英国、美国、德国、加拿大、澳大利亚、日本等都已实行了注册工程师制度。执业人员一般只有通过接受专业教育获得相应的学位；取得必须的职业实践经验；通过资格考试；经过有法律效力的注册程序；并坚持接受继续工程教育，才能成为一名注册工程师。国际上一般掌握从大学本科第一年算起7-8年时间可以达到注册工程师的标准，欧洲各国一般7年，美国和加拿大8年。在经济全球化大趋势面前，我国也逐步在推行注册工程师制度。现在我国已经
15、建立教育考评机制，完成了注册工程师的立法构成，正在逐步实现与其他国家特别是亚太地区经济体的工程师资格互认。并按照国际惯例，组建能够代表国家参加国际协议的工程教育认定机构，以顺利开展工程教育的国际互认工作。3 未来土木工程的发展3.1 指导理论的继续发展在可以预见的将来，土木工程工程技术理论的核心部分仍然是力学，新的分析方法和新的数值处理方法将是土木工程中力学的突破方向。在对复杂结构，流体介质等情况下的受力分析和近似上，现有的方法仍然具有很大的局限性。更加专门化的数学在将来也应该有很大的发展，用以处理土木工程技术中复杂的数值问题。更先进的电子计算机的应用，使得对复杂的情况的模拟更有把握，更接近于
16、现实。力学也会突破宏观框架，向微观发展，控制论，虚拟现实等技术也在力学中加深影响。另一方面，土木工程学科将向周围继续发散，与材料，环境，化学，电子信息，机械。城市规划，建筑等相关学科进一步的交叉，融合，互相支持，互相服务。土木工程内部的次级学科也同时会在现实需要的推动下产生出新的学科，如对城市地下空间的大规模利用就使得新的地下规划学科有了产生和发展的必要。不同次级学科的理论也会相互渗透，比如现在就有一些大型体育场馆采用了类似桥梁的悬索结构。3.2 工程实现的变化土木建筑的最终目的是建设出合乎设计要求的工程构造物，从设计到成果中间需要一个很长的工程实现的过程。这也是土木工程一个重要的组成部分。甚
17、至可以说的土木工程最重要的方面，有了好的理论和设计，没有好的工程实践，一样的不会产生一个优秀的作品。信息时代正在迎面走来，其他学科和其他方面的新观点新技术，必然的也会影响到土木工程。并且为这一传统学科注入新的活力。包括控制理论，施工技术，新材料。环境工程，经济理论等等。3.2.1 全过程信息化信息化的特点将更深的渗透到未来的土木工程中，重点是但又不仅仅限于CAD方面，也对工程进度的管理。运行中数据资料的收集，分析，整理。对建筑物结构，强度，可靠性的分析和相应对策的决策等。这些也是主动控制和智能化实现的基础。全过程信息化对今后的土木建筑构造物的维护有很大的意义。比如可以使用植入的传感器配合电子计
18、算机实现对建筑全方位的实时的监控，及时掌握整个建筑物的状态。我国现在正是基本建设的高潮，20-30年后，现在这些建筑物逐渐进入维护期。如果能在现在建造过程中就做好各种信息化准备工作，对今后维护也大有帮助信息化也成为专家系统技术的基础。程序的解题能力不仅取决于它所采用的形式化体系和推理模式，而且取决于它所拥有的知识。要使一个程序具有智能，必须向它提供大量有关问题领域的高质量的信息输入。3.2.2可持续发展和人性化这两个要求是与社会经济的发展相适应的，社会的发展要求更加充分合理的利用资源，社会生活水平的提高也提高了对土木建筑设施人性化的要求。整个土木工程过程是建立在对资源和能源的不断消耗上的，在可
19、持续发展成为整个社会的主题的时候，土木工程也必然的要面对这个问题。对资源和能源的节约，包括在建设中的和使用过程中的，成为土木工程以后的一个方向，这要求有良好的设计和有效的运作管理机制，土木工程构筑物在它的整个寿命周期，从规划，设计，建造到建成后的使用，维护，拆除都要尽量的将对环境的影响降到最小，同时尽可能大发挥它的社会经济效应。这对土木工程提出了新的要求。具体的要求包括，资源的保护，资源再利用，污染控制和全方位的质量。我国正在施工中的青藏铁路较好的体现了可持续发展的特性，从设计环节开始就注意了对青藏高原脆弱生态环境的保护，全路设计为封闭构造，杜绝了固体废弃物的污染，也严格的控制了噪音污染。施工
20、过程中也相当注重对周围环境的影响。人性化则是近年来兴起的，主要是在体现在关系到人们日常生活使用的工业民用建筑方面。在今后将得到更多的重视，并扩散到其他的土木工程领域。设计，施工，维护，使用都对土木建筑提出了人性化的要求。国外为此提出过3E的概念。实用 （effetive）经济(economical)优美（elegancy），是一个逐渐提高的要求。我国现在在这方面还有欠缺，更多的注重了第一层次实用性的要求，对后两者有所欠缺。43.2.3 主动控制技术迄今，绝大部分的土木工程建筑都是被当作一个静态的，被动的物体。对周围环境的影响，如风动，温度变化，突发事件等只能依靠自身的结构进行被动的抵御。显得缺
21、少灵活性和应变能力。今后土木建筑设施的一个发展方向之一就是主动控制技术在建筑构造物中的应用。运用计算机技术和模糊控制技术，以及一些预设的控制结构。使得建筑物能够对各种环境因素做出适当的反应。主动控制技术的发展也是和信息化与自动化密切相关的，都依赖于电子技术的广泛运用。包括传感器技术和计算机控制技术。主动控制已经在发达国家的一些现代建筑中得到了一定的体现，比如芝加哥城的西尔斯塔，作为美国的第一高楼，它采用了一个位于地下基础上的，受计算机控制的平衡器来帮助整个建筑平衡风载荷。而计算机的控制根据来源于建筑内部数以千计的在建设过程中就植入的传感器。主动控制技术在土木工程防灾减灾上也有很大潜力。有研究表
22、明，在911事件中，如果能够有控制的在世贸大厦的几个关键点进行爆破，调节载荷分布，有希望可以避免更大悲剧的发生。5主动控制技术不但可以体现在结构上，也可以体现在功能上，香港的中银大厦利用一组计算机控制的透镜，用反射太阳光的方法来满足中庭的采光需要。这里同时也体现了人性化的特点。土木工程最后的作品都是一个大集合，体现出多方面的特点3.2.4 工程对象的拓宽伴随着其他方面的科技的发展和人类活动的扩张，土木工程的工程对象也会有很大的扩张，在可以预见的将来，人类的活动将向地下，海洋和太空的发展。土木工程在新材料，新科技等的支持下，在这些方面也大有用武之地。一些学者对此提出了一些很有创意的，同时也合情合
23、理的设想，比如环绕全球的超音速磁悬浮隧道，这是一个土木工程和最新科技相集合的范例。相当部分的工程将在大洋底部进行，这对现在的结构设计和施工技术都是一大考验。中国工程院的院士们也曾提出过中国城市地下空间利用的战略对策。以解决城市的可持续发展问题。6在另一方面，在纳米研究的过程中，研究人员发现了一些具有多种特异性质的材料。这在将来也有可能成为土木工程中的常用材料，甚至有希望取代现在的钢，水泥等材料成为主要的结构材料。历史上的经验证明，每一次材料的飞跃，也同时将促使工程技术产生飞跃。在实验室中已发现了一些自重轻，强度极高的材料。如果得以应用，这使得建筑物的高度可以轻易的突破现有的极限，甚至可以达到地
24、球同步轨道的高度。使传说的通天塔成为现实，同时提供了一种廉价的将货物送入空间的渠道。4 新形势下的土木工程师4.1 面向未来的工程师应具备的条件4.1.1 知识结构。成为一个工程师必须具备相当的知识，主要是专业知识，也同时应该具有其他方面的相关知识，土木工程的具体实践也决定了我们所应该的掌握的知识。大概如上表。基础课的阶段包括了政治，法律，人文等社会科学内容，这些是基本的应有的素质，数学，物理，化学等于今后的专业课关系较为密切，也是常用的工具。语言，计算机，信息等科目则是侧重于实用性。专业基础课涵盖了本专业可能涉及的各个方面的内容，是专业课的前奏。包括了工程数学，工程力学，建筑材料等理论知识，
25、也包括了工程测量，工程制图等实践技能。由于土木工程的社会属性，所以也应该具有施工技术，工程经济，建筑管理等与社会相关的科目。专业课阶段则是向深度发展，力求在一个专业方向上达到相当的深度。在这一阶段除了4.1.2 应用能力自学能力，业务能力，公共关系能力这是土木工程师所应具有的最基本的能力。自学能力包括独立获取和分析信息的能力，总结和综合的能力等，这是保持跟上时代发展的必然要求，在现在这个知识更新相当快速的年代，学校学习的知识显然不足以满足实际运用的需要，通过自学获得这些知识是一个必要的途径。业务能力主要是侧重于专业素质方面，这是无庸质疑的，包括工程测量，测试与实验，结构分析与设计等，业务能力的
26、提高主要来自于不断的实践和总结，公共关系能力则是土木工程社会化的需要，包括表达能力，协调能力等。除了这三中基本的能力之外，还有一些能力因为所从事的工作不同而有不同的侧重，从事研究工作的特别强调创新能力，创新是科学进步的动力。对于从事具体施工实践，应变能力显得较为重要，因为在施工实践中经常会有各种出人意料的事件，及时调整策略应付这些事件对保证工程的质量和工期有直接的作用。而主要从事管理工作的将要求有更多的组织能力，以保证管理工作的顺利进行，这些能力都属于高级能力，是一个综合的体现。一个人的一生都对从事多种的工作，所要求的能力也不是一成不变的。这要求一个合格的工程师应该在各个方面都有所准备，良好的
27、基本能力将有助于这些准备和转变。4.1.3 人格素质同济大学提出了“知识，能力，人格”，人格在工程师的素质是一个关键的因素，对前面两者起着类似正负因子的作用。一个合格的工程师首先应该是一个合格的个人。除此之外，由于土木工程师的特殊性，还应具有一些更高的品质。首先的是踏实严谨，土木工程建筑构造一般都是直接服务于人们的，要求极高的安全性和可靠性。一旦破坏，可能造成严重的后果。作为一个工程师，应牢记自己的职责，细致严谨的完成工作。同时也应该具有怀疑的精神和不断进取的态度。工程师作为一个科学工作者，应该保持着这种对科学的追求。同时工程师也是一门职业，必须恪守工程师的职业道德，保持诚信，不弄虚作假。4.
28、2 土木工程师在本科阶段的培养4.2.1 变化中的工程师培养模式原有的工程师培养模式始于50年代，因为人才的极端缺乏，注重是人才的专业性。特别是工科方面，系科划分相当细致，土木工程这一学科被人为的割裂为工民建，桥梁，道交等多个小的专业。这种过于细致的划分导致所培养的人才尽管在专业范围内比较突出，但是迁移性差，发展潜力小，知识面广度不足，忽视多方面的素质教育。成为“薄基础，窄口径，低素质”的人才。而且相对来说人文素质比较差。应用能力的培养和发展也比较困难。随着社会的发展和经济体制的转型而越来越不适应。工程师的培养方式在改革开放后逐渐的产生了变化，一是系科划分的变化，1998年起，起用土木工程这一
29、新的系科名称，扩大基础课的范围，增加人文和社会课程，并且在专业基础课阶段适当扩充了科目，同时降低了每门课的要求，使高等教育的目的转化为加强学生的基础，放弃了以前急功近利的目的。在专业课阶段设置不同课题组，充分发挥学生的积极性，同时保证培养的人才不仅有好的基础也在一定的方向上有足够的专业深度。同时更加重视能力和经验，设立了专门的工程师执业资格考试，并且要求有一定的工作经验才能参加。更加的重视的终身教育。改革后的专业要求毕业生具备由基础理论知识，专业理论知识，相关知识和拓宽知识构成的知识结构，同时要求了自学，业务，管理，表达，科研和公关能力。对四种知识结构分别提出了有层次有区别的要求。4.2.2
30、我国培养模式与国际的比较比较我国的培养模式和世界先进国家的培养模式有助于帮助我们分析我们自己的长处和不足，更好的把握我们应该学会些什么。国内以同济大学土木工程学院为例，国外以美国Univ. Duke土木与环境工程学院（The Department of Civil and Environmental Engineering (CEE)）为例。首先从学院的名称上就可以看出一些不同，CEE更注重了对环境的影响,有较大的广泛性。国内的课程安排看，主要课程有工程力学，结构力学，流体力学，工程地质，建筑材料，混凝土和钢结构原理，施工工程学等以及英语，计算机等工具学科。重要集中在知识的接受上。但没有专门的
31、课程对学生的领导能力，公共关系能力等进行系统的培养。主要依靠学生自己的经验积累。可选性较少。培养目的也比较实用。学 时 学 分 必修 选修 百分比人文社科 414 23 11 12 15.9公共基础 1350 67 53 15 51.7专业基础 936 53 49 4 35.9专业 324 18 18 12.4合 计 138 同济大学土木工程系学时安排对照Univ.Duke的培养目标。对知识要求目标的共同的，甚至在深度上还不及我们国内，但是可以看出它更重视培养学生的能力，而不是知识。比较有特色的如“the ability to think critically（批判思考能力。）” “the a
32、bility to analyze and understand the social, economic, ethical and environmental implications of their engineering work（对工程的社会，经济，伦理，环境影响的分析和理解能力）”;“life-long learning and professional development（终生学习和专业发展）”7它也比较注重土木工程的社会属性，要求学生有较为广阔的视野。5 结语土木工程发展到今天已经深入到社会的各个方面，发挥着重要的作用，并且必然会随着社会的发展而继续进步。我们作为未来的土木工程师，不但要继承和发扬老一辈工程师的严谨求是，正直诚信，创新进取的优良品质，也要用现代的科学理论武装自己，不单包括专业知识，也包括的其他方面的知识。而且我们更应该在实践中锻炼，总结，提高。
