一、學(xué)科概況
土木工程是建造各類(lèi)工程設施的科學(xué)技術(shù)的統稱(chēng)。它既指工程建設的對象,即建造在地下、地上、水中等的各類(lèi)工程設施,也指其所應用的材料、設備和所進(jìn)行的勘測、設計、施工、管理、監測、維護等專(zhuān)業(yè)技術(shù)。
二、學(xué)科內涵
土木工程是最早建立的工程學(xué)科之一,其學(xué)科內涵豐富,主要包括基礎學(xué)科與理論、工程材料、工程分析與設計、工程施工、工程經(jīng)濟與管理及信息技術(shù)應用等幾個(gè)方面,其研究對象為基礎設施建設中的各類(lèi)結構物,如房屋建筑、橋梁、隧道與地下工程、道路、鐵路、港口、市政及特種工程、供暖、通風(fēng)、空調系統等的安全與適用。
土木工程學(xué)科的理論體系主要包括土木工程材料學(xué)、巖土工程學(xué)、工程結構(結構工程、橋梁與隧道工程)原理與設計學(xué)、工程結構防災減災與防護學(xué)、給水排水及廢物處理學(xué)、人工環(huán)境與能源工程學(xué)、土木工程建造與管理學(xué)等。而支撐土木工程學(xué)科及其理論的知識基礎則主要包括如下內容,并根據研究對象的不同而有所側重:現代數學(xué)(高等數學(xué)、數值分析、概率論、數理統計、數理方程、最優(yōu)化理論等),物理學(xué),化學(xué)(水化學(xué)、化學(xué)與反應動(dòng)力學(xué)等),生物學(xué),工程材料學(xué),力學(xué)(理論力學(xué)、材料力學(xué)、結構力學(xué)、彈塑性力學(xué)、結構動(dòng)力 學(xué)、流體力學(xué)、斷裂力學(xué)等),計算力學(xué),土力學(xué)與巖石力學(xué),高等傳熱學(xué),高等熱力學(xué),工程地質(zhì)學(xué),環(huán)境土工學(xué),基礎工程學(xué),地震工程學(xué),防護工程學(xué),結構可靠度理論,結構設計原理與方法,土木工程試驗與檢測技術(shù),土木工程施工學(xué),以及經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)等。
土木工程學(xué)科一般采用基于理論分析、試驗研究(模型試驗、現場(chǎng)調查與實(shí)測)和數值計算的統計歸納、集成綜合的研究方法。
三、學(xué)科范圍
1.巖土工程 是研究巖石和土工程特性,評價(jià)場(chǎng)地自然災害可能性,設計、施工和監測建構)筑物地基基礎、邊坡、擋土結構、堤壩、隧道、碼頭、填埋場(chǎng)等土工構筑物的學(xué)科。巖土工程研究范圍包括理論和數值模擬、巖土本構關(guān)系、室內試驗、現場(chǎng)監測及土工構筑物設計與施工。幾乎所有的土木工程結構都建造在巖土體上、巖土體中或以巖土體為材料,巖土工程學(xué)科在土木工程建設中發(fā)揮重要的作用。
2.結構工程土木工程結構是指在房屋、橋梁、道路等工程的建筑物、構筑物和設施中,以建筑材料制成的各種構件相互連接組成的承重體系;結構體系應安全、適用、經(jīng)濟、耐久。結構工程學(xué)科研究結構體系的選型、力學(xué)分析、設計理論和建造技術(shù),通過(guò)運用基本的數學(xué)力學(xué)知識和現代科學(xué)技術(shù),創(chuàng )造性地使用建筑材料和結構形式,使工程結構安全可靠、經(jīng)濟合理的滿(mǎn)足各種功能要求。
3.市政工程研究城市和工業(yè)的給水工程、排水工程和城市廢物處理與處置工程等的規劃、設計、施工、管理與系統運行的學(xué)科。研究對象是水社會(huì )循環(huán)過(guò)程中的水質(zhì)科學(xué)問(wèn)題與保障技術(shù),包括城市水資源工程理論與技術(shù),水質(zhì)工程科學(xué)與技術(shù),城市管道工程科學(xué)與技術(shù),建筑給排水理論與技術(shù),水質(zhì)化學(xué)和生物學(xué),水功能材料,城市防洪與雨水利用工程中的科學(xué)理論與技術(shù)問(wèn)題,水工程儀器、儀表、材料與設備,水質(zhì)監測方法等。目的是解決水資源短缺、水體污染防治、水質(zhì)安全保障、輸配水管網(wǎng)及污水管網(wǎng)系統優(yōu)化與節能、城市污泥與固體廢物處置與利用等問(wèn)題,實(shí)現水的良性循環(huán)提供理論與技術(shù)支持。
4.供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調工程是在盡可能減少對常規能源的消耗,降低對環(huán)境污染的基礎上,為人類(lèi)生產(chǎn)和生活要求所需等提供各種適宜的人工環(huán)境,提高生活質(zhì)量的設計、施工和設備研制等有關(guān)的理論、方法和工藝的學(xué)科。其內容包括民用與工業(yè)建筑、運載工具及人工氣候室中的熱濕環(huán)境、清潔度及空氣質(zhì)量的控制,為實(shí)現此環(huán)境控制的采暖通風(fēng)和空調設備系統,與之相應的冷熱源及能源轉換設備系統,以及燃氣、蒸汽與冷熱水輸送系統。
5.防災減災工程及防護工程 是通過(guò)綜合應用土木工程和其他學(xué)科的理論與技術(shù),建立與發(fā)展以提高土木工程結構和工程系統抵御人為和自然災害能力的科學(xué)理論、設計方法和工程技術(shù)的學(xué)科。學(xué)科的核心內容為地震工程、抗風(fēng)工程、抗火工程、抗爆工程和防護工程等,目的是通過(guò)工程措施最大限度地減輕災害可能造成的破壞,保證人民生命和財產(chǎn)的安全,保障災后經(jīng)濟恢復和發(fā)展的能力,以及滿(mǎn)足國家安全防護的需要。
6.橋梁與隧道工程 是為跨越江河、深谷、海峽,穿越山嶺或水底以及解決城市交通需要,以各類(lèi)型橋梁和隧道等工程結構物為主要研究對象的學(xué)科。除了跨越河、谷和海峽等障礙外,橋梁還可長(cháng)距離代替路基以滿(mǎn)足對行車(chē)平穩性的嚴格要求,例如在高速鐵路和磁懸浮線(xiàn)路中絕大部分長(cháng)度為橋梁結構。研究?jì)热莅蛄?、涵洞及隧道等結構的規劃、勘探、設計、施工、制造和管理的理論、方法、技術(shù)和工藝等,涉及包括公路、鐵路、城市道路、地鐵和輕軌等領(lǐng)域。
7.土木工程建造與管理是研究如何高效、安全、可持續地進(jìn)行土木工程全壽命期建設和管理,以提高中國城鎮化與城鄉統籌發(fā)展質(zhì)量的學(xué)科;也是綜合應用土木工程與管理科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、社會(huì )科學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科知識、理論和方法,對城市基礎設施、工業(yè)民用建筑和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)等各類(lèi)土木工程從可行性研究、開(kāi)發(fā)策劃、規劃設計、開(kāi)工建設到竣工使用全過(guò)程所進(jìn)行的經(jīng)濟分析、決策計劃、監督控制、組織協(xié)調等工作為研究對象的學(xué)科。
8.土木工程材料 是材料科學(xué)和土木工程前沿研究領(lǐng)域雙向交叉而形成的一門(mén)新的應用基礎研究和應用研究學(xué)科,致力于在材料科學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、生態(tài)學(xué)等等基礎研究領(lǐng)域與土木工程、水利水電工程、交通工程等應用領(lǐng)域之間,架設相互促進(jìn)發(fā)展,以應用為導向的跨學(xué)科研究。主要包括:土木工程無(wú)機材料、高分子材料和夏合材料的組成、結構與性能的關(guān)系;土木工程材料的設計、生產(chǎn)與應用方法及其對生態(tài)環(huán)境的影響及應對措施;工程結構中材料性能劣化規律、機理及其對構件和結構性能的影響等。