《工程管理概論》課件第1章

第一章工程概述第一節(jié)工程基本概念第二節(jié)現(xiàn)代工程系統(tǒng)第三節(jié)工程項目的生命周期和基本建設(shè)程序第四節(jié)現(xiàn)代工程的實施方式

【本章提要】

本章主要介紹工程的基本概念、現(xiàn)代工程系統(tǒng)、工程項目的生命周期和基本建設(shè)程序以及現(xiàn)代工程的實施方式，使學(xué)生對工程有一個基本的了解。

一、工程的概念

1.工程的定義

“工程(Engineering)”一詞在《辭?！分杏袃蓪雍x：其一是指將自然科學(xué)的原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而形成的各學(xué)科的總稱，如土木工程、水利工程、冶金工程、機電工程、化學(xué)工程、海洋工程、生物工程等。第一節(jié)工程基本概念這些學(xué)科是應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的原理，結(jié)合在科學(xué)實驗和生產(chǎn)實踐中所積累的技術(shù)經(jīng)驗而發(fā)展出來的。例如，土木工程就是把數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)知識，力學(xué)、材料等技術(shù)科學(xué)知識，以及土木工程方面的工程技術(shù)知識綜合運用到人們生產(chǎn)、生活實踐中，用于研究、設(shè)計、修筑各種建筑物和構(gòu)筑物的各學(xué)科的總稱。在此含義下，“工程”的主要內(nèi)容包括對于工程的勘測、設(shè)計、施工，原材料的選擇研究，設(shè)備和產(chǎn)品的設(shè)計制造，工藝和施工方法的研究等。工程的另一層含義是指具體的施工建設(shè)項目。例如，全世界最大的水利樞紐工程——三峽工程，是治理和開發(fā)長江的關(guān)鍵性工程，具有防洪、發(fā)電、航運等綜合效益；又如，我國西部大開發(fā)的標(biāo)志性工程——西氣東輸工程，從新疆塔里木向上海、浙江等東部地區(qū)供氣，構(gòu)筑了橫貫我國西東的天然氣供氣系統(tǒng)。

在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，“工程”的概念已經(jīng)廣泛運用于各行各業(yè)，頻繁出現(xiàn)在我們的視野里。概括起來說，工程是一種科學(xué)應(yīng)用，是把科學(xué)原理轉(zhuǎn)化為新產(chǎn)品的創(chuàng)造性活動，而這種創(chuàng)造性活動是通過各種項目的實施由各種類型的工程技術(shù)人員來完成的。

在社會活動和日常生活中，“工程”一詞往往還多了另外一層含義，即指重要和復(fù)雜的計劃、事業(yè)、方案和大型活動等，如我國青少年發(fā)展基金會發(fā)起并組織實施的一項為青少年成長服務(wù)的社會公益事業(yè)——“希望工程”；我國政府為保障蔬菜副食品供給，滿足廣大群眾生活需要的“菜籃子工程”，以及意為“面向21世紀(jì)，重點建設(shè)100所左右的高等學(xué)校和一批重點學(xué)科”的“科教興國211工程”等經(jīng)濟和社會發(fā)展工程。

2.廣義的工程

在現(xiàn)代社會，符合上述“工程”定義的事物是十分普遍的?！肮こ獭笔且粋€十分廣泛的概念，只要是人們?yōu)榱四撤N目的，進行設(shè)計和計劃，解決某些問題，改進某些事物等，都是“工程”。所以人類社會到處都有“工程”。

(1)傳統(tǒng)意義上的工程的概念包括建造房屋、大壩、鐵路、橋梁，制造設(shè)備、船舶，開發(fā)新的武器，革新技術(shù)等。

(2)由于人們生活和探索領(lǐng)域的擴展，不斷有新的科學(xué)技術(shù)和知識被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，從而開辟出許多新的工程領(lǐng)域，如近代出現(xiàn)的航天工程、空間探索工程、基因(如生物克隆)工程、食品工程、微電子工程、軟件工程等。

(3)在社會領(lǐng)域，人們也經(jīng)常用“工程”一詞描述一些事務(wù)和事物，例如“扶貧工程”、“211工程”、“陽光工程”、“333工程”、“民心工程”、“經(jīng)濟普查工程”、“健康工程”、“菜籃子工程”等。

另外，在許多場合，領(lǐng)導(dǎo)人在提到某些社會問題時常常說，這個問題的解決是一個復(fù)雜的“系統(tǒng)工程”。

3.狹義的工程

工程的定義雖然非常廣泛，但工程管理專業(yè)所研究的對象還是比較傳統(tǒng)的“工程”范圍。工程管理的理論和方法應(yīng)用最成熟的是土木建筑工程、水利工程和軍事工程領(lǐng)域。而工程管理專業(yè)的學(xué)生也主要在土木建筑工程和水利工程等領(lǐng)域就業(yè)。所以工程管理專業(yè)所指的“工程”，主要是針對土木建筑工程與水利工程，是狹義的工程的概念。在本書中如果沒有特別說明，則“工程”一詞就是指狹義的工程。

4.工程的三個方面

歸納上面的各種定義，從工程技術(shù)和工程管理專業(yè)的角度來說，“工程”一詞主要有如下三方面的意義：

(1)工程是人類為了實現(xiàn)認(rèn)識自然、改造自然、利用自然的目的，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造的、具有一定使用功能或?qū)崿F(xiàn)價值要求的技術(shù)系統(tǒng)。工程的產(chǎn)品或帶來的成果都必須有使用(功能)價值或經(jīng)濟價值，如一幢建筑物、一條公路等；也有一些工程的產(chǎn)品具有很大的文化價值，如埃及的金字塔、天安門廣場的人民英雄紀(jì)念碑。工程技術(shù)系統(tǒng)通?？梢杂靡欢ǖ墓δ?如產(chǎn)品的產(chǎn)量或服務(wù)能力)要求、實物工程量、質(zhì)量、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等指標(biāo)表達。例如：

①一定生產(chǎn)能力(產(chǎn)量)的某種產(chǎn)品的生產(chǎn)流水線。

②一定生產(chǎn)能力的車間或工廠。

③一定長度和等級的公路。

④一定發(fā)電量的火力發(fā)電站，或核電站。

⑤具有某種功能的新產(chǎn)品。

⑥某種新型號的武器系統(tǒng)。

⑦一定規(guī)模的醫(yī)院。

⑧一定規(guī)模學(xué)生容量的大學(xué)校區(qū)。⑨一定規(guī)模的住宅小區(qū)。

⑩解決某個問題的技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)改造方案或系統(tǒng)等。

在這個意義上，工程是一個人造的技術(shù)系統(tǒng)，是解決問題、實現(xiàn)目標(biāo)的依托。人造的技術(shù)系統(tǒng)是工程最核心的內(nèi)容，一般人們所用的“工程”一詞，也主要是指這個技術(shù)系統(tǒng)。

(2)工程是人們?yōu)榱诉_到一定的目的，應(yīng)用相關(guān)科學(xué)技術(shù)和知識，充分利用自然資源獲得上述技術(shù)系統(tǒng)的活動。這些活動通常包括：工程的論證與決策、規(guī)劃、勘察與設(shè)計、施工、運行和維護，還可能包括新型產(chǎn)品與裝備的開發(fā)、制造和生產(chǎn)過程，以及技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)革新、更新改造、產(chǎn)品或產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型過程等。

在這個意義上，“工程”又包括“工程項目”的概念。

(3)工程科學(xué)。工程科學(xué)是人們?yōu)榱私鉀Q生產(chǎn)和社會中出現(xiàn)的問題，將科學(xué)知識、技術(shù)或經(jīng)驗用以設(shè)計產(chǎn)品，建造各種工程設(shè)施、生產(chǎn)機器或材料的科學(xué)技術(shù)。工程科學(xué)研究的對象包括相關(guān)工程所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進行的勘察設(shè)計、施工、制造、維修及相應(yīng)的管理等技術(shù)，按照工程的類別和相關(guān)的知識體系又分為許多工程學(xué)科(專業(yè))。綜上所述，“工程”包括了“工程技術(shù)系統(tǒng)”、“工程的建造過程(即工程項目)”和“工程科學(xué)”三個方面的含義。在實際生活中，“工程”一詞在不同的地方使用，會有不同的意義。

二、工程的作用

工程的作用主要有如下七個方面。

(1)工程是人類開發(fā)自然，改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ)。

工程是人類為了解決一定的社會、經(jīng)濟和生活問題而建造的，具有一定功能或價值的系統(tǒng)。如三峽工程是為了解決我國長江上游的防洪、發(fā)電、航運問題而建造的；有些工程具有文化或歷史價值，如天安門廣場上的人民英雄紀(jì)念碑。

人類為了改變自己的生活環(huán)境，探索未知世界，一直在進行著各種各樣的工程。這似乎是人類社會的一個基本“職能”。從最簡單的房屋建筑到復(fù)雜的宇宙探索，工程改變了人類的生活，增強了人類認(rèn)識自然和改造自然的能力。①人們通過工程改善自己的生存環(huán)境，提高物質(zhì)生活水平。

例如：通過建筑房屋為人們提供舒適的住宅條件，能夠為人們擋風(fēng)避雨；汽車制造廠生產(chǎn)出小轎車，改善了人們的出行條件。

再如：人們需要通過石油開采工程和發(fā)電廠建設(shè)工程提供生活、工作所需的能源，需要通過信息工程建設(shè)提供通信服務(wù)設(shè)施。

②人們認(rèn)識自然，進行科學(xué)研究，探索未知世界，必須借助工程所提供的平臺。例如：人類通過建造的正負離子對撞機、大型空間站、宇宙探索裝置等，逐漸認(rèn)識了大至外層宇宙空間的宏觀世界，小到基本粒子的微觀世界。

③人們通過工程改造自然，使之有利于自己，降低自然的負面影響。

例如：我們的祖先曾經(jīng)過著日出而作、日落而息、靠天吃飯的原始生活，但隨著現(xiàn)代水利、電力、通信等技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代人的生存條件得到了極大的改善，同時人類對自然的依賴性也大大降低了。④工程為人們社會文化生活，特別是精神生活，提供所需要的場所，豐富了人們的物質(zhì)和文化生活。人類歷史上建造的各種廟宇、祭壇、教堂、宮殿、紀(jì)念館、大會堂、運動場、園林、圖書館、劇場等都是人們文化生活的場所。

例如：近年建成的奧運場館、世博會館、世園會館等都豐富了人們的物質(zhì)和文化生活。

工程發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)深入到了人們生產(chǎn)和生活的各個方面，人們的衣食住行都離不開工程，如土木工程、食品工程、電子工程、紡織工程、交通工程等。人們通過工程改變著自然，改變著地球的面貌，提升了自己的能力，也改變了自己的物質(zhì)生活，豐富了自己的精神文化生活。

(2)工程是人類文明的體現(xiàn)和文明傳承的載體。

①工程是人類運用自己所掌握的科學(xué)技術(shù)知識開發(fā)自然和改造自然的產(chǎn)物，是人類生存、發(fā)展歷史過程中的基本實踐活動，也是人類在地球上生活、進行科學(xué)研究和探索留下的重要痕跡。它標(biāo)志著社會的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平和文明程度，同時也是歷史的見證，記載了歷史上大量的經(jīng)濟、文化、科學(xué)技術(shù)的信息。例如：人們通過對大量古建筑遺址或古代陵墓的考察，可以了解當(dāng)時的政治、經(jīng)濟、軍事狀況，科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平和人們的社會生活情形。

因此通過對歷史上工程(特別是建筑、工程材料和工程結(jié)構(gòu))的分析和研究，我們可以清晰地了解到科學(xué)技術(shù)發(fā)展的軌跡。

在古代，土木工程所用的材料最早只是天然材料，如泥土、木材、礫石、石材以及混合材料(如加草筋泥)等。這在龍山文化遺址上可以看到(圖1-1)。后來在工程中有了用泥土燒制的磚頭和瓦，以及一些陶制品。我國著名的萬里長城，就是秦代在魏、燕、趙三國夯土筑城的基礎(chǔ)上進一步修筑和貫通的，主要采用夯土、磚和石料。

2000多年以來，木材和秦磚漢瓦是我國建筑的主要材料。如建于公元14世紀(jì)，歷經(jīng)明清兩代的北京故宮，如圖1-2所示，是世界上現(xiàn)存最大、最完整的古代木結(jié)構(gòu)宮殿建筑群。

圖1-1龍山文化遺址

圖1-2北京故宮②工程是人類認(rèn)識自然和改造自然傳承的載體，是人類文化和文明的傳承載體。工程是人類智慧和經(jīng)驗的結(jié)晶，反映著人類文明和歷史的變遷。人類的科學(xué)技術(shù)和知識的大量內(nèi)容是通過工程傳承的。任何時代，工程是所有已經(jīng)取得的科學(xué)技術(shù)的體現(xiàn)，同時科學(xué)技術(shù)研究和探索又都是在工程的基礎(chǔ)上進行的。

例如：現(xiàn)代科學(xué)家進行基本粒子研究所用的儀器和設(shè)施就代表人類已經(jīng)獲得的基本粒子科學(xué)知識的全部；在人們所進行的航天工程中，就用到人類所積累的所有天文學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、空氣動力學(xué)等各方面的尖端科學(xué)知識。③在人類歷史發(fā)展的長河中，建筑工程是文化藝術(shù)的一部分。工程從一開始就和藝術(shù)融為一體?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的許多原始人留下的巖石壁畫，就可能是最久遠的室內(nèi)裝潢藝術(shù)。人類開始建造房屋(“構(gòu)木為巢”)的時候，就開始了藝術(shù)創(chuàng)作。早期的人們就試圖在房屋木結(jié)構(gòu)上雕刻，通過建筑工程表現(xiàn)美感、技巧、精神和思想。

經(jīng)過長期的發(fā)展，建筑已成為凝固的音樂，永恒的詩歌。一座優(yōu)美的建筑帶給我們的不僅只有使用功能，而且有視覺上的審美享受，同時也讓我們從中看到所處時代的印記和所屬民族的特質(zhì)。不同國度(民族)的建筑或一個國度不同時期的建筑，都表現(xiàn)了不同國度(民族)，不同時期人們的文化、智慧和精神。

(3)工程是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動力。

工程科學(xué)是科學(xué)技術(shù)的重要組成部分。工程建設(shè)和工程科學(xué)的發(fā)展為整個科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了強大的動力。即使在現(xiàn)代，科學(xué)技術(shù)要轉(zhuǎn)化成直接的生產(chǎn)力，仍然離不開工程這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。①工程要應(yīng)用科學(xué)知識解決實際問題。在各種不同種類的工程建設(shè)和發(fā)展過程中，逐漸形成了一門門工程學(xué)科。工程技術(shù)和學(xué)科的建立和發(fā)展與整個科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的。在工程中會遇到許多新的問題，出現(xiàn)新的現(xiàn)象，人們研究解決這些問題，就獲得了新的科學(xué)知識。特別在現(xiàn)代，大型和特大型的高科技工程又是研究和探索科學(xué)知識的過程。

②工程專家(或工程師)要應(yīng)用科學(xué)知識建造工程，以解決社會經(jīng)濟和文化發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，為人類造福。如我國的古代建筑趙州橋、埃及的金字塔，都是在當(dāng)時數(shù)學(xué)知識和幾何知識不甚發(fā)達時期修建的，但那時的工程專家(即工匠們)利用豐富的經(jīng)驗和精湛的手藝建造了無與倫比的工程。又如，2000多年前建造的都江堰工程就利用了彎道流體力學(xué)的方法取水排沙，而這種方法直到現(xiàn)代社會仍然是水力學(xué)研究的前沿問題。③現(xiàn)代社會，科學(xué)家需要依托工程所提供的條件進行科學(xué)研究。科學(xué)家常常需要設(shè)計新的科學(xué)實驗設(shè)備或模擬裝置，它們本身又是工程。我國的最新一代核聚變實驗裝置“EAST”(ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak)，見圖1-3，俗稱“人造太陽”,本身就是一個非常復(fù)雜的工程系統(tǒng)。

④科學(xué)家為大型工程提供具有可靠性和適用性的理論分析和實驗?zāi)M。例如：在新的大型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，首先制作模型在實驗室里進行模擬試驗，如力學(xué)實驗、荷載試驗、地震試驗等。現(xiàn)在幾乎所有的復(fù)雜的高科技工程都有這個過程，如圖1-4所示。

圖1-3我國的最新一代核聚變實驗裝置

圖1-4人工模擬水利工程模型在一些大型工程中，如我國的“兩彈一星”工程、奧運工程，以及最近的“載人航天”工程等，都有工程技術(shù)和科學(xué)研究的高度結(jié)合。工程需要進行大量的科學(xué)模擬實驗，以解決工程中的新問題。同時科學(xué)家利用工程提供的工具和平臺進行科學(xué)試驗和研究，以發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)知識。

再如，城市軌道交通工程建設(shè)涉及車站建設(shè)、隧道挖掘、軌道鋪設(shè)、車輛制造、信息通信系統(tǒng)建設(shè)等活動，幾乎涉及現(xiàn)代土木工程、電子信息工程、機電設(shè)備工程等所有高新技術(shù)領(lǐng)域。

(4)工程是社會發(fā)展的動力。

工程作為社會經(jīng)濟和文化發(fā)展的動力，在人類歷史進程中，一直被視做直接的生產(chǎn)力。具體體現(xiàn)在如下幾方面：

①工程建設(shè)促進了城市化的發(fā)展。城市化，即人口向城市集中，是現(xiàn)代社會的特征之一。在城市化過程中，需要建設(shè)大量的房屋工程和城市基礎(chǔ)設(shè)施工程。

②工程是社會經(jīng)濟、文化發(fā)展的依托。國民經(jīng)濟各部門的發(fā)展、科學(xué)的進步、國防力量的提升、人民物質(zhì)和文化生活水平的提高都依賴工程所提供的平臺。例如：信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要生產(chǎn)通信產(chǎn)品的工廠和相關(guān)通信設(shè)施；交通業(yè)發(fā)展需要建設(shè)高速公路、鐵路、機場、碼頭；食品工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要工廠及相關(guān)設(shè)施；國防力量的提升需要大量的國防設(shè)施，還需要進行國防科學(xué)技術(shù)研究基地建設(shè)；教育發(fā)展需要建大量的新校區(qū)、大學(xué)城，需要教室、圖書館、實驗室、宿舍、運動場(館)、辦公樓等。

所以，工程是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、教育、交通等各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。國民經(jīng)濟的各個部門都要有基本的設(shè)施，都離不開工程。

近三十年來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，國家繁榮，一個重要的特征就是，我們建設(shè)了和正在建設(shè)著大量的工程。工程是國家現(xiàn)代化建設(shè)程度的標(biāo)志。

隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，固定資產(chǎn)投資額逐年提高，工程建設(shè)作為固定資產(chǎn)投資轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)能力的必經(jīng)環(huán)節(jié)，其產(chǎn)值也大幅度增加。固定資產(chǎn)投資中既包括生產(chǎn)性投資，也包括生活消費性投資。我國整個社會固定資產(chǎn)投資總額中約有60%是工程建設(shè)投資。以2011年為例，全社會固定資產(chǎn)投資311

485億元，其中建筑安裝工程占到200

196億元，另外還有與建筑工程相關(guān)的約1萬億元的設(shè)備、器具采購。近幾年我國社會固定資產(chǎn)投資與建筑安裝工程的總額和比例見表1-1。

(5)工程相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是建筑業(yè)，是國民經(jīng)濟的重要行業(yè)。

工程建設(shè)是由工程相關(guān)產(chǎn)業(yè)(主要是建筑業(yè))完成的。建筑業(yè)直接通過工程建設(shè)完成建筑業(yè)產(chǎn)值，獲取利潤，提供稅收，對國民經(jīng)濟發(fā)展作出了很大的貢獻。我國社會各領(lǐng)域投資的增加促進了我國建筑業(yè)的發(fā)展。近年來，我國建筑業(yè)增加值不斷創(chuàng)歷史新高。表1-1我國社會固定資產(chǎn)投資與建筑安裝工程情況表在國家統(tǒng)計局發(fā)布的中國統(tǒng)計年鑒中，2011年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值全部為472881.6億元人民幣，其中建筑業(yè)增加值為31942.7億元人民幣。建筑業(yè)已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。近幾年來，建筑業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例見表1-2。在國家統(tǒng)計局發(fā)布的中國統(tǒng)計年鑒國內(nèi)生產(chǎn)總值統(tǒng)計中，產(chǎn)業(yè)增加值指數(shù)從高到低依次為工業(yè)、建筑業(yè)、交通運輸倉儲郵電通信業(yè)及批發(fā)和零售貿(mào)易餐飲業(yè)等四大產(chǎn)業(yè)。表1-2建筑業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值比例

(6)工程相關(guān)產(chǎn)業(yè)也是解決勞動力就業(yè)的主要途徑。

建筑業(yè)歷來是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，吸納了大量的勞動力。2011年建筑業(yè)全行業(yè)從業(yè)人員數(shù)量約為3852.5萬人(尚不包括大量的臨時性勞務(wù)人員)，占到全社會從業(yè)人員數(shù)量的4.9%。其中大多數(shù)建筑工人來自農(nóng)村。所以建筑業(yè)為緩解我國就業(yè)壓力，特別是為解決農(nóng)村剩余勞動力轉(zhuǎn)移等問題作出了很大貢獻。

(7)工程建設(shè)消耗大量的自然和社會資源，拉動了整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。

工程建設(shè)是將社會資源整合后形成生產(chǎn)能力和固定資產(chǎn)的最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，在整個國民經(jīng)濟的資源配置中發(fā)揮著重要的樞紐作用。工程建設(shè)的發(fā)展會帶動國家經(jīng)濟各個行業(yè)的發(fā)展。三、我國古代工程

早期的人類，沒有房屋居住，沒有出行工具和道路，自然災(zāi)害頻繁，過著風(fēng)餐露宿、茹毛飲血的生活。但是，隨著人類社會的發(fā)展，人們在長期的勞動實踐中積累了科學(xué)知識，進而利用科學(xué)知識進行生產(chǎn)活動，達到了開發(fā)自然、改造自然的目的。

歷史上的工程最典型的和主要的是土木建筑工程和水利工程，主要包括房屋工程(如皇宮、廟宇、住宅等)、城市建設(shè)、軍事工程(如城墻、兵站等)、道路橋梁工程、水利工程(如運河、溝渠等)、園林工程、陵墓工程等。這些工程又都是當(dāng)時社會的政治、軍事、經(jīng)濟、宗教、文化活動的一部分，體現(xiàn)著當(dāng)時社會生產(chǎn)力的發(fā)展水平。

1.房屋工程

人類早期是沒有房屋的，他們居住在山洞，以最原始的方式御寒保暖，遮風(fēng)擋雨。后來，人類學(xué)會了使用簡單的工具，利用大自然中的各種材料，動手建造更符合自己喜好的、更為舒適的居住場所。早期人們采用的多為天然材料，如木材、石材等，搭建各種棚屋?！皹?gòu)木為巢”是最原始的“房屋建筑工程”。易經(jīng)中也有“上古穴居而野處，后世圣人易之以宮室，上棟下宇，以避風(fēng)雨”的記載。我國兩千五百多年前就形成了以木結(jié)構(gòu)作為主要構(gòu)架，以青磚作墻，以碧瓦作為上蓋的“梁柱式房屋建筑”形式。這是我國房屋建筑的主要形式，是從古代人的“構(gòu)木為巢”傳承下來的。這種建筑結(jié)構(gòu)的特點是取材容易。在古代，我國森林資源豐富，似乎取之不竭；同時，木材易于制作構(gòu)件，易于雕刻和藝術(shù)化處理，可以雕梁畫棟、“鉤心斗角”。所以我國古代木建筑使用十分廣泛，在建筑方式和工藝方面也達到了很高的水平。

但木建筑的廣泛使用會傷及山林和水土，如由于“阿房出”，導(dǎo)致“蜀山?！?。木建筑也易被兵火殃及。翻開中國歷史，三千多年，朝代更替，社會動蕩不安，戰(zhàn)爭連綿不斷，其中無數(shù)的建筑被焚毀，可以說是一片火光！

2.城市建設(shè)

當(dāng)人類發(fā)展到了新石器時代的后期，以農(nóng)業(yè)作為主要生產(chǎn)方式時，就形成了比較穩(wěn)定的勞動集體，產(chǎn)生了固定的集聚地。人們集中居住是為了抗御自然，防止其他部落和野獸的入侵，提高自己的生存能力，同時逐漸社會化，滿足精神生活要求。史記記載，舜由于其德行高尚，人們都愿意居住在他的周圍，所以“一年所居成聚，二年成邑，三年成都”。

這樣就需要進行集中固定的居民點的建設(shè)。按照防御的要求，在居民點周圍挖壕溝或建墻，或建柵欄。這些都是帶有防御性的軍事工程，逐漸形成城市的雛形。

同時在商業(yè)和手工業(yè)出現(xiàn)后就有了交易和集市。在我國古代，“城”是以武裝保護的土地，即有防御性的構(gòu)筑物，而“市”就是交易場所。

在我國歷史上，秦代的咸陽、漢長安，唐代長安、宋代梁城(開封)、元大都(北京)、唐代的長安城(圖1-5)均是當(dāng)時世界上最大的、最先進的城市之一。

圖1-5唐代長安城圖社會的發(fā)展使城市的功能發(fā)生了變化，城市不僅能作為人們的集聚地，為人們提供居住條件、生活服務(wù)設(shè)施和公共建筑，而且也成為了社會的政治中心、經(jīng)濟中心、金融中心和交通中心。

3.軍事工程

早期的人們出于保護自己領(lǐng)地的目的，在居住點、城市，甚至國境線上修建壕溝、城墻等防御工事。這是古代最為重要的，也是最為龐大的國家工程。墨子認(rèn)為，國有七大患，第一就是“城郭溝池不可守而治宮室”，即國防工程沒有做好，就做華麗的皇宮。明朝朱元璋在登基前，接受謀臣朱升的三條建議，第一就是“高筑墻”。

古代主要的軍事工程是城墻。我國長城修筑的歷史可上溯到公元前9世紀(jì)的西周時期，周王朝為了防御北方游牧民族儼狁的襲擊，曾建筑連續(xù)排列的城堡“列城”以作防御工事。到了公元前7、8世紀(jì)的春秋戰(zhàn)國時期，列國諸侯為了爭霸和各自的防守需要，在自己的邊境上修筑起長城。最早建筑的是公元前7世紀(jì)的楚長城，其后齊、韓、魏、趙、燕、秦、中山等大小諸侯國家都相繼修筑長城以自衛(wèi)。由于當(dāng)時的生產(chǎn)力發(fā)展水平不高和國力不強，這些長城都自成體系、互不連貫，且工程規(guī)模較小，式樣各不相同，長度也較短，從幾百公里到一二千公里不等。人們稱之為“先秦長城”。公元前221年，秦始皇并滅了六國諸侯，統(tǒng)一了天下。秦為了鞏固國家的安全，防御北方強大匈奴游牧民族的侵?jǐn)_，便大修長城。在原來燕、趙、秦部分北方長城的基礎(chǔ)上，增筑擴建了很多部分，完成“西起臨洮，東止遼東，蜿蜒一萬余里”的長城，如圖1-6所示。從此便有了萬里長城的稱號。長城綿延萬里，是由城墻、敵樓、關(guān)城、墩堡、營城、衛(wèi)所、鎮(zhèn)城烽火臺等多種防御工事所組成的一個完整的防御工程體系。

圖1-6萬里長城在兩千多年的長城修筑過程中人們積累了豐富的經(jīng)驗。在布局上，秦始皇修筑萬里長城時就總結(jié)了“因地形，用險制塞”的經(jīng)驗，兩千多年來一直被人們沿用，同時也成為軍事布防上的重要依據(jù)。在建筑材料和建筑結(jié)構(gòu)上，以“就地取材、因材施用”的原則，創(chuàng)造了多種結(jié)構(gòu)方法，有夯土、塊石片石、磚石混合等結(jié)構(gòu)；在沙漠中還利用了紅柳枝條、蘆葦與砂粒層層鋪筑的結(jié)構(gòu)，可稱得上是“巧奪天工”的創(chuàng)造。

4.交通工程

在古代，人們一般都臨河而居，扎木筏或“刳木為舟”作為交通工具。這也是最早的造船工程。

后來，隨著陸上交通需要的增加，人們經(jīng)過長期實踐，修建了道路，也就開始有了道路工程。這些道路像一條條紐帶，把散落在不同地方的人們連接在了一起，也使得人們的居住地從河邊擴大到了內(nèi)陸。秦朝建設(shè)的馳道和秦直道是歷史上著名的道路工程。公元前212年至公元前210年，秦始皇統(tǒng)一六國后，以國都咸陽為中心，修筑了通向原六國首都的馳道。秦直道是秦始皇為抵御匈奴勢力南侵而建造的具有戰(zhàn)略意義的國防工程，是中國最早的高速公路。為快速反擊和抵御北方匈奴侵?jǐn)_，秦始皇命大將蒙恬率師督軍，役使百萬軍工，一面鎮(zhèn)守邊關(guān)，一面修筑軍事要道。僅僅用了兩年半，修建起一條長約700公里，由陜西淳化云陽郡通向包頭九原郡的秦直道(圖1-7)。司馬遷在《史記蒙恬傳》中寫道：“吾適北邊，自直道歸，行觀蒙恬所為秦筑長城亭障，塹山堙谷通直道?！鼻刂钡腊丫┬l(wèi)和邊防連接起來。一旦邊事告急，秦始皇的鐵騎憑借這一通道從咸陽三天三夜就可抵達陰山腳下的塞外國境。這是當(dāng)時連通中原和北方的一條主要交通干線，它對于鞏固邊防，促進內(nèi)地和北方的經(jīng)濟、文化聯(lián)系起到了十分重要的作用。

在秦直道上每隔約30公里就有一個宮殿建筑，整個秦直道上共有26座。它們與現(xiàn)代高速公路上的服務(wù)區(qū)類似。

秦直道遺跡的路面寬在20多米到40多米之間，路基夯土層一般由黑土、黃土、白灰和沙子相間夯實，與現(xiàn)代公路地基處理工藝幾乎相同。

由于河流、山澗橫亙在道路之間，道路起初是不連續(xù)的。伴隨著道路的發(fā)展，橋梁建設(shè)也逐漸興起，橋梁可以跨越河流、山澗，為道路的通達創(chuàng)造了條件。據(jù)史籍記載，秦始皇為了溝通渭河兩岸的富室，興建了一座咸陽渭河橋，這是世界上最早和跨度最大的木結(jié)構(gòu)橋梁。

在隋代修建了世界著名的空腹式單孔圓弧石拱橋——趙州橋(圖1-8)，凈跨度達37.02米。

圖1-7秦直道

圖1-8趙州橋

5.水利工程

在古代，人類生存還受到洪澇和干旱威脅。我國是農(nóng)業(yè)大國，水利工程歷來就是人們抵御洪水、解決農(nóng)業(yè)灌溉問題和發(fā)展運輸?shù)闹匾O(shè)施。中國古代流傳著“大禹治水”的故事，述說的就是“全國性”的水利工程。

公元前5世紀(jì)至公元前4世紀(jì)，在我國河北的臨漳，西門豹主持修筑了引漳灌鄴工程。

公元前3世紀(jì)中葉，我國戰(zhàn)國時期的秦國蜀郡太守李冰及其子在四川主持修建了都江堰，解決了圍堰、防洪、灌溉以及水陸交通問題，該工程被譽為世界上最早的綜合性大型水利工程。公元前237年，秦王采納韓國水利專家鄭國的建議，開鑿了鄭國渠。鄭國渠灌溉面積達18萬hm2，是我國古代最大的一條灌溉渠道。

在我國歷史上，都江堰和大運河工程是最著名的兩個水利工程。

(1)都江堰——最“長壽”，最具有可持續(xù)發(fā)展能力，最符合科學(xué)發(fā)展觀的工程。都江堰建于公元前3世紀(jì)，位于四川成都平原西部的岷江上，是迄今為止全世界年代最久，且唯一仍發(fā)揮作用的宏大水利工程。截至1998年，都江堰灌溉面積達到66.87萬hm2，為四川50多個大、中城市提供了工業(yè)和生活用水，而且集防洪、灌溉、運輸、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游及城鄉(xiāng)工業(yè)、生活用水為一體，是世界上水資源利用的最佳典范。

都江堰水利工程以獨特的水利建筑規(guī)劃藝術(shù)創(chuàng)造了與自然和諧共存的典范。它充分利用當(dāng)?shù)匚鞅备?、東南低的地理條件，并根據(jù)江河出山口處特殊的地形、水脈、水勢，乘勢利導(dǎo)，利用高低落差，無壩引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運和社會用水綜合效益的充分發(fā)揮，變害為利，使人、地、水三者高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，如圖1-9所示。

圖1-9都江堰水利工程都江堰的工程布局和“深淘灘、低作堰”，“乘勢利導(dǎo)、因時制宜”，“遇灣截角、逢正抽心”等治水方略，使古堰2000多年來持續(xù)發(fā)展，這些治水方略至今仍是治水的基本方法。

都江堰工程蘊藏著極其巨大的科學(xué)價值。它雖然建于兩千多年前，但它所蘊含的系統(tǒng)工程學(xué)、流體力學(xué)等科學(xué)方法，在今天仍然是處在科學(xué)技術(shù)前沿的課題。

圖1-10大運河

(2)大運河——世界上最長的運河。大運河，如圖1-10所示，北起北京，南達杭州，流經(jīng)北京、河北、天津、山東、江蘇、浙江六個省市，溝通了海河、黃河、淮河、長江、錢塘江五大水系，全長1794公里，是巴拿馬運河的21倍，是蘇伊士運河的10倍。

大運河從公元前486年開始開鑿，成于隋朝。在唐宋時期河運就十分繁榮，在元代人們又將它取直，在明清時期又進行了大規(guī)模的疏通。它在我國歷史上作為南北交通的大動脈，曾起過巨大作用。今天，大運河作為南水北調(diào)的主要路徑，仍然煥發(fā)出青春的活力。

6.園林工程

我國的園林是具有豐富文化和藝術(shù)內(nèi)涵的工程，蘇州古典園林是其典型代表。蘇州古典園林的歷史可上溯至公元前6世紀(jì)春秋時期吳王的園囿，私家園林最早見于歷史記載的東晉(4世紀(jì))的辟疆園，后來歷代造園都十分興盛。明清時期，蘇州成為中國最繁華的地區(qū)，私家園林遍布古城內(nèi)外。16～18世紀(jì)蘇州園林進入全盛時期，有園林200余處，使蘇州有“人間天堂”的美譽。蘇州古典園林以其意境深遠、構(gòu)筑精致、藝術(shù)高雅、文化內(nèi)涵豐富著稱。

7.陵墓工程

陵墓指帝王諸侯的墳?zāi)梗F(xiàn)多指領(lǐng)袖或先烈的墳地，亦泛指墳?zāi)?。我國古代帝王的陵墓有以下三種基本布局方式：

1)以陵山為主體的布局方式

以陵山為主體的布局方式以秦始皇陵為代表，其封土為覆斗狀，周圍建城垣，背襯驪山，輪廓簡潔，氣象巍峨，創(chuàng)造出紀(jì)念性氣氛，如圖1-11所示。

圖1-11秦始皇陵

2)以神道貫穿全局的軸線布局方式

這種布局重點強調(diào)正面神道。如唐代高宗乾陵，以山峰為陵山主體，前面布置闕門、石象生、碑刻、華表等組成神道，神道前再建闕樓，借神道上起伏、開合的空間變化，襯托陵墓建筑的宏偉氣勢。

3)建筑群組的布局方式

明清的陵墓都是選擇群山環(huán)繞的封閉性環(huán)境作為陵區(qū)，將各帝陵協(xié)調(diào)地布置在一處。在神道上增設(shè)牌坊、大紅門、碑亭等，將建筑與環(huán)境密切結(jié)合在一起，創(chuàng)造出莊嚴(yán)肅穆的環(huán)境。四、我國現(xiàn)代工程

1.我國現(xiàn)代工程建設(shè)概況

中華人民共和國成立后，我國很快就進入歷史上少有的大規(guī)模建設(shè)時期，有大型的水利工程(如治理淮河、黃河、長江)、交通工程(如青藏公路)、工業(yè)工程、國防工程等。由蘇聯(lián)幫助的156項重點工程，以及北京的十大建筑、成昆鐵路等都是當(dāng)時具有標(biāo)志性的建筑。

人民大會堂，如圖1-12所示，是紀(jì)念建國十周年的首都十大建筑之一，位于北京市天安門廣場西側(cè)。人民大會堂完全由中國工程技術(shù)人員自行設(shè)計、施工，于1958年10月動工，僅用了10個多月的時間就建成了，在1959年國慶節(jié)時投入使用。

圖1-12人民大會堂從20世紀(jì)80年代初以來，我國進入了歷史上規(guī)模最大的，在世界歷史上也是罕見的工程建設(shè)時期。我國是建筑工程大國，各個領(lǐng)域都有許多大型和特大型工程。

(1)鋼鐵工程。在鋼鐵工業(yè)方面有寶山鋼鐵廠，它是我國改革開放以后第一個最大的建設(shè)工程。寶山鋼鐵廠于1978年12月23日動工興建，第一期工程于1986年9月建成投產(chǎn)，第二期工程于1991年6月建成投產(chǎn)。寶山鋼鐵廠是新中國成立以來建設(shè)規(guī)模最大的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，2005年7月，寶山鋼鐵廠被《財富》雜志評為2004年度世界500強企業(yè)第309位，成為中國競爭性行業(yè)和制造業(yè)中首批名列世界500強的企業(yè)。

(2)水利工程。在水利工程方面，近幾十年來有葛洲壩工程、魯布革工程、小浪底工程、二灘水電站、三峽水利工程、南水北調(diào)工程等。

(3)核電工程。在核電工程方面，目前已經(jīng)運行的有大亞灣核電站、秦山核電站等；在建的有秦山核電站二期工程、秦山核電站三期工程、大亞灣核電站(嶺澳)二期工程和連云港田灣核電站等。

(4)鐵路工程。鐵路工程最大的有京九鐵路、青藏鐵路工程。青藏鐵路于1957年開始勘測修筑，1960年西寧至海晏段建成通車。20世紀(jì)70年代中期，青藏鐵路又繼續(xù)施工修建，1979年鋪軌至格爾木市。2001年2月8日，國務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)青藏鐵路二期。青藏鐵路二期為格爾木至拉薩段，全長1118公里，途經(jīng)多年凍土地段550多公里，海拔4000米以上的地段965公里，最高點為海拔5072米的唐古拉山口。建成后青藏鐵路成為世界上海拔最高和最長的高原鐵路。

(5)化工工程。在20世紀(jì)70年代我國就投資建設(shè)儀征化纖、揚子石化等，最近的化工工程有揚子巴斯夫石化工程、廣東茂名石油化工工程、福建石油化工工程等。

(6)橋梁工程。近十幾年來，我國在長江上興建了許多大橋?，F(xiàn)在僅江蘇段除了原來的南京長江大橋外，還有南京長江二橋、南京長江三橋、潤揚長江大橋、蘇通長江大橋、江陰長江大橋等。

(7)地鐵工程。我國城市地鐵從無到有，已建及在建城市軌道交通工程(地鐵或輕軌)的城市有北京、上海、廣州、深圳、南京、武漢、重慶、大連、哈爾濱、長春、青島、成都、沈陽、蘇州、西安、杭州、鄭州、無錫等幾十個大城市。

(8)高速公路工程。中國高速公路從零起步，經(jīng)過二十多年的建設(shè)，到2009年6月，已達6.5萬公里，高速公路總里程位居世界第二。

這些工程無論在規(guī)模方面還是工程技術(shù)的先進性方面都是當(dāng)代一流的。

2.現(xiàn)代工程的特點

(1)工程規(guī)模大，難度高?，F(xiàn)代工程規(guī)模大，工程的技術(shù)難度高。我國近幾十年來許多工程都不斷創(chuàng)造工程領(lǐng)域的世界之最。最典型的是三峽工程，它的許多指標(biāo)都突破了我國和世界水利工程的紀(jì)錄。

以三峽工程為例，該工程的靜態(tài)概算(1993年5月價格水平)為900.9億元，分三期建設(shè)，總工期為18年。在水利工程史上，創(chuàng)造了很多世界之最：三峽水庫總庫容3.93

×

1010m3，防洪庫容2.115

×

1010m3，水庫調(diào)洪可削減洪峰流量達每秒2.7

×

104～3.3

×

104m3，是世界上防洪效益最為顯著、最大的水利工程。三峽工程包括兩岸非溢流壩在內(nèi)，總長2335m。泄流壩段483m，水電站機組70萬kW

×

26臺，雙線5級船閘以及垂直升船機，是世界上建筑規(guī)模最大的水利工程。三峽工程主體建筑物土石方挖填量約1.0283

×

108m3，混凝

土澆筑量2.794

×

107m3，鋼材59.3萬噸(金屬結(jié)構(gòu)件安裝占25.65萬噸)，土石方填筑

3.198

×

107m3，鋼筋46.30萬噸，是世界上工程量最大的水利工程。三峽工程深水圍堰最大水深60m，土石方月填筑量1.7

×

106m3，混凝土月灌筑量4.5

×

105m3，碾壓混凝土最大月澆筑量3.8

×

105m3，各項月工程量都突破世界紀(jì)錄，是施工強度最大的工程。三峽工程截流流量9010

m3/s，施工導(dǎo)流最大洪峰流量79000

m3/s，是世界水利工程施工期流量最大的工程。三峽工程泄洪閘最大泄洪能力1

×

105m3/s，是世界上泄洪能力最大的泄洪閘。三峽工程的雙線五級、總水頭113

m的船閘，是世界上級數(shù)最多、總水頭最高的內(nèi)河船閘。三峽升船機的有效尺寸為120

m

×

18

m

×

3.5

m，總重11

800

t，最大升程113

m，過船噸位8000

t，是世界上規(guī)模最大、難度最高的升船機。三峽工程水庫移民最終超過百萬，是世界上水庫移民最多、最為艱巨的移民建設(shè)工程。

(2)在工程中應(yīng)用現(xiàn)代高科技。任何時代的重大工程都是當(dāng)時科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的典范，都體現(xiàn)了當(dāng)時科學(xué)知識的最高水平，是當(dāng)時高科技的結(jié)晶。在近50年來，科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，新的科學(xué)技術(shù)不斷被應(yīng)用于工程領(lǐng)域，推動了工程領(lǐng)域的發(fā)展?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已滲透到了工程的各個方面。①工程材料越來越向輕質(zhì)化、高強化發(fā)展。過去，人們使用C20～C40的混凝土，而現(xiàn)在通過摻硅粉、外加劑等各種技術(shù)措施，C50～C75的混凝土已得到廣泛的應(yīng)用。1989年美國西雅圖建成的56層、高226m的雙聯(lián)合廣場大廈，其中4根3.05m的鋼管柱中灌注的現(xiàn)場澆搗混凝土高達C120。此外，高強的合金、高分子材料、智能材料以及其他新型材料在工程中也得到越來越廣泛的應(yīng)用。

②新型的大跨結(jié)構(gòu)形式。以橋梁結(jié)構(gòu)為例，在秦朝建造渭河大橋時的跨距一般在10m左右，隋代趙州橋跨度達37m。最近建成的銀川艾倚河景觀水道斜拉橋，如圖1-13所示，橋長206米，寬60米，高28.8米，是目前數(shù)據(jù)可查的世界上單幅最寬的矮塔斜拉橋。

圖1-13艾倚河景觀水道斜拉橋③智能化技術(shù)和信息技術(shù)在工程中的應(yīng)用。智能建筑是現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、大規(guī)模集成技術(shù)、微電子技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代工程和工程管理系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用。建筑智能化賦予建筑新的意義：它不僅僅是遮風(fēng)避雨的場所，而且是具有一定“生命”特征的物體。傳統(tǒng)的梁柱板是建筑的骨骼，再配上計算機控制管理中心，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和各種傳感器、探頭、工作站等，就賦予建筑一定的“頭腦”和“神經(jīng)系統(tǒng)”。高效率的信息傳遞速度和建筑自動化運行管理系統(tǒng)為人們提供更加人性化、舒適、高效率、節(jié)能、符合生態(tài)要求的生活和工作環(huán)境。

現(xiàn)代智能化的工程有智能學(xué)校、智能住宅小區(qū)、智能圖書館、智能醫(yī)院、智能工廠、智能車站、智能飛機場、智能物流中心等。

④建筑工程越來越追求工業(yè)化、裝配化。人們力求推行工業(yè)化的生產(chǎn)方式，在工廠中成批地生產(chǎn)房屋、橋梁的各種構(gòu)配件、組合體等，然后運到現(xiàn)場裝配。⑤計算機技術(shù)在工程建設(shè)中的廣泛使用。人們應(yīng)用計算機進行計算機輔助設(shè)計、輔助制圖、現(xiàn)場管理、網(wǎng)絡(luò)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及智能化運行管理，并將工程專家的個體知識和經(jīng)驗加以集中和系統(tǒng)化，構(gòu)成專家系統(tǒng)。許多復(fù)雜的工程過去不能分析，也難以模擬，現(xiàn)在由于先進的數(shù)學(xué)理論，再加上計算機技術(shù)，使以往存在的問題也逐步得到了解決?，F(xiàn)在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的工程在設(shè)計過程中均可作計算機模擬分析。⑥工程向新的科技領(lǐng)域發(fā)展。人們目前正在積極地探索和建設(shè)特殊環(huán)境下的工程，如深海油田工程(見圖1-14)、航天工程(見圖1-15)、極地工程等，將來還要在月球上建筑工程。

圖1-14深海油田工程

圖1-15航天工程

(3)高度復(fù)雜性、專業(yè)化和綜合性?，F(xiàn)代工程是一個復(fù)雜的、多功能、多專業(yè)綜合的系統(tǒng)。

①現(xiàn)代工程功能的多樣化。以人們生活最密切的公共建筑和住宅建筑為例，它們已不再是徒具四壁的房屋了，而同時要求提供采暖、通風(fēng)、采光、給水、排水、供電、供熱、供氣、收視、通信、計算機聯(lián)網(wǎng)、報警、遠程控制等功能，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

現(xiàn)代工程建設(shè)早已超出了原來意義上的挖土蓋房、鋪路架橋等傳統(tǒng)土木工程技術(shù)的范圍，而需要將其與材料、電子、通信、能源、信息等高科技緊密結(jié)合起來，從而呈現(xiàn)出各種專業(yè)技術(shù)相互滲透、相互支持、相互促進的局面。②工程的功能要求高。如今，人們對建筑有更高的要求，如使用方便、舒適、高效率、節(jié)能、生態(tài)條件等。現(xiàn)代工業(yè)建筑物往往要求恒溫、恒濕、防振、防腐蝕、防輻射、防火、防爆、防磁、防塵、耐高(低)溫，并向大跨度、靈活的空間布置方向發(fā)展，如制藥車間、電腦芯片的制造車間等。這就導(dǎo)致了一個工程的建設(shè)所需要的工程專業(yè)越來越多，而且各種工程專業(yè)都是高度專業(yè)化的。

現(xiàn)代工程技術(shù)上的多樣性并不是各種技術(shù)的簡單相加，而是一種基于特定規(guī)律或規(guī)則的、面向特定目標(biāo)的各種相關(guān)技術(shù)的有序集成。如目前集監(jiān)控和管理功能為一體的智能建筑，就是現(xiàn)代建筑技術(shù)(Architecture)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是四種技術(shù)(有時簡稱4C)，即現(xiàn)代計算機技術(shù)(Computer)、現(xiàn)代控制技術(shù)(Control)、現(xiàn)代通信技術(shù)(Communication)和現(xiàn)代圖像顯示技術(shù)(CRT)集成后所打造的現(xiàn)代化工程。

③技術(shù)具有高度的復(fù)雜性。如前所述，現(xiàn)代工程往往應(yīng)用多種高科技技術(shù)，要面臨很多前所未有的技術(shù)難題。同時，由于功能多樣化的要求，需要解決多專業(yè)的集成技術(shù)問題。④工程建設(shè)過程的參加單位眾多。工程的組織系統(tǒng)十分復(fù)雜，包括各參與主體，如政府組織、社會團體、貸款機構(gòu)、科研機構(gòu)、工程管理公司、材料和設(shè)備供應(yīng)商、工程承包商、設(shè)計單位等。例如三峽工程在施工高峰期有上萬人在工程上工作，他們之間溝通十分困難。

另外，現(xiàn)代工程的復(fù)雜性還體現(xiàn)在：

①現(xiàn)代工程的對象不僅包括傳統(tǒng)意義上的實體化的工程技術(shù)系統(tǒng)，而且包括軟件系統(tǒng)(智能化系統(tǒng)、控制系統(tǒng))、運行程序、維護和操作規(guī)程等。這些方面有更大的難度和復(fù)雜性。②現(xiàn)代工程建設(shè)過程常常是研究過程、開發(fā)過程、工程施工過程和運行過程的統(tǒng)一體，而不是傳統(tǒng)意義上的施工過程。在現(xiàn)代工程中施工過程的重要性和難度相對降低，而工程項目融資、經(jīng)營等方面的任務(wù)加重了。

③現(xiàn)代工程，特別是大型工程的技術(shù)難度已經(jīng)不是傳統(tǒng)土木建筑工程的結(jié)構(gòu)、材料和施工方面的問題，而是涉及一些綜合性的各行業(yè)交叉融合的技術(shù)問題，以及環(huán)境保護、低能耗(低碳、低排放)、生態(tài)方面的問題。如青藏鐵路的建設(shè)涉及以下問題：在工程施工和運行過程中高原生理(嚴(yán)寒缺氧、強紫外線照射)帶來的問題；凍土(土冰層、飽冰凍土)條件下工程的施工和運行問題；在工程施工和運行過程中的生態(tài)環(huán)境保護的問題，如高原植被保護和恢復(fù)，藏羚羊的遷徙道路保護，污染物的處理；工程的建設(shè)和運行如何抗震的問題等。

④現(xiàn)代工程的資本組成方式(資本結(jié)構(gòu))、管理模式、組織形式、承包方式、合同形式是豐富多彩的。

⑤風(fēng)險大?，F(xiàn)代工程技術(shù)風(fēng)險，特別是施工技術(shù)的風(fēng)險相對減小，而金融風(fēng)險、安全風(fēng)險、市場運營風(fēng)險則加大了。⑥在工程中各方利益沖突的加劇，將會導(dǎo)致公共利益、政府(國家、地區(qū)、城市)、投資者、承包商、周邊居民等各方面的利益平衡問題。

(4)投資大，消耗大量的自然資源和社會資源?，F(xiàn)代大型、特大型工程的建設(shè)投資規(guī)模常常以十億、百億、千億元計，往往要集中全國、全省或全市的財力，它會影響國計民生，也會影響國民經(jīng)濟、社會和經(jīng)濟發(fā)展目標(biāo)。如三峽工程總投資約2000多億元人民幣，西氣東輸工程總投資1400多億元人民幣，另外，建筑工程在施工和使用過程中要耗費大量的建筑材料和能源。我國整個鋼產(chǎn)量的25%，水泥總產(chǎn)量的70%，木材總產(chǎn)量的40%，玻璃總產(chǎn)量的70%，塑料總產(chǎn)量的25%，運輸總量的8%均用于工程建設(shè)。

因而我國要推行資源節(jié)約型社會的建設(shè)，必須從工程建設(shè)入手，節(jié)約材料、資金、能源。在工程建設(shè)中即使節(jié)約1%的資源，也是一個十分龐大的絕對數(shù)字，這對社會是很大的貢獻。所以工程界對此承擔(dān)著很大的責(zé)任。

(5)對自然、社會的影響大，而且許多影響是歷史性的。現(xiàn)代工程投資大，消耗的社會和自然資源多，對社會的影響，包括對周圍居民生活的影響，對社會文化的影響，對社會經(jīng)濟環(huán)境的影響等都很大。現(xiàn)代工程已經(jīng)成為社會生活中不可缺少的部分，同時它們的建立和實施又在改變著社會。

任何一個工程，利弊常常是同時存在的。人類社會認(rèn)識自然和改造自然的能力越強，對自然和社會造成破壞的可能就越大，工程的歷史影響就越大。①工程是人類改造自然和征服自然的產(chǎn)物，是自然界中的人造系統(tǒng)，會對自然產(chǎn)生巨大的影響。許多工程一經(jīng)建設(shè)成為一個人造系統(tǒng)，該地域上就不可復(fù)原到原生態(tài)。對自然生態(tài)而言，工程的建設(shè)過程是不可逆的。由于大量的人造工程技術(shù)系統(tǒng)的建立和運行，使我們這個星球愈來愈不“自然”。在建設(shè)和運營過程中，工程需要消耗大量的原材料和能源，從而刺激這些能源和自然資源的開發(fā)需求，導(dǎo)致我們消耗了大量的不可再生資源，對自然造成了影響。②工程建設(shè)具有高度的公共性，會給許多人的生活帶來巨大影響。如在三峽工程建成后長江三峽大壩以西400km以內(nèi)、海拔135m以下的數(shù)千城鎮(zhèn)沉浸在水面以下，有上百萬人口遷移，離開他們祖居的生息繁衍之地，到新的地方。這不僅帶來大量的拆遷工作和大量的費用，也會給這些人的生存和發(fā)展帶來新的問題，而且還會影響遷入地原居住人們的生活。③現(xiàn)代的很多大工程是為了解決歷史上長期存在的問題而修建的，建成后的運行期長，同時承載著幾代人的希望，它們在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支撐下，必將長久存在，對后世留下不可低估的社會影響和歷史影響。如青藏鐵路工程將會在未來很長一段時期對我國的整個社會和地區(qū)生態(tài)產(chǎn)生影響。所以，工程的建設(shè)不僅要對國家、地區(qū)、城市可持續(xù)發(fā)展有貢獻，而且自身也要有可持續(xù)發(fā)展的能力，即能夠在預(yù)定的生命期內(nèi)持續(xù)地滿足社會對它的需要。④永久性的環(huán)境影響。大型工程對環(huán)境影響很大。任何工程的建設(shè)必然會占據(jù)一定的空間，這會導(dǎo)致永久性占用土地，破壞植被和水源。同時原有的生態(tài)狀況不復(fù)存在，而且將來也不可能恢復(fù)。例如我國古代大規(guī)模的建筑曾導(dǎo)致我國森林覆蓋率的下降。

在我國，常常一條古老而清澈的河流，因為建造了一個化工廠或造紙廠，而這些廠的污水又得不到有效治理，結(jié)果成為“臭河”、“死河”，而且它的生態(tài)永遠得不到恢復(fù)。在近幾十年來，這種現(xiàn)象在我國發(fā)達地區(qū)幾乎到處都有。這對我國人民的身體健康，對區(qū)域的水環(huán)境，對動植物的生存都會產(chǎn)生歷史性的影響。例如，在我國許多城市，由于混凝土高樓太多，而且過于集中，以致形成熱島效應(yīng)。

⑤對歷史文化和文物的破壞。例如三峽工程造成許多千年古城被拆除，同時使得許多已發(fā)現(xiàn)的和尚未發(fā)現(xiàn)的文物遺址永久性沉入水底。在南水北調(diào)工程中，盡管人們采取措施進行搶救性挖掘和保護，但這種損失仍是無法彌補的，甚至是無法估量的。

在我國許多地方，在工程建設(shè)中挖到古墓，人們野蠻施工，古墓被毀壞，文物被搶。

例如，由于三峽工程的建設(shè)，大量的原居民分散遷移到各個地方，會導(dǎo)致三峽工程所在地古老的風(fēng)俗、傳統(tǒng)習(xí)慣、非物質(zhì)文化永久性的消失。

現(xiàn)代工程規(guī)模很大，它所帶來的負面影響也很大?，F(xiàn)代社會，人們對工程帶來的負面影響越來越重視，要求工程盡可能在全壽命期內(nèi)是有益的。

(6)工程實現(xiàn)國際化?，F(xiàn)代工程一個重要的標(biāo)志就是工程要素的國際化，即一個工程建設(shè)和運行所必需的產(chǎn)品市場、資金、原材料、技術(shù)(專利)、土地(包括廠房)、勞動力、工程任務(wù)承擔(dān)者(工程承包商、設(shè)計單位、供應(yīng)商)等，常常來自不同的國度。

在當(dāng)今世界，國際合作項目越來越多，任何一個國家都是世界經(jīng)濟的一部分。通過國際工程能夠?qū)崿F(xiàn)各方面核心競爭力的優(yōu)勢組合，能夠取得高效率的工程。目前，我國已經(jīng)加入WTO，我國建筑工程承包市場對外全面開放，已是國際工程承包市場的一部分?，F(xiàn)在一些大型工程，甚至一些中小型工程的參加單位、設(shè)備、材料、管理服務(wù)、資金都呈國際化趨勢。這帶來兩方面的影響：

①在我國許多工程的建設(shè)都有外國的公司參加。從20世紀(jì)80年代初魯布革工程開始，我國許多工程引入國外貸款(如世界銀行貸款、亞洲銀行貸款，以及其他國際組織和外國政府貸款)進行設(shè)計、施工、供應(yīng)的國際招標(biāo)，如小浪底工程、許多地方的公路工程、大型石油化工工程等。這是我國近幾十年工程領(lǐng)域的特色之一。②我國的許多工程承包商、設(shè)計單位、供應(yīng)商也到國外承接工程。國際工程承包市場有很大的容量。從20世紀(jì)70年代末，我國工程承包企業(yè)開始到國外承包工程。經(jīng)過30多年的發(fā)展，取得了驚人的成就，我國的承包商已成為國際工程承包市場中一支重要的力量。

一、工程的分類

按照不同標(biāo)準(zhǔn)，工程可劃分為不同類別。本書按照工程所在國民經(jīng)濟行業(yè)及工程的用途介紹工程的分類。

第二節(jié)現(xiàn)代工程系統(tǒng)

1.按照工程所在的國民經(jīng)濟行業(yè)分類

行業(yè)是建立在各類專業(yè)技術(shù)、工程系統(tǒng)基礎(chǔ)上的專業(yè)生產(chǎn)、社會服務(wù)系統(tǒng)。國民經(jīng)濟行業(yè)分類是對全社會經(jīng)濟活動按照獲得收入的主要方式進行的標(biāo)準(zhǔn)分類，比如建筑施工活動按照工程結(jié)算價款獲得收入，交通運輸活動按照交通營運業(yè)務(wù)獲得收入，批發(fā)零售活動按照商品銷售獲得收入等。

我國國民經(jīng)濟行業(yè)分類有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，如表1-3所示。表1-3國民經(jīng)濟行業(yè)分類國家標(biāo)準(zhǔn)續(xù)表由于工程的多樣性，使得工程分布于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，所以工程建設(shè)與國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都相關(guān)。在相應(yīng)的行業(yè)中的工程就具有相應(yīng)的行業(yè)特點，后面將要介紹的我國建造師的行業(yè)分類也與此相關(guān)。

同時由于工程與國民經(jīng)濟的各個行業(yè)相關(guān)，使得我國的工程建設(shè)受國民經(jīng)濟宏觀管理和國家投資管理體制的影響很大。由于國民經(jīng)濟行業(yè)劃分很細，在此基礎(chǔ)上進行歸納，工程可以劃分為五類：

1)房屋工程

房屋工程包括：①居民住宅；②商業(yè)用建筑物；③賓館、飯店、公寓樓；④寫字樓、辦公用建筑物；⑤學(xué)校、醫(yī)院；⑥機場、碼頭、火車站、汽車站的旅客等候廳(室)；⑦室內(nèi)體育、娛樂場館；⑧廠房、倉庫；⑨其他房屋和公共建筑物。

2)鐵路、道路、隧道和橋梁工程

鐵路、道路、隧道和橋梁工程包括：①鐵路、地鐵、輕軌；②高速公路、快速路、普通公路；③城市道路、街道、人行道、過街天橋、行人地下通道、城市廣場、停車場；④飛機場、跑道；⑤鐵路、公路、地鐵的隧道；⑥鐵路、公路橋梁及城市立交橋、高架橋等。

3)水利和港口工程

水利和港口工程包括：①水庫；②防洪堤壩、海堤；③行蓄洪區(qū)工程；④水利調(diào)水工程；⑤江、河、湖及海水治理工程；⑥水土保持工程；⑦港口、碼頭、船臺、船塢；⑧河道、引水渠、渠道；⑨水利水電綜合工程等。

4)工礦工程

工礦工程是指除廠房外的礦山和工廠生產(chǎn)設(shè)施、設(shè)備的施工和安裝，以及海洋石油平臺的施工，包括：①礦山(含坑道、隧道、井道的挖掘、搭建)；②電力工程(如水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等)；③海洋石油工程；④工廠生產(chǎn)設(shè)施、設(shè)備的施工與安裝(如石油煉化、焦化設(shè)備，大型儲油、儲氣罐(塔)，大型鍋爐、冶煉設(shè)備，以及大型成套設(shè)備、起重設(shè)備、生產(chǎn)線等)；⑤自來水廠、污水處理廠；⑥水處理系統(tǒng)；⑦燃氣、煤氣、熱力供應(yīng)設(shè)施；⑧固體廢棄物治理工程(如城市垃圾填埋、焚燒、分揀、堆肥等設(shè)施施工)；⑨其他未列明的工礦企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。

5)其他土木工程

其他土木工程包括：①體育場、高爾夫球場、跑馬場等；②公園、游樂園、游樂場、水上游樂設(shè)施、公園索道以及配套設(shè)施；③水井鉆探；④路牌、路標(biāo)、廣告牌；⑤其他未列明的土木工程建筑。

2.按照工程的用途分類

工程的類型有很多，用途也各不相同。這使得各類工程的專業(yè)特點相異，由此帶來了設(shè)計、建筑材料和設(shè)備、施工設(shè)備、專業(yè)施工隊伍的不同。工程按照用途可以分為以下四類：

1)住宅工程

這類工程主要是居民的住房，包括城市各種類型的房地產(chǎn)建設(shè)工程和農(nóng)村的大多數(shù)私人自建房工程。住宅工程是我國近二十多年來最為普遍，發(fā)展最為迅速的工程。房地產(chǎn)業(yè)是我國最近二十多年來發(fā)展最為迅速的產(chǎn)業(yè)之一。我國各個城市都有房地產(chǎn)開發(fā)項目。

2)公共建筑工程

這類工程按照不同用途還可以細分為：

(1)大型公共建筑：醫(yī)院、機場、公共圖書館、文化宮、學(xué)校等大型辦公建筑，以及旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑和交通運輸用房等。

(2)商業(yè)用建筑：大型購物場所、智能化寫字樓、劇院等。這類工程以滿足公共使用功能為目的，需要較高的建筑藝術(shù)性，要符合地方文化和獨特的人文環(huán)境的要求。例如，南京奧體中心體育用兩條動感十足的紅飄帶作為設(shè)計造型。

住宅工程和公共建筑工程在國民經(jīng)濟行業(yè)分類中同歸為房屋建筑工程，它們在工程總投資中所占的比重最大。通常，房屋建筑工程產(chǎn)值占建筑業(yè)總產(chǎn)值的65%以上。

3)土木水利工程

土木水利工程主要指水利樞紐工程、港口工程、大壩工程、水電工程、高速公路、鐵路和城市基礎(chǔ)設(shè)施工程。在我國，這些工程主要由政府投資。我國近幾十年來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高速發(fā)展，特別是高速公路、鐵路和高速鐵路、城市基礎(chǔ)設(shè)施(地鐵、輕軌等)、水利水電工程等。

4)工業(yè)工程

工業(yè)工程主要指化工、冶金、石化、火電、核電、汽車等工程，這些工程主要是建造生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品的工廠，例如化工廠、發(fā)電廠、汽車制造廠等。工業(yè)工程涉及國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門。

二、工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析對工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工程子系統(tǒng)與工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性研究，以及工程管理學(xué)生對工程系統(tǒng)及其功能的深刻理解有重要作用。

1.工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1)工程系統(tǒng)的定義

工程是占據(jù)一定空間的技術(shù)系統(tǒng)。工程系統(tǒng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在以下兩方面：

(1)工程“紅線”所定義的空間范圍。工程作為一個整體系統(tǒng)而言，具有一定的功能。而工程的“紅線”界定了工程的空間范圍，也是城市規(guī)劃部門確定工程法定土地范圍。

(2)工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一個工程通常由許多分部組合而成，是有一定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的綜合體。

2)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解

任何工程都可以按照系統(tǒng)方法進行結(jié)構(gòu)分解，如圖1-16所示。

圖1-16工程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

(1)功能面。一個工程在一定的土地(空間)上布置，是由許多空間分部組合起來的綜合體。這些分部具有一定的作用，能夠提供一定的功能，它們通常被稱為功能面。一個工程可以分解為許多功能面。最常見的是一個工程系統(tǒng)由許多單體建筑組成，每個單體建筑在總系統(tǒng)中提供一定的使用(生產(chǎn))功能，每個單體都是具有特定產(chǎn)品或服務(wù)的區(qū)域。例如，一座工廠由各個車間、辦公樓、倉庫、生活區(qū)等構(gòu)成；一條高速公路由各段路面、服務(wù)區(qū)、收費區(qū)、綠化區(qū)等構(gòu)成；一個高校校區(qū)由教學(xué)樓、圖書館、宿舍樓、實驗樓、體育館、辦公樓等功能區(qū)(或單體建筑物)組成。

(2)專業(yè)工程子系統(tǒng)。

每個功能面(每棟建筑)是由許多具有一定專業(yè)作用的子系統(tǒng)構(gòu)成的。例如學(xué)校的教學(xué)樓能夠提供教學(xué)功能，它包括建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、電力、消防、通風(fēng)、通信、多媒體、語音、智能化、電梯、控制等專業(yè)工程子系統(tǒng)。這些專業(yè)工程子系統(tǒng)不能獨立存在，必須通過系統(tǒng)集成才能組合成教學(xué)樓。專業(yè)工程子系統(tǒng)有不同的形態(tài)，有的是硬件系統(tǒng)，如結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)、給水排水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等，有的是軟件系統(tǒng)，如智能化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等。所以工程系統(tǒng)又是各個獨立的專業(yè)工程子系統(tǒng)緊密結(jié)合、相互配合、相互依存的體系。

將一個工程的所有專業(yè)工程子系統(tǒng)提取出來，就得到該工程所包含工程專業(yè)的體系，如地鐵工程包括四十幾個專業(yè)工程子系統(tǒng)。同類工程由具有相同或相似的專業(yè)工程子系統(tǒng)構(gòu)成。例如兩棟教學(xué)樓，它們的外形、結(jié)構(gòu)、高度可能存在差異，但它們所包含的專業(yè)工程子系統(tǒng)應(yīng)是差不多的。同樣，南京地鐵和北京地鐵也有相似的專業(yè)工程子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

這些專業(yè)工程子系統(tǒng)有專業(yè)特點，對高等院校里的工程類專業(yè)分類的設(shè)置有很大影響。

另外，工程中工程設(shè)計圖紙和規(guī)范的分類，設(shè)計小組、施工小組的劃分也都與專業(yè)工程子系統(tǒng)相關(guān)。

3)工程系統(tǒng)的發(fā)展過程

工程所包含的專業(yè)工程子系統(tǒng)與人們對工程的需求、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及工程技術(shù)的發(fā)展有關(guān)。在我國古代，工程比較簡單，按照現(xiàn)代的專業(yè)分類，主要包括建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)工程、建筑材料、給水排水、園林等專業(yè)系統(tǒng)。而在20世紀(jì)初，工程系統(tǒng)就比較復(fù)雜了，不僅包括上述專業(yè)工程子系統(tǒng)，還增加了電力、電梯、電話、消防、衛(wèi)坐、通暖等系統(tǒng)。在20世紀(jì)末，工程系統(tǒng)中又增加了信號系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、中水處理系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)、太陽能系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)等。現(xiàn)在，還出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)(SCS)、結(jié)構(gòu)化綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(SNS)、智能樓宇綜合信息管理自動化系統(tǒng)(MAS)等更為現(xiàn)代化的系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對工程要求的提高，將來還會有新的專業(yè)工程子系統(tǒng)出現(xiàn)。

2.建筑工程的主要專業(yè)工程子系統(tǒng)

由于完整的建筑工程系統(tǒng)是由許多專業(yè)工程子系統(tǒng)構(gòu)成的，所以一個工程的建設(shè)和運行過程必須有許多工程專業(yè)參與，并且各個專業(yè)學(xué)科在工程中所承擔(dān)的角色也不同。

1)城市規(guī)劃

我們所建設(shè)的大量工程都是城市的一部分，都要服從城市規(guī)劃的布局。城市規(guī)劃是指對城市的空間和建筑工程實體發(fā)展進行預(yù)先安排，涉及城市中產(chǎn)業(yè)的區(qū)域布局、建筑物的區(qū)域布局、道路及運輸設(shè)施的設(shè)置、城市工程的安排等。經(jīng)合理布局的城市空間既要滿足美學(xué)要求和技術(shù)要求(道路管道、房屋結(jié)構(gòu)、環(huán)境保護等要求)，也要符合經(jīng)濟、政治等社會發(fā)展要求。城市規(guī)劃是城市建設(shè)和管理、城市內(nèi)各種工程的規(guī)劃和設(shè)計的依據(jù)。

2)建筑學(xué)

建筑學(xué)所要解決的問題包括：建筑物與周圍環(huán)境及各種外部條件的協(xié)調(diào)配合，建筑物外表和內(nèi)部的表現(xiàn)形式和藝術(shù)效果，建筑物內(nèi)部各種使用功能和使用空間的合理安排，各個細部的構(gòu)造方式，建筑與結(jié)構(gòu)、建筑與各種設(shè)備等相關(guān)技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)以及如何以更少的材料、更少的勞動力、更少的投資、更少的時間來實現(xiàn)上述各種要求。建筑學(xué)的最終目的是使建筑物做到適用、經(jīng)濟、堅固、美觀。

3)建筑結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)是用來承受自重、外部荷載作用(活荷載、風(fēng)荷載、地震作用等)，以及環(huán)境作用(陽光、風(fēng)雨、大氣污染等)的人造建筑物，是建筑工程的“骨骼”和“肢體”。

一般建筑的基本構(gòu)件有：基礎(chǔ)、框架(包括梁、柱)、墻、樓板、屋面、桁架、網(wǎng)架、拱、殼體、索、薄膜等。常見的房屋建筑結(jié)構(gòu)按層數(shù)的多少可以分為單層、多層、小高層、高層和超高層建筑，按所用的材料可以分為木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。而常見的橋梁的基本組成有：上部結(jié)構(gòu)(橋跨結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng))、下部結(jié)構(gòu)(橋墩)、橋臺和墩臺的基礎(chǔ)，以及橋梁服務(wù)功能系統(tǒng)(橋面鋪裝、欄桿、伸縮縫等)。

4)工程材料

工程材料是構(gòu)成工程實體的物質(zhì)。工程實體的質(zhì)量和耐久性等常常是由其材料決定的。工程材料種類繁多，傳統(tǒng)的建筑工程材料有木材、磚、瓦、砂、石、灰、鋼材、水泥、混凝土、玻璃、瀝青等；新型工程材料有高性能混凝土(HPC)、高摻量粉煤灰混凝土、纖維混凝土(鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚丙烯纖維)、

纖維增強復(fù)合材料(FRP)、新型節(jié)能墻體材料、智能材料等。材料作為工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，對建筑工程的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。新的優(yōu)良材料的產(chǎn)生會引導(dǎo)出新的、經(jīng)濟的、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式，并帶動建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)設(shè)計理論和施工技術(shù)的發(fā)展。因而，材料科學(xué)是現(xiàn)代工程科學(xué)的重要領(lǐng)域之一?，F(xiàn)代工程的許多重大問題，如工程能耗的降低，生態(tài)(綠色)工程、智能化工程、低碳工程的實現(xiàn)，工程廢棄物的循環(huán)利用等問題，在很大程度上都需要通過材料科學(xué)解決。

5)給水排水工程

給水排水工程為在建筑中生活和工作的人們，以及生產(chǎn)提供用水，并將廢水排出去或按照規(guī)定進行廢水處理。給水排水工程有以下兩大系統(tǒng)：

(1)城市給水排水系統(tǒng)。給水排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。城市給水系統(tǒng)主要給城市中的建筑物和設(shè)施所需的生活、生產(chǎn)、市政和消防提供用水。城市排水系統(tǒng)主要由收集、處理、處置三方面的設(shè)施組成，其中處理包括生活污水、工業(yè)廢水、雨水等排水系統(tǒng)。完善的給水排水系統(tǒng)能保障城市人民的生活水平和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

(2)建筑給水排水系統(tǒng)。建筑給水系統(tǒng)從城市給水系統(tǒng)引入，為建筑工程中人們的生活、生產(chǎn)，以及設(shè)施的運行、消防提供用水，通常包括引入管、水表節(jié)點、給水管道、配水裝置和用水設(shè)備、給水附件、增壓和貯水設(shè)備等。建筑排水系統(tǒng)通過排水管道將污水、廢水排出建筑物，通過城市排水系統(tǒng)引向污水處理廠。

6)建筑電氣

建筑電氣是為工程提供照明、動力，以及為一切用電設(shè)備提供能源的系統(tǒng)。建筑電氣通常由變電裝置、配電裝置、電路、用電設(shè)施等構(gòu)成。

7)其他建筑設(shè)備

建筑設(shè)備是為建筑物使用者提供生活和工作服務(wù)的各種設(shè)施和設(shè)備系統(tǒng)的總稱。建筑設(shè)備種類繁多，按專業(yè)劃分，除了上述的給水排水系統(tǒng)和建筑電氣系統(tǒng)外，還包括：

(1)建筑通風(fēng)空調(diào)。建筑通風(fēng)空調(diào)是為建筑物提供暖氣、冷氣，或為室內(nèi)換氣的設(shè)備系統(tǒng)。

(2)通信系統(tǒng)(電話、電視、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電梯保安報警系統(tǒng)等)。

(3)建筑交通設(shè)施，如電梯等。

8)園林綠化(景觀)系統(tǒng)

如住宅小區(qū)中的假山、亭閣、水池、植被、燈光等的設(shè)計和建造都屬于園林綠化系統(tǒng)。

3.工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性要求

各個專業(yè)工程子系統(tǒng)在工程系統(tǒng)中有不同的作用，這就決定了各專業(yè)學(xué)科在工程的學(xué)科集群中有各自的地位，以及它們之間存在復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系。

一個工程系統(tǒng)雖然由不同部分組成，但每個部分都是為工程的最終總體功能服務(wù)的，是構(gòu)成總體功能的一部分。工程的總體目標(biāo)是為社會提供預(yù)定的產(chǎn)品或服務(wù)，它是工程的各個功能面和各個專業(yè)工程子系統(tǒng)共同作用的結(jié)果。工程的各個功能面和工程專業(yè)子系統(tǒng)必須有系統(tǒng)相關(guān)性和協(xié)調(diào)性。工程的整體結(jié)構(gòu)和功能必須和諧，功能面和各專業(yè)工程子系統(tǒng)必須平衡。這種協(xié)調(diào)性具有廣泛的意義，主要體現(xiàn)在：

(1)功能上的均衡性，既不殘缺，也不顯冗余。一個工程各個功能面大小的分配應(yīng)該均衡，各個專業(yè)工程子系統(tǒng)搭配也應(yīng)是合理的。例如，在一個校區(qū)建成后，預(yù)定規(guī)模的學(xué)生應(yīng)能夠有效地使用各個功能區(qū)，既不會出現(xiàn)功能的缺少(如缺少某些功能)，也沒有功能的不足(如某些功能面設(shè)置不夠，造成學(xué)生在使用過程中的擁堵)，或者某些功能的冗余(即功能閑置，沒有發(fā)揮作用)。

(2)工程的設(shè)計質(zhì)量應(yīng)是均衡的，最好各個功能區(qū)(建筑)和專業(yè)工程子系統(tǒng)能夠均衡地達到預(yù)定的使用壽命。

(3)功能面之間、專業(yè)工程子系統(tǒng)界面之間無障礙，能夠形成高效率運行的整體。

(4)工程與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)。工程同時也是城市大系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。它的功能面和專業(yè)工程子系統(tǒng)要發(fā)揮作用就需要外界提供條件。如需要外界提供水、電、交通，還需要向外排出垃圾、廢水等。所以工程的許多功能面和專業(yè)工程子系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間存在界面和接口。工程系統(tǒng)必須同外界環(huán)境相關(guān)子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)一致。只有實現(xiàn)上述這種協(xié)調(diào)與平衡，才能保證工程安全、穩(wěn)定、高效率的運行。三、工程系統(tǒng)構(gòu)成舉例

1.西咸新區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

《關(guān)中-天水經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》提出了“建設(shè)大西安，帶動大關(guān)中，引領(lǐng)大西北”的任務(wù)，要求“加快推進西咸一體化建設(shè)，著力打造西安國際化大都市”。國務(wù)院頒布的《國家主體功能區(qū)規(guī)劃》明確要求“推進西安、咸陽一體化進程和西咸新區(qū)建設(shè)”，這標(biāo)志著西咸新區(qū)建設(shè)已提升到國家戰(zhàn)略層面。西咸新區(qū)作為大西安建設(shè)的重點和突破口，有關(guān)部門據(jù)此編制并頒布了《西咸新區(qū)總體規(guī)劃》(下文簡稱《規(guī)劃》)。本部分將從發(fā)展目標(biāo)、總體定位、功能定位、人文定位、空間格局、生態(tài)建設(shè)等方面介紹西咸新區(qū)概況。

1)發(fā)展目標(biāo)

(1)打造新產(chǎn)業(yè)：以依托、整合、錯位布局、集群化發(fā)展為路徑，與西安、咸陽兩市現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)錯位發(fā)展，組團之間實現(xiàn)互補，培育壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展低碳節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、高端制造業(yè)、高科技和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建特色鮮明的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。

(2)形成新業(yè)態(tài)：一切以人為中心，實現(xiàn)土地利用集約化、城市功能綜合化、生產(chǎn)生活循環(huán)便捷化，在大面積綠地和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基調(diào)中，建設(shè)物質(zhì)和精神要素密集、集成融合和和諧有序的現(xiàn)代化城市。

(3)建設(shè)新城市：以大都市核心區(qū)為中心，以大開大合的模式，在新區(qū)的大面積綠地及生態(tài)廊道之間，布局空港、灃東、秦漢、灃西、涇河五個新城，形成一區(qū)五城和廊道貫穿、組團布局的現(xiàn)代田園城市格局。

2)總體定位

按照《規(guī)劃》要求，西咸新區(qū)區(qū)域定位為門戶新區(qū)，即依托西安咸陽國際機場，發(fā)展現(xiàn)代物流和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，加快國際性空港和國際物流中心建設(shè)，使其成為我國北方內(nèi)陸地區(qū)對外開放的門戶、西部地區(qū)國際經(jīng)濟交流的平臺以及西安國際化大都市新的增長劑和助推器。

3)功能定位

按照《規(guī)劃》要求，西咸新區(qū)功能定位為科技新區(qū)，即根據(jù)國家賦予西安的統(tǒng)籌科技資源改革試驗基地的要求，利用陜西科研資源的優(yōu)勢，將其建設(shè)成為西部乃至中國一流的技術(shù)研發(fā)基地和科技成果孵化中心，西北內(nèi)陸地區(qū)以外向型高端知識創(chuàng)新職能為特征的產(chǎn)業(yè)新區(qū)。

4)人文定位

按照《規(guī)劃》要求，西咸新區(qū)文化定位為人文新區(qū)，即以周秦漢唐深厚的文化積淀為底蘊，傳承和發(fā)揚歷史文化，把新區(qū)建設(shè)成為世界秦漢文化中心、周秦漢唐文化綜合展示區(qū)、西安國際化大都市文明形象的重要窗口、西安進行國際文化交流活動的重要區(qū)域。

5)空間格局

西咸新區(qū)在空間布局上，以大都市核心區(qū)為中心，規(guī)劃了空港新城、灃東新城、秦漢新城、灃西新城、涇河新城，構(gòu)成“一區(qū)五城”組團式的現(xiàn)代田園城市格局。產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，以錯位布局、集群化發(fā)展為路徑，西安、咸陽核心區(qū)和組團間互補，構(gòu)建特色鮮明的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系?；A(chǔ)設(shè)施方面，以快速干道為重點構(gòu)建綜合交通體系，同時加快生態(tài)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)施建設(shè)。城市文化方面，依托周秦漢歷史遺跡和渭北帝陵遺存帶，形成大都市帝陵文化、秦漢文化、古都歷史三條文化帶。生態(tài)建設(shè)方面，重點打