前 言
《土木工程專業卓越工程師教育培養計畫系列教材：新編土木工程概論：偉大的土木工程》是土木工程學科對新生進行理想教育的教材。“新編”新在寫法上開宗明義，從土木工程在國民經濟中的重要性講起，以講座的形式逐步延伸至房屋建築、交通、水利、防災、地下、能源、現代高科技等二級學科，力求減少繁雜的專業知識介紹，突出土木工程的固有屬性和特點，以利學生熱愛專業，激勵其從業精神。 同時本書還是一本良好的科普讀物。
本書是土木工程學科對新生進行理想教育的教材。“新編”新在寫法上開宗明義，從土木工程在國民經濟中的重要性講起，以講座的形式逐步延伸至房屋建築、交通、水利、防災、地下、能源、現代高科技等二級學科，力求減少繁雜的專業知識介紹，突出土木工程的固有屬性和特點，以利學生熱愛專業，激勵其從業精神。 同時本書還是一本良好的科普讀物。
新編土木工程概論——偉大的土木工程土木工程是一個歷史悠久而永恆的學科，堪稱“偉大的土木工程”.
無論是人物、思想還是事業和成就，能稱得上偉大的大都與它的貢獻、作用、價值、地位及有效期等因素聯繫在一起，作為一個學科或一個行業，衡量的標準也不例外。
我們說土木工程是偉大的，本質上是它有一些重要而優秀的屬性，這些屬性是其他行業所不具備或者不完全具備的。
(1) 防護性 從遠古時代用於遮風避雨、防禦野獸及部落侵襲的造巢、築城和開壕，到現代的戰略儲庫、地下指揮中心、核安全殼、防洪堤壩以及抗震設防等，均帶有防護的目的。
(2) 超前性 多數行業的起步和發展，大都由土木工程充當“先行官”。例如，發電需先建廠房，交通需先修路架橋，通航需先挖渠開隧等。一切突發而又難以預測的災害，大都可以用土木工程手段超前性地採取減災措施。
(3) 基礎性 堪稱大型土木工程的，莫不屬於投入大、服役周期長的基礎設施。從隋煬帝開始修建並經歷代加長和延伸的京杭大運河，至今還是我國唯一一條南北通航的重要航道。現代的青藏鐵路、三峽工程都屬於重要的基礎性項目。它們的巨大投入可以大幅度地拉動國民經濟，建成之後，長期而又有著巨大效益的服役也將促進國民經濟的增長。
(4) 普遍性 國民經濟各行各業的發展或多或少都離不開土木工程，即使是信息產業，也需要先鋪設光纜和修建發射接收塔。廣義而論，只要有人類生存的地方就一定有土木工程的實踐活動。
(5) 恆久性 僅僅從土木工程在防災減災中所承擔的積極的不可替代的作用就可以判定土木工程的恆久性了。因為，只要承認世界是物質的，物質是運動的，災害就是永恆的。因而，作為防災減災最重要的手段之一的土木工程就是永恆的。狹義而論，土木工程的恆久性還體現在它的服役周期長且效益豐厚，至少我們尚未發現有哪個行業、哪個產品超越都江堰、京杭大運河這樣的基礎性項目，歷經千年還在正常運營，這些項目的效益早已遠遠超出了對它們的投入。
這些觀點是筆者幾十年來在土木工程領域工作的感悟和體會的結晶，撰寫本書時儘量做到數據可靠、論據準確，力求從較高、較寬的視角來考察和審視在人類歷史長河以及今天現實社會中土木工程所扮演的角色和所起的作用。我們可以毫不勉強地說一句--偉大的土木工程。為這個學科和行業奮鬥終生是崇高的。
於清華園
2013年1月
目 錄
第1講 土木工程的重要性1
1.1 土木工程的廣泛性和普適性1
1.1.1 概述1
1.1.2 專業覆蓋面寬，行業涉及面廣2
1.2 土木工程可以大幅拉動國民經濟6
1.2.1 發展經濟需要投資基礎設施6
1.2.2 土木建築和房地產是國家的支柱產業11
1.2.3 積極應對金融危機14
1.3 土木工程難度大，效益高，服役久15
1.3.1 土木工程難度大15
1.3.2 土木工程效益高19
1.3.3 土木工程服役久19
1.4 土木工程學科有較強的延續性和適應性20
1.4.1 現代科學的高速增長和半衰期20
1.4.2 土木工程的延續性和適應性21
1.5 土木工程與人力資源開發22
1.5.1 中國的人口和就業狀況22
1.5.2 土木工程可以吸納各類人力資源25
1.6 結論--偉大的土木工程26
1.6.1 一門古老而又年輕的學科26
1.6.2 偉大源於自身的特點和屬性26
第2講 房屋建築與特種結構29
2.1 居住建築與房地產業29
2.1.1 房地產業可以引發金融海嘯29
2.1.2 中國房地產業和住宅的發展形勢30
2.1.3 加大民生工程的投入應對經濟危機30Webdingsw@p 新編土木工程概論--偉大的土木工程 目 錄 [email protected] 住宅建築的發展趨勢31
2.2 高層建築32
2.2.1 高層建築發展的背景32
2.2.2 世界高層建築38
2.2.3 中國高層建築41
2.3 特種結構45
2.3.1 電視塔45
2.3.2 紀念性建築物46
2.4 大跨結構與交通樞紐50
2.4.1 大跨結構--會堂、劇場、展覽館等50
2.4.2 交通樞紐--機場與車站54
2.5 奧運場館57
2.5.1 宏偉眾多的奧運場館58
2.5.2 建築設計理念和宜居城市60
第3講 交通運輸工程62
3.1 概述62
3.1.1 交通運輸工程分類62
3.1.2 專業設定的歷史淵源62
3.1.3 交通運輸工程的重要性63
3.2 公路與城市道路64
3.2.1 普通公路64
3.2.2 高速公路68
3.2.3 城市道路71
3.2.4 川藏公路71
3.3 鐵路73
3.3.1 世界鐵路的發展73
3.3.2 中國鐵路的發展76
3.3.3 青藏鐵路77
3.3.4 中國鐵路建設的新時代78
3.3.5 主要工程要求和技術標準83
3.4 橋樑86
3.4.1 橋樑結構形式86
3.4.2 中國是橋樑大國93
3.4.3 一個新的崛起95
3.4.4 橋樑結構的幾個特殊問題100
3.5 隧道103
3.5.1 隧道的類別103
3.5.2 隧道的基本要求106
3.5.3 城市隧道107
3.5.4 水底隧道110
3.5.5 中國隧道建設的迅猛發展112
3.6 管道運輸117
3.6.1 管道運輸的重要性117
3.6.2 中國第一條西氣東輸管線117
3.6.3 西氣東輸二線工程118
第4講 水利工程119
4.1 水利工程面臨的形勢119
4.1.1 水資源問題119
4.1.2 中國“水”的生態危機124
4.1.3 糧食安全問題126
4.1.4 水力(能)開發相對滯後129
4.1.5 水利工程的綜合性及其分類129
4.2 水庫的重大作用130
4.2.1 概述130
4.2.2 水庫的四大作用131
4.3 水利工程對環境的影響136
4.3.1 水利工程影響環境實例136
4.3.2 水庫對氣候、水質和生物的影響137
4.3.3 引發地質災害140
4.3.4 淤積和滲漏141
4.3.5 水庫移民143
4.4 三峽和小浪底工程143
4.4.1 三峽工程143
4.4.2 小浪底工程146
4.5 水電站工程148
4.5.1 概述148
4.5.2 水電站的類型和布置149
4.6 海洋海運工程152
4.6.1 概述152
4.6.2 港口工程152
4.6.3 港口功能的現代化156
4.6.4 運河158
4.6.5 海上運載工具--船舶159
第5講 防災減災163
5.1 災害的定義、屬性、分類與分級163
5.1.1 災害的定義與屬性164
5.1.2 災害的分類與分級165
5.2 全球災害的嚴重性171
5.2.1 自然災害呈日益上升的趨勢171
5.2.2 對人為災害要給予高度關注174
5.2.3 人為干預和社會發展認識上的滯後178
5.3 中國是一個多災害的國家181
5.3.1 災頻高、災種多、損失大181
5.3.2 災種多，治理難度大183
5.3.3 高度重視發展中的生態失衡和人為災害186
5.3.4 走出認識上的誤區189
5.3.5 火災與燃氣爆炸191
5.4 汶川大地震193
5.4.1 基本情況193
5.4.2 地質災害的影響 194
5.5 土木工程在防災減災中的重大作用199
5.5.1 土木工程的屬性199
5.5.2 土木工程在防災減災中的極端重要性202
第6講 地下工程204
6.1 開發地下空間的緊迫性204
6.1.1 地少人多的矛盾日益尖銳204
6.1.2 人類對地球認識和開發的滯後205
6.1.3 向地下要發展空間207
6.2 城市地下軌道交通210
6.2.1 必要性和優越性210
6.2.2 國外地下鐵道的大發展211
6.2.3 中國捷運建設突飛猛進213
6.3 建築節能216
6.3.1 中國建築耗能情況216
6.3.2 中國建築節能的標準低，差距大217
6.3.3 最廉價的建築節能措施218
6.4 抗災、抗爆與防護221
6.4.1 地下空間的抗災能力221
6.4.2 必須加強人防工程建設222
6.5 戰略儲油223
6.5.1 戰略儲油的重要性223
6.5.2 水封油庫224
6.5.3 水封氣庫227
第7講 能源工程230
7.1 能源工程離不開土木工程230
7.2 我國的能源形勢230
7.2.1 供應保障能力明顯增強231
7.2.2 能源結構不斷最佳化，清潔能源異軍突起232
7.2.3 能源科技創新水平大幅提升232
7.2.4 能源為民生服務，城鄉居民用能條件改善233
7.2.5 提高能源利用率，開拓能源渠道234
7.3 核電站234
7.3.1 核能是後油氣時代的主要能源之一234
7.3.2 核電站的基本原理235
7.3.3 核電站的類型237
7.3.4 中國核電站的飛速發展237
7.3.5 正確認識和對待核安全問題240
7.3.6 土木工程為核電建設和核安全保駕護航247
7.4 石油和燃氣工程249
7.4.1 我國石油和天然氣的資源狀況249
7.4.2 海上採油平台的類別250
7.4.3 深海採油是一個發展趨勢253
7.4.4 中國海上採油大發展254
7.4.5 高度關注海上採油的安全問題257
7.4.6 天然氣和燃氣工程258
7.5 可再生能源工程263
7.5.1 幾種主要的可再生能源263
7.5.2 中國是風能發電大國265
7.5.3 中國太陽能發電方興未艾267
7.5.4 其他可再生能源272
7.6 電力輸送工程274
7.6.1 特高壓輸電勢在必行275
7.6.2 晉東南-南陽-荊門特高壓輸電276
7.6.3 青藏直流聯網和疆電外送工程277
7.6.4 特高壓輸電幾成遍地開花之勢277
第8講 現代高科技工程279
8.1 高科技工程離不開基礎性建設279
8.2 航天工程281
8.2.1 航天起步階段281
8.2.2 空間站的建設281
8.2.3 中國航天事業的發展282
8.2.4 航天產業286
8.2.5 航天科技呼喚太空經濟287
8.3 探月288
8.3.1 人類探月大事記288
8.3.2 中國的探月曆程289
8.4 北斗衛星和氣象衛星291
8.4.1 北斗衛星導航系統291
8.4.2 氣象衛星292
8.4.3 衛星是新興的高科技產業293
8.5 其他高科技工程294
8.5.1 南極考察站294
8.5.2 信息網路、雲計算297
第9講 歷史、發展與未來301
9.1 歷史和發展301
9.1.1 概述301
9.1.2 古代土木工程302
9.1.3 近代土木工程306
9.1.4 現代土木工程308
9.2 輝煌的未來312
9.2.1 面臨的挑戰和機遇312
9.2.2 繼續發展傳統的土建項目312
9.2.3 材料的進步和更新313
9.2.4 面向荒漠、海洋和太空315
9.2.5 自動化、智慧型化、信息化316
參考文獻317
第1章 AutoCAD基本知識
1.1 初識AutoCAD 2007
1.1.1 認識AutoCAD 2007
1.1.2 啟動AutoCAD 2007
1.1.3 AutoCAD 2007的操作界面
1.1.4 退出AutoCAD 2007
1.2 AutoCAD命令的各種執行方式
1.2.1 繪圖命令的調入
1.2.2 繪圖命令的執行規律
1.2.3 命令的其他操作
1.2.4 確定點的位置
1.3 繪製簡單二維圖形
1.3.1 繪製直線
1.3.2 繪製圓
1.3.3 繪製矩形
1.4 圖形檔案操作
1.4.1 創建新圖形檔案
1.4.2 打開圖形檔案
1.4.3 保存圖形檔案
習題
第2章 繪圖輔助工具
2.1 繪圖單位設定
2.2 繪圖界限設定
2.3 圖形的顯示
2.3.1 圖形縮放
2.3.2 實時平移
2.4 對象捕捉
2.4.1 顯式捕捉
2.4.2 自動對象捕捉
2.5 正交功能
習題
第3章 圖層設定、線型、線寬和顏色
3.1 圖層、線型、線寬和顏色的概念
3.2 設定圖層
3.2.1 創建、管理圖層
3.2.2 利用“圖層”工具列管理圖層
3.3 設定新繪圖形對象的顏色、線型與線寬
3.3.1 設定顏色
3.3.2 設定線型
3.3.3 設定線寬
3.4 對象特性工具列
習題
第4章 繪製基本二維圖形
4.1 繪製直線類圖形
4.1.1 繪製射線
4.1.2 繪製構造線
4.2 繪製曲線類圖形
4.2.1 繪製圓
4.2.2 繪製圓弧
4.2.3 繪製橢圓及橢圓弧
4.3 繪製圓環
4.4 繪製點
4.4.1 設定點的樣式
4.4.2 繪製點
4.4.3 繪製定數等分點
4.4.4 繪製定距等分點
4.5 繪製矩形和正多邊形
4.5.1 繪製矩形
4.5.2 繪製正多邊形
4.6 綜合舉例
習題
第5章 編輯基本二維圖形
5.1 選擇對象
5.2 複製類命令
5.2.1 複製對象
5.2.2 鏡像對象
5.2.3 用OFFSET命令偏移複製對象
5.2.4 用ARRAY命令陣列複製對象
5.3 改變位置類命令
5.3.1 移動對象
5.3.2 用ROTATE命令旋轉對象
5.4 改變幾何特性類命令
5.4.1 用TRIM命令修剪和延伸對象
5.4.2 用EXTEND命令延伸對象
5.4.3 用BREAK命令打斷對象
5.4.4 用CHAMFER命令創建倒角
5.4.5 用FILLET命令創建圓角
5.4.6 用SCALE命令比例縮放對象
5.4.7 用STRETCH命令拉伸對象
5.4.8 修改長度
5.4.9 用EXPLODE命令分解對象
習題
第6章 複雜二維圖形的繪製與編輯
6.1 繪製與編輯多線
6.1.1 設定多線樣式
6.1.2 繪製多線
6.1.3 用MLEDIT命令編輯多線
6.2 繪製與編輯多段線
6.2.1 繪製多段線
6.2.2 編輯多段線
6.3 圖案的填充與編輯
6.3.1 創建圖案填充
6.3.2 編輯圖案填充
6.4 面域與布爾運算
6.4.1 創建面域
6.4.2 對面域進行布爾運算
6.5 塊
6.5.1 定義內部塊
6.5.2 定義外部塊
6.5.3 插入塊
習題
第7章 文字標註
7.1 文字樣式的建立
7.2 單行文字的標註
7.3 多行文字的標註
習題
第8章 尺寸標註
8.1 尺寸標註基本概念
8.2 標註樣式
8.3 標註尺寸
8.3.1 線性標註
8.3.2 對齊標註
8.3.3 基線標註
8.3.4 連續標註
8.3.5 半徑標註
8.3.6 直徑標註
8.3.7 圓心標記
8.3.8 角度標註
8.3.9 引線標註
習題
第9章 三維繪圖
9.1 三維建模工作空間
9.2 三維坐標系
9.2.1 三維世界坐標
9.2.2 建立三維用戶坐標系
9.2.3 命名UCS
9.2.4 三維視圖
9.3 三維曲面建模
9.3.1 繪製三維面
9.3.2 繪製三維格線
9.3.3 繪製旋轉格線
9.3.4 繪製平移格線
9.3.5 繪製直紋格線
9.3.6 繪製邊界格線
9.4 繪製基本三維模型
9.4.1 繪製長方體
9.4.2 繪製球體
9.4.3 繪製圓柱體
9.4.4 繪製圓錐體
9.4.5 繪製圓環體
9.4.6 拉伸
9.4.7 旋轉
9.4.8 放樣（LOFT)
9.4.9 創建組合實體
9.4.10 剖切（SLICE)
9.5 編輯基本三維模型
9.5.1 三維陣列(3DARRAY)
9.5.2 三維鏡像（MIRROR3D)
9.5.3 三維旋轉（ROTATE3D)
習題
第10章 課程實訓
10.1 繪製建築平面圖
10.1.1 繪製牆體
10.1.2 繪製窗套和陽台
10.1.3 繪製窗戶
10.1.4 繪製門洞
10.1.5 繪製樓梯
10.1.6 標註尺寸和文字
10.2 繪製建築剖面圖
10.2.1 繪製輔助線
10.2.2 繪製主要框架
10.2.3 繪製建築細部
10.2.4 圖形填充和尺寸標註
10.3 繪製建築立面圖
10.3.1 繪製牆體
10.3.2 在外牆上開門窗洞口
10.3.3 繪製門窗和陽台
10.3.4 標準層牆體的繪製
10.3.5 三維陣列標準層
10.3.6 繪製屋面
10.4 列印出圖
第11章 本門課程求職面試可能遇到的典型問題應對
11.1 簡答題
11.2 簡單繪圖
第12章 3ds max簡介
12.1 3ds max基礎知識
12.1.1 3ds max 8的啟動和退出
12.1.2 3ds max 8的主界面
12.1.3 3ds max 8的基本操作控制
12.2 標準三維模型的創建
12.2.1 設定單位
12.2.2 創建長方體
12.2.3 創建球體
12.2.4 創建圓柱體
12.2.5 創建茶壺
12.3 擴展三維模型的創建
12.3.1 異面體
12.3.2 創建切角長方體
12.3.3 創建軟管
12.4 幾個常用編輯修改器
12.4.1 “擠出”修改器
12.4.2 “車削”修改器
12.4.3 “倒角”修改器
12.4.4 “彎曲”修改器
12.4.5 “拉伸”修改器
12.5 建模舉例
12.5.1 創建茶桌
12.5.2 室內效果圖製作
參考文獻
