土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論

11三月2024土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論1、土木工程——開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)和管理房地產(chǎn)、橋梁、道路…。（地上下+外星球）2、土木工程的特點(diǎn)：A

特別重要(關(guān)乎人民生命財(cái)產(chǎn)安全/生活質(zhì)量;各國(guó)均單設(shè)“住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部”,其它行業(yè)統(tǒng)設(shè)工業(yè)與信息化部).

B是歷久不衰的熱門(mén)行業(yè)(既是經(jīng)濟(jì)繁榮的標(biāo)志,又是克服經(jīng)濟(jì)衰退的最重要的首發(fā)推進(jìn)劑)3、歷史上杰出的土木工程是傳承人類(lèi)文明的寶貴遺產(chǎn)，是國(guó)家和民族的象征。中國(guó)萬(wàn)里長(zhǎng)城，埃及金字塔，古希臘和古羅馬建筑—記載著光輝的歷史。杰出的現(xiàn)代土木工程是城市與國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的標(biāo)志。法國(guó)巴黎艾菲爾鐵塔重慶朝天門(mén)大橋—世界第一拱552米法國(guó)米約橋，橋柱高達(dá)343米，世界上最高的橋梁蘇通長(zhǎng)江大橋，1088米，世界最長(zhǎng)橋梁上海浦東（夜上海）上海環(huán)球金融中心492米上海塔，632米，樓層：127層，預(yù)計(jì)峻工時(shí)間：2013年上海塔、環(huán)球金融中心、金茂大廈3幢超高層標(biāo)志性建筑，形成“品”字形的三足鼎立之勢(shì)CCTV大樓國(guó)家大劇院施工中的鳥(niǎo)巢－鋼結(jié)構(gòu)敢問(wèn)路在何方……

立體交通，自然舒展，蜿蜒曲折，賞心悅目百年強(qiáng)國(guó)夢(mèng)，當(dāng)驚世界殊

（三峽工程=2100/4200萬(wàn)噸石油/煤；1994–估900多億，2004–估3000億元。2009竣工。孫、毛、鄧）美

國(guó)

紐

約

世

貿(mào)

中

心

5萬(wàn)人，

100萬(wàn)平米

+

地下商城

＋地鐵站

4、未來(lái)的土木工程——挑戰(zhàn)工程極限（Engineeringtheimpossible）追求：更快!!!更高!!!更強(qiáng)!!!光榮與夢(mèng)想嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)+神圣職責(zé)更快：

現(xiàn)在3年造一大橋，未來(lái)3個(gè)月？時(shí)間=金錢(qián)更高：現(xiàn)在500m高建筑，未來(lái)4000m?(日本策劃X-Seed4000巨塔=都市：800層生態(tài)城,含頂層滑雪場(chǎng),100萬(wàn)人,底層6kM2,初步預(yù)算9000億美元=入場(chǎng)費(fèi)90萬(wàn)/人)

土地枯竭，東京土地50萬(wàn)美元/平米=95%總造價(jià)/—立體天氣預(yù)報(bào)更強(qiáng)：抗震；現(xiàn)在50年壽命/未來(lái)100~1000年？（資源、環(huán)境與能源，可持續(xù)發(fā)展=美國(guó)十大科技問(wèn)題之一）實(shí)現(xiàn)手段：創(chuàng)新+國(guó)際化—更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)+設(shè)計(jì)方法+數(shù)學(xué)+力學(xué)+機(jī)械電子技術(shù)+新材料+管理等＋國(guó)際建設(shè)團(tuán)隊(duì)（發(fā)展中國(guó)家尚不能獨(dú)立建400m以上高樓；上海金茂77部電梯/等電梯時(shí)間≤45秒,1000m高香港千禧大廈容8萬(wàn)人=小城市、垂直交通需十幾國(guó)科技）未來(lái)土木工程=國(guó)際化+多學(xué)科科技≠土+木+民工

只有夕陽(yáng)的技術(shù)，沒(méi)有夕陽(yáng)的行業(yè)

=長(zhǎng)線(xiàn)專(zhuān)業(yè)5、偉大的中國(guó)土木工程（機(jī)遇）

（世界最大的建設(shè)，年基建投資占GDP15—20%，不含房地產(chǎn)）國(guó)家高速公路網(wǎng)=45000億元???2030年(美國(guó)1984年8萬(wàn)km),中國(guó)現(xiàn)5萬(wàn)(5千萬(wàn)/km)，7918計(jì)劃

(7放射9橫18縱)8.5萬(wàn)km；各省市高速路？？國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃=20000億元???

鐵路客運(yùn)四橫四縱——京深高鐵300km/h,2300km=2200億？京滬高鐵1305km=06估1300億,07估2200億,350km/h;

沿海鐵路廈深段501km=288億,200km/h(2010年),留提速條件，班/小時(shí)?#國(guó)家民用機(jī)場(chǎng)布局規(guī)劃=4500億元???5、偉大的中國(guó)土木工程（機(jī)遇）續(xù)國(guó)家12大水電基地發(fā)展規(guī)劃20000萬(wàn)億???國(guó)家南水北調(diào)5000億(2000估)???——2050年全國(guó)年城鄉(xiāng)房地產(chǎn)投資>>20000萬(wàn)億(≥20億平米)2006年城市5億平米=16416億元=8%GDP。（06年政府賣(mài)地7000億。全國(guó)城鎮(zhèn)戶(hù)籍人均居住面積27平米）城市建設(shè)世界最大的北京首都機(jī)場(chǎng)6000萬(wàn)人/年；為奧運(yùn)場(chǎng)館投資100多億/、交通＋環(huán)境2800億（200元/中國(guó)人）50多大城市城軌估8000億元?(廣州1000多億.地鐵5億元/km[輕軌3億])。[2003計(jì)劃珠三角城際鐵路600km,1080億2008改(含縣)三環(huán)八射20條線(xiàn)2000km??億]未來(lái)土木工程耗資主體-既有建筑/路橋/水工檢測(cè)與加固(我國(guó)特別關(guān)注抗震)。(美國(guó)10大科技問(wèn)題/9大熱門(mén)行業(yè)之一,僅路橋/水工$3200億/年.丹麥加固:新建6:1)

土木工程騰飛—現(xiàn)在全國(guó)年產(chǎn)水泥9.5億噸，用混凝土量占全世界40%；中國(guó)城市化40%

90%（中華民族偉大復(fù)興的百年壯麗畫(huà)卷）世界前500富豪中60%經(jīng)營(yíng)房地產(chǎn)。（1979年李嘉誠(chéng)創(chuàng)先河—華商收購(gòu)老牌英資和紀(jì)黃埔[誰(shuí)能/誰(shuí)敢]=收和黃李嘉誠(chéng)氣吞山河，撼商界中華人揚(yáng)眉吐氣）6、中國(guó)土木工程面臨的挑戰(zhàn)(安全+資源+能源+環(huán)保)多自然災(zāi)害：地震(歷史上死亡人數(shù)最多的三大地震均在中國(guó)+60％國(guó)土和2/3大城市須抗震設(shè)防);洪水;臺(tái)風(fēng);缺水-上海地面下沉2.7m.資源奇缺

（汕頭東區(qū)06規(guī)劃填海24平方公里;臺(tái)灣進(jìn)口水泥,砂石?)北京：1000平方公里,1300萬(wàn)人,300萬(wàn)輛車(chē)。

遷出500萬(wàn)人或-100萬(wàn)車(chē)??洛杉磯：5700平方公里,1300萬(wàn)人,800萬(wàn)輛車(chē).東京2700萬(wàn)人,700萬(wàn)車(chē),80%人乘地鐵

6、中國(guó)土木工程面臨的挑戰(zhàn)（續(xù)）建筑能耗:建造+使用(400億平米)=全國(guó)16.7+30％，95%的建筑單位面積能耗＝發(fā)達(dá)國(guó)家3倍。環(huán)保

水泥產(chǎn)粉塵1500萬(wàn)噸/年＝全國(guó)55％,CO29億噸/年;廢砼2億噸/年≈不可降解。

對(duì)策：大幅提高結(jié)構(gòu)安全耐久性；上天（超高層建筑+高架路+輕軌),

入地（地下建筑+交通,東京地鐵50米,倫敦70米、污水管網(wǎng)25米);下海－漂浮城市,海嘯!研發(fā)節(jié)能材料+改造高能耗建筑!建設(shè)園林城市(1公頃樹(shù)年吸收CO216噸+SO20.3噸,生氧12噸,滯塵0.9噸,蓄水1500m3,減空氣菌29-65%）6、中國(guó)土木工程面臨的挑戰(zhàn)（續(xù)）大國(guó)乎？強(qiáng)國(guó)乎？技術(shù)/學(xué)科交叉/工程－社會(huì)大系統(tǒng)調(diào)控能力差+自負(fù)

A設(shè)計(jì)建造維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)低－抗災(zāi)能力、耐久性差

#自詡“符合發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)條件”(四川震后重建>1.2萬(wàn)億),而實(shí)際許多發(fā)展中國(guó)家均直接采用發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)規(guī)范地震作用取值比美國(guó)低10~20%,構(gòu)件安全儲(chǔ)備低20~40%+施工質(zhì)量??

#邢臺(tái)/唐山/汶川按6-7度設(shè)防;實(shí)際烈度10-11(1976年唐山地震死24萬(wàn)人，而1985年智利一城市類(lèi)似地震僅死150人)。03年加美國(guó)加州6.5級(jí)地震僅倒老建筑40棟；08年攀枝花6.1級(jí)倒損53.2萬(wàn)棟。設(shè)防烈度提高1度只需200元/平米。

#06年廣東普查出農(nóng)村中小學(xué)C和D級(jí)危房12000多棟(1025萬(wàn)學(xué)生)。廣東農(nóng)村未強(qiáng)制實(shí)施抗震標(biāo)準(zhǔn)(不抗震).

#應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防，提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),學(xué)校必須最抗震).6、中國(guó)土木工程面臨的挑戰(zhàn)（續(xù)）大國(guó)乎？強(qiáng)國(guó)乎？#路橋10年大修;

40%水庫(kù)(3萬(wàn)多,99年統(tǒng)計(jì))病險(xiǎn).砼軌枕平均壽命=14年<50年

#1958-1985加拿大4次提高耐久性標(biāo)準(zhǔn)，1973后20多年發(fā)達(dá)國(guó)家4-6次提高建筑熱工標(biāo)準(zhǔn)+大規(guī)模節(jié)能改造；我國(guó)本世紀(jì)才開(kāi)始微調(diào)。發(fā)達(dá)國(guó)家已將太陽(yáng)能/風(fēng)能與建筑結(jié)合B多數(shù)超高層和大跨度建筑的設(shè)計(jì)合同被外國(guó)拿走；新型橋梁結(jié)構(gòu)全部跟蹤國(guó)外.

C欠社會(huì)認(rèn)知：國(guó)家973開(kāi)始未包含土木工程。而房屋橋梁的檢測(cè)加固＝提高安全性(抗震)耐久性＝美國(guó)21世紀(jì)10大科技問(wèn)題之一/9個(gè)熱門(mén)行業(yè)之一。6、中國(guó)土木工程面臨的挑戰(zhàn)（續(xù)）大國(guó)乎？強(qiáng)國(guó)乎？教育水平：目前（本科3萬(wàn)+專(zhuān)科3.3萬(wàn)）/年=0.16%×3800萬(wàn)大軍。沒(méi)有文化的軍隊(duì)是…。1978年全國(guó)有22個(gè)土木院系，2000年達(dá)300多個(gè)，近年北大，中大道德水準(zhǔn)：部分官員＋開(kāi)發(fā)商＋包工頭＋技術(shù)人員為富不仁，貪污腐敗，房?jī)r(jià)＝新大山對(duì)策－大學(xué)要培養(yǎng)大批創(chuàng)新型、國(guó)際視野、多學(xué)科背景、善于溝通、職業(yè)道德和法律意識(shí)的工程師、企業(yè)家、官員（有勇于挑戰(zhàn)工程極限的氣慨，戰(zhàn)勝腐敗的決心，變土木工程強(qiáng)國(guó)的能力）。

“能力比專(zhuān)業(yè)知識(shí)更重要”=國(guó)內(nèi)外工程教育界共識(shí)。但2004年以前課程改革，都是先做出專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)大綱，再配套能力要求＝“以階級(jí)斗爭(zhēng)為綱來(lái)搞好經(jīng)濟(jì)建設(shè)

”

（背景：1996美國(guó)工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)（ABET）的（EngineeringCriteria2000）從傳統(tǒng)的“規(guī)定工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)是什么樣（如規(guī)模、大綱，實(shí)驗(yàn)條件）”，轉(zhuǎn)變成“評(píng)估工程教育的結(jié)果=11條能”。

Learntolearn;learntodo;learntogether;learntobe=能力為先的本科生培養(yǎng)目標(biāo)）7基于CDIO教育模式的“土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論”7土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論（續(xù)）

2004年MIT和瑞典皇家理工學(xué)院等以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的CDIO教學(xué)大綱（壓縮版）4級(jí)、17組、73種能力第1級(jí)理論知識(shí)（基礎(chǔ)知識(shí)，核心工程基礎(chǔ)知識(shí)，高等工程基礎(chǔ)知識(shí)）第2級(jí)個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德（自學(xué)能力、實(shí)踐能力、系統(tǒng)思維…）第3級(jí)人際交流與團(tuán)隊(duì)合作（我國(guó)重視不夠）第4級(jí)（最高級(jí)）工程-社會(huì)大系統(tǒng)適應(yīng)與調(diào)控能力（在企業(yè)和社會(huì)中構(gòu)思－設(shè)計(jì)－實(shí)現(xiàn)－運(yùn)作。我國(guó)缺失）7土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論（續(xù)）

各門(mén)課程CDIO改革前后區(qū)別[方向/路線(xiàn)(目標(biāo))是關(guān)鍵]CDIO改革前CDIO改革后目標(biāo)與大綱知識(shí)傳承(在原方向改革可能=錯(cuò)+錯(cuò))知識(shí)傳承+對(duì)CDIO能力貢獻(xiàn)(填寫(xiě)能力大綱)(改變方向)內(nèi)容與方法(實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與大綱之手段)知識(shí)多+授課多+個(gè)人”參照”例題設(shè)計(jì)/實(shí)驗(yàn)=Spoonfeed=多吃+胖+??生存能力授課減+自學(xué)+團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(例題作為參考之一”研發(fā)”產(chǎn)品=Self-feed=喂的少(瘦?)+個(gè)人尋食能力+協(xié)作尋食能力=生存能力!!=學(xué)會(huì)做事=反復(fù)C-D-I-O,強(qiáng)調(diào)過(guò)程過(guò)程監(jiān)控批改書(shū)面作業(yè)為主作業(yè)+項(xiàng)目C-D-I-O各環(huán)節(jié)的評(píng)估與改進(jìn)(促自學(xué)/做事能力)考核標(biāo)準(zhǔn)考試(應(yīng)試?)+實(shí)驗(yàn)報(bào)告(實(shí)驗(yàn)與報(bào)告規(guī)范否)考試+項(xiàng)目報(bào)告+個(gè)人報(bào)告(個(gè)人+協(xié)作+CDIO)能力+知識(shí)7土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論（續(xù)）本課程學(xué)習(xí)安排內(nèi)容學(xué)習(xí)方式時(shí)間1土木工程的歷史與未來(lái)；氣壯山河的中國(guó)土木工程；本課程的目標(biāo)、內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式課堂講授1學(xué)時(shí)2對(duì)烏橋島（未來(lái)開(kāi)發(fā)區(qū)）的認(rèn)識(shí)團(tuán)隊(duì)實(shí)地踏勘、調(diào)研+討論2周3道路交通工程知識(shí)入門(mén)課堂講授1學(xué)時(shí)4建筑規(guī)劃知識(shí)入門(mén)課堂講授1學(xué)時(shí)5建筑結(jié)構(gòu)知識(shí)入門(mén)課堂講授1學(xué)時(shí)6“我的夢(mèng)中家園”構(gòu)思(建筑規(guī)劃/交通規(guī)劃/一棟建筑；考慮工程－社會(huì)－環(huán)境－經(jīng)濟(jì)因素)自學(xué)+團(tuán)隊(duì)內(nèi)研討2周7各團(tuán)隊(duì)交流設(shè)計(jì)主題，互相提出意見(jiàn)團(tuán)隊(duì)間交流2學(xué)時(shí)8參考不同意見(jiàn)，修改方案設(shè)計(jì)和論證自學(xué)+團(tuán)隊(duì)內(nèi)研討1周9“我的夢(mèng)中家園”設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)學(xué)習(xí)/合作設(shè)計(jì)5周10各團(tuán)隊(duì)提交成果并展示，接受老師和同學(xué)的評(píng)議團(tuán)隊(duì)間展示和答辯2學(xué)時(shí)7土木工程設(shè)計(jì)導(dǎo)論（續(xù)）《土木工程設(shè)